水下生产系统的组件及管汇管路分析

水下生产系统由水下井口、采油树、接入出油管系统和控制油井的操纵设备（如脐带缆等）组成。

水下井口

＞图176　水下生产系统的组成

＞图177　水下井口

水下井口是海底油气输送通道中的关键节点，其主要功能是有效控制来自海底井口的工作压力，保证海底油气按照设定的流速和流量输送到海底油气集输处理系统，并最终输送到采油平台及陆上终端。

采油树

采油树，又称为十字树、X形树或圣诞树。它是位于通向油井顶端开口处的一个组件，包括用来生产、测量和维修的阀门，以及安全系统和一系列监视器械。它连接了来自井下的生产管道和出油管，同时作为油井顶端和外部环境隔绝开的重要屏障。采油树包括许多可以用来调节或阻止所产原油蒸气、天然气和液体从井内涌出的阀门。采油树通过海底管道连接到生产管汇系统。

水下采油树的构造比陆上采油树要复杂，按照阀组的位置分为立式采油树和卧式采油树。两种采油树的主要区别是阀门相对于井口生产油管的方向不同，卧式采油树的控制阀门和抽汲阀门与生产油管柱孔保持垂直，油管悬挂器的顶部和底部环绕着侧向孔环向密封。此外，卧式采油树可以适应大直径的油管和联合装置，后期维护更容易，在修井方面也比立式采油树更节约时间，因而得到广泛的使用。

管汇

水下生产系统的管汇由管子和阀门组成，用来分配、控制管理石油和天然气的流动。管汇安装在海底井群之间，主要把各井采出的油气集合起来通过海底管线输送到海上平台或陆上终端。

＞图178　采油树和圣诞树

＞图179　立式采油树

＞图180　卧式采油树

从管汇终端到一些大型的结构（如水下加工系统）都属于管汇，因此有多种类型的管汇。管汇系统和采油井是相互独立的，采油井和海底管道通过跨接管与管汇系统相连接。管汇系统主要由管汇主体、支撑结构和基础组成。

管汇系统的安装过程需要工作船、起重机船或者浮式钻井船等配合完成。

＞图181　管汇系统(www.xing528.com)

＞图182　通过起重机船安装管汇

＞图183　通过滑轮安装管汇系统

＞图184　通过驳船使用悬垂方法安装管汇的过程

水下控制系统和脐带缆

水下控制系统和脐带缆相互配合，对水下生产系统进行控制。目前水下控制系统主要是采用电液复合控制，需由水上设施提供液压液作为动力，通过脐带缆传递控制和液压信号至水下控制模块，再将采集到的井口压力、温度等信号通过脐带缆传送到水上控制终端，从而实现对水下生产的监视与控制。由于水下生产系统设备较多，且布置分散，一般要在水下设置分配单元或脐带缆终端设备，按照水下生产系统设备的布置将脐带缆供应的液压、电力及化学药剂通过水下分配单元进行二次或多次分配。

＞图185　水下控制系统

＞图186　脐带缆

随着海洋油气资源向深海拓展，水下生产系统增添了水下分离、水下增压和水下清管等系统。

水下分离系统

在海底实现水下分离，可以降低能耗，减少水合物抑制剂的使用，增强海管的输送能力，提高输送效率。水下分离器按功能，又分为油水分离系统和气液分离系统。

水下油水分离系统功能是在海底对生产流体进行初步处理，即进行油水分离，分离出的水输送至注水井，回注到生产井储层中，和传统的处理方式（即将产出液送至海上或陆上处理设备进行处理）相比，大幅降低了将海底油气举升至海上终端所需的能量。

＞图187　水下分离系统

＞图188　水下油水分离系统

＞图189　水下气液分离系统示意图

水下气液分离系统产出气液经生产管汇输送到分离器进行气液分离，分离出的气体和液体再分别经管线输送到海上生产单元。其主要功能是提高油的产量和采收率，对于一些特定的区块，当采用传统技术已不能得到收益时，采用该系统则可以延长区块的开采寿命。由于该系统允许使用高效设备，因此它还可以与水下增压系统配合工作。