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1、第2卷第1期2015年2月海洋工程裝備與技術(shù)OCEANENGINEERINGEQUIPMENTANDTECHNOLOGYVoI．2。No．1Feb．，2015水下臥式采油樹油管掛出油口角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)秦蕊1，李清平1，羅曉蘭2，段夢蘭2(1．中海油研究總院，北京100028；2．中國石油大學(xué)(北京)海洋油氣研究中心，北京102249)摘要針對減少流動(dòng)損失這一工程問題，通過分析油管懸掛器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合考慮其在水下臥式采油樹中的位置和功能，基于阻力系數(shù)方法提出了油管懸掛器出油口角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，采用FLUENT軟件對不同出
2、油口角度下的油管懸掛器內(nèi)部流體流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬．為理論設(shè)計(jì)方法提供證明和依據(jù)。最終得到的理論計(jì)算結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果均表明：出油口角度在11?！?2。之間時(shí)流動(dòng)損失最小。關(guān)鍵詞海底管道；水下臥式采油樹；油管掛；出油口角度；優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)TE973．92文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號(hào)：2095—7297(2015)01—0050—05OptimizationDesignofTubingHangerOutletAngleofHorizontalTreeQINRuil，LIQing—pin91，LUOXiao—lan2，DUANMeng—l
3、an2(1．CNOOCResearchInstitute，Beijin9100028，China；2．OffshoreOit／GasResearchCenter，ChinaUniversityo．fPetroleum，Beifing102249，China)AbstractAimingattheengineeringproblemofflowloss，anoptimizationdesignmethodoftubinghangeroutletisproposedonthebasisofdragcoefficientmethod
4、，whichconsidersthestructuralcharacteristicsoftubinghanger，aswellasthepositionandfunctionoftubinghanger．ByusingtheFLUENTsoftware。afiniteelementmodelfortubinghangerisdevelopedandthefluidflowinthetubinghangerissimulated．Theresultsobtainedbythedragcoefficientmethodandth
5、enumericalresultsshowthatthebesttubinghangeroutletangleisbetween11。and12。．Keywordssubseapipeline；horizontaltree；tubinghangenoutletangle；optimaldesign0引言隨著海上油氣田開發(fā)的推進(jìn)，深水油氣田的開發(fā)逐步成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。水下生產(chǎn)系統(tǒng)作為適于深水油氣田開發(fā)的主要模式之一，在巴西、挪威等地的海域均有廣泛應(yīng)用一-1。2
6、。在水下生產(chǎn)系統(tǒng)中，采油和外輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備是水下采油樹，因此，世界各
7、國的學(xué)者、專家在技術(shù)理論、數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面均對水下采油樹進(jìn)行了深入的探索和研究。但國內(nèi)在這方面的研究剛剛起步。在水下臥式采油樹正常生產(chǎn)期間，其內(nèi)部流體的能量是否足以滿足整個(gè)流程的動(dòng)力需求，這是水下臥式采油樹面臨的最主要工程問題之一。水下臥式采油樹的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括油管懸掛器、主閥、翼閥、采油樹本體和出油管等部件，其中油管懸掛器直接決定著水下采油樹的整體性能及外輸能力。本文給出了油管懸掛器出油口角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以減少水下臥式采油樹內(nèi)流體的流動(dòng)阻力，從而使得采油樹內(nèi)部流體的能量滿足動(dòng)力需求。1水下臥式采油樹油管懸掛器的結(jié)構(gòu)油
8、管懸掛器位于水下臥式采油樹內(nèi)。如圖1所示3I。油管懸掛器與位于水平通道上的生產(chǎn)主閥和生產(chǎn)翼閥以及采油樹本體和出油管等部件組成了水下臥式采油樹的過流部件，是井下流體向外輸送的唯一通道。油管懸掛器的結(jié)構(gòu)可分為外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩部分，如圖2所示¨]。其中外部結(jié)構(gòu)按照功能、作用的不同可分為鎖定機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)和定向機(jī)構(gòu)；內(nèi)部結(jié)構(gòu)則包括內(nèi)部通路(包括數(shù)量和尺寸兩個(gè)影響收稿日期：2014—09—29基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05026—004)、國家863計(jì)劃(2012AA09A205)作者簡介：秦蕊(1985一)，女．博士
9、，主要從事海洋石油設(shè)施的設(shè)計(jì)方法與理論方面的研究。第1期秦蕊，等：水下臥式采油樹油管掛出油口角度的優(yōu)化設(shè)計(jì)‘51‘因素)和內(nèi)部型面兩個(gè)方面。油管懸掛器生產(chǎn)出}圖1油管懸掛器的位置Fig．1Positionofthetubinghanger?融?劊吶洳面圖2油管懸掛器的結(jié)構(gòu)Fi
