测试用水下采油树控制模块研制

摘要

水下生产设施控制技术是保证水下生产顺利进行的一项重要研究课题。自从1960年美国壳牌公司在56英尺水下第一次安装湿式采油树,水下控制系统也得以产生,随着技术的发展,国外的主要公司在这方面有了长足的发展,并根据各大海上油气工程的需要研制出由控制一口井到多口井且功能复杂的水下控制模块。而研制出测试用水下采油树控制模块,有利于工程上用的水下控制模块的研制,对促进我国水下生产设备的发展具有重大的战略意义。
　　本文重点研究了测试用水下采油树控制模块的液压系统、电控系统以及该控制模块结构等问题。首先通过前期的调研,深入了解水下控制模块的功能、工作原理以及构成等,以此为依据拟定测试用水下采油树控制模块的总体方案。其次,从功能上,对液压系统进行原理设计。根据该液压系统所控制的阀执行器以及国外相关产品的液压元器件的特点,分析、计算液压元器件的类型和参数,选取液压元器件的型号。结合工作原理以及所选液压元器件的型号搭建液压系统,并以某油田所用的水下采油树阀执行器为例,以LMSAMESim软件为平台对所设计的液压系统进行了仿真,分析在阀开启阶段、正常工作阶段以及阀关闭阶段,该液压系统是否满足设计要求。再次,根据电控系统(水下电子模块)的功能、原理以及构成,选择能够满足该电控系统功能以及要求的元器件,搭建电控系统系统。为了验证该控制系统的稳定性,对电控系统控制生产油嘴开度大小进行数学建模,并使用Matlab进行仿真,从仿真结果分析该控制的稳定性。最后,分别对液压阀块、测试用水下采油树控制模块的壳体以及密封进行了设计,并以有限元分析软件对其进行分析,确保所设计的测试用水下采油树控制模块的所有结构都能满足设计要求。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外水下电控系统的发展

1.3 水下电控系统的基本组成

1.4 世界上知名公司生产的水下采油控制模块

1.5 研究目的、意义和主要内容

1.6 本章小结

第2章 测试用水下采油树控制模块总体方案设计

2.1 水下采油控制模块的工作环境以及要求

2.2 水下采油树控制模块的功能

2.3 水下采油控制模块的原理以及构成

2.4 测试用水下采油树控制模块的方案确定

2.5 本章小结

第3章 液压系统设计以及仿真研究

3.1 水下采油控制模块的液系统原理

3.2 液压元器件的选择

3.3 液压系统搭建以及仿真分析

3.4 本章小结

第4章 电控系统设计与仿真分析

4.1 水下电子模块（SEM）功能以及构成

4.2 水下电子模块的原理

4.3 实现水下电子模块功能的元器件的选择

4.4 控制系统设计以及仿真分析

4.5 本章小结

第5章 结构设计以及分析

5.1 总体结构

5.2 液压阀块结构设计

5.3 壳体结构设计

5.4 密封

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢