刘庆越，吴 磊

(中国石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300000)

浅谈水下采油树技术

刘庆越，吴 磊

(中国石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300000)

走向深海，获取其中储量巨大的油气资源已成为世界各国缓解能源压力的一大趋势。在深海开采需要的装备中，水下采油树是水下海底采油设备中必不可少的重要组成部分。长期以来，水下采油树的关键技术始终处在国外公司的垄断下。鉴于如此现状，早日实现水下采油树技术的国产化，为我国未来的深海开采项目降本增效，已成为中国海洋石油发展的需要。

水下采油树；技术；公司；国产化；认识

0 引 言

水下采油树是水下生产系统的基本构件，最初被开发用于传统的钻油工程，随着石油开采转向深海领域后，水下采油树技术开始被应用于海洋深处。本文提到的水下采油树是指连接到海底井口装置上的全套设备，它用于控制和管理采油、采气、注气和注水作业，也可用于进行井下修井作业等。通常情况下，在深水油田的开发、边缘地区采油注水和与浮式生产系统相关的油田早期开发中，经常使用到水下采油树技术。

1 水下采油树的组成

目前，国内油田使用的水下采油树主要组成包括：树体、采油树与井口回接系统、井口连接器、采油树内帽、液压驱动的阀门、监控装置、控制系统界面、ROV控制盘、气举CHOKE、化学药剂注入、采油树体总成、水下控制单元等。下面重点介绍其中五个组成部分。

图1 水下采油树的组成

1.1树体(TREE BODY)

整体加工的空心圆筒体，内部形状加工成与油管挂和采油树内帽相配合的形状，下端及顶部为螺纹状结构，分别与液压井口连接器及采油树帽相连接。

1.2采油树与井口回接系统(CONNECTOR TIE-BACK)

该系统由上下两部分组成，其顶部与树体相接并密封，其底部与套管悬挂器相接并密封，中间由上下两部分相接并密封。它的主要功能是为采油树体和水下井口之间的垫片提供保护。

1.3井口连接器(WELLHEAD CONNECTOR)

连接水下井口，通过液压控制可以实现采油树与井口的连接和解脱，可用于将采油树提出水面进行维修。

1.4采油树内帽(INTERNAL TREE CAP)

采油树内帽安装在油管挂的顶部，依靠液压式起下工具与树体相连，为树体内部与环境隔绝提供屏障；在生产期间为油管挂提供固定装置，防止油管挂在油井热力及压力变化下产生移位。

1.5ROV控制盘(ROV CONTROL PANEL)

置于采油树正面，所有的阀门执行器均朝向ROV盘并通过延长杆与ROV盘相连，而ROV操作头均可以插入ROV盘上的母头，并转动阀杆的延长杆，操作阀门的开与关。水下遥控工作机器人简称ROV(remotely-operated vehicle)，是一种具有智能功能的水下潜器。

2 水下采油树的分类

2.1从形式上分

水下采油树从形式上常分为干式、湿式、干/湿式和沉箱式采油树四种。其中，干式采油树将采油树系统用钢质外壳密封保护，故叫做井口室；湿式采油树随整个水下采油树暴露于海水中。

2.2从结构上分

水下采油树从结构上可分为立式采油树和卧式采油树两种。立式采油树又称垂直式或传统式。因其PMV(生产主阀)、PWV(生产翼阀)和SCSSV(地面控制井下安全阀)垂直排列而得名。与立式采油树最大的区别是,卧式采油树的PMV(生产主阀)、PWV(生产翼阀)在树体外水平排列，因而卧式采油树又称为水平采油树。

3 国外主要厂家

3.1FMC公司

美国FMC公司作为世界上最大的水下完井设备供应商，迄今已为250多个项目提供了超过1 200台水下采油树。1976年卖出的第一台水下采油树安装在墨西哥湾，水深70英尺(20 m)。FMC将水下采油树分成四种类型：双筒立式水下采油树、深水高温高压水下采油树、深水立式和卧式水下采油树。

3.2Cameron公司

喀麦隆Cameron公司的水下采油树主要分为直流电驱动水下采油树、双筒水下采油树、泥线树等，其中直流电驱动水下采油树的优点是不需要通过控制管缆发送液压信号，控制更快捷，反馈更迅速。安装水深无限制，长距离。

3.3Kvarner公司

挪威Aker Kvarner公司提出的新型采油树融合了卧式采油树和水平采油树的优点，去除了缺点。新型水下采油树自带转换采油树系统(CTS)。

4 三个国内油田水下采油树项目

4.1不同点

流花11-1油田通过水下卫星井完井，井液从各卫星井通过海底管线汇集到水下管汇，通过立管输送到浮式生产系统；惠州32-5油田不建生产平台，采用水下井口通过海底管线回接到惠州26-1平台生产；陆丰22-1油田采用海底增压泵采油。水深分别为370、120和333 m。

4.2共同点

三个油田均采用美国FMC公司生产的水下卧式采油树；投资相对巨大。

5 水下采油树技术的发展

5.1国外对水下采油树技术的起步较早

早在20世纪50年代末期，世界第一座水下低压气井在美国伊利湖应用，利用凯利钻探阀作为主控阀，橡胶软管作为管线，拉开了水下生产系统应用的序幕。1963年，Texaco公司安装了水深仅6.096 m的水下井口，对于未来液压阀驱动器和远程控制系统的发展有深远的影响。20世纪60年代中期，Shell公司在加利福尼亚海岸建造了第一代为水下生产建造而非陆上改造的水下采油树，该系统持续生产作业近20年。70年代，Lockheed公司研发了潜水舱，允许在一个大气压的环境下，工人通过潜水舱下潜，在井口处安装并操作，但最终由于人员风险等问题放弃了此方案。同期，Phillips公司对北海的Ekofisk油田进行经济评价，为加快开采进程，提出了使用改装的固定式钻井平台与多井口相连接的构想。80年代末，Phillips公司在西非象牙海岸油田的开发中使用的海底完井技术，水深介于243 m和762 m之间。1992年，Exxon公司着手开发墨西哥湾的Zinc油田,水深达518.16 m，应用了整体管汇系统，加快了水下生产系统开发的进程。2000年后，Amoco公司致力于开发墨西哥湾的深水油田项目，计划钻井8-10口，水深达1 645.92 m。

5.2国内对水下采油树技术的起步较晚

现阶段国内厂商还不具备开发水下生产系统关键技术的自主知识产权，部分厂商需要同国外知名企业合作开发。大部分使用水下采油树的油田依赖于国外技术进口，一定程度上影响了我国边际油田及深水油田的开发进程。

5.3水下采油树技术是海洋石油生产的关键技术

从下图中不难看出，水下生产设备和技术已经迅速成为海洋石油生产的发展趋势，其中水下采油树技术的发展势必影响着海洋石油的发展。因此为满足我国油气田开发向深海发展的需要，国内石油公司应利用与国外合作项目的机会不断提高我国水下采油树的设计制造、施工安装水平及使用维护能力。

6 结束语

作为水下生产系统的重要一环，水下采油树起着承上启下的作用，目前水下采油树技术国产化的步伐已加快。随着我国海洋石油不断向深海迈进，水下生产系统设备和技术的国产化始终是一项挑战。倘若我们突破了瓶颈，实现了水下采油树技术的国产化，那么必将对我国海洋石油的发展做出贡献。

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Reflections on the Subsea Tree Technology Localization

LIU Qing-yue, WU Lei

(China Petroleum (China) Co., Ltd. Tianjin Branch,Tianjin 300000,China)

Towards the deep sea, which get huge reserves of oil and gas resources has become the world to ease the pressure of a big trend in energy. In the deep sea mining equipment needed, the subsea tree underwater subsea equipment indispensable component. For a long time, the key technology subsea tree is always in the company under foreign monopoly. Given this situation, the early realization of subsea trees localization technology for future deep-sea mining project of cost efficiency, has become the need of China National Offshore Oil Development.

Subsea trees; Technology; The company; Localization; Thinking

2015-05-27

2015-06-21

刘庆越，主要从事采油技术与管理。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.07.007

TE

B

1009-3230(2015)07-0024-03