深水TTR立管选型及初始设计研究

摘要

立管是海洋油气资源开发系统中的重要组成构件，但同时也是最薄弱的构件之一，因此深水立管系统设计的安全性对于海洋油气资源开发起着至关重要的作用。本文重点研究基于深水TTR立管系统的立管选型及初始设计问题，综合考虑油气管线输送能力和套管强度两方面因素，采用多相流理论计算立管压降及输送能力，并以此为基准迭代计算油管及套管尺寸，最终对选取的油、套管进行壁厚设计校核。
　　本文首先介绍了深水立管系统设计准则，其中包括设计原则，设计阶段、设计流程以及设计基础文件内容;列举了立管设计所依据的规范和设计过程中主要使用的商用软件，并综述了立管系统设计的研究进展。其次，基于国家863计划“顶张紧式立管(TTR)设计理论研究及软件开发”建立了立管设计基础文件，包括TLP平台主尺度、油藏及井口数据以及立管所处的海洋环境数据。
　　本文在API规范的基础上提出了TTR前端初始设计的流程，综合考虑了油管和套管之间的关系。再次，根据油藏数据，采用多相流理论中关于垂直上升管流压降计算方法，对油管进行水力分析计算，计算其在不同流速下对应的压力梯度和压降，选取最小压降对应的油管内径，作为初始油管设计直径，并根据API SPEC5L和API SPEC5CT，进行材料的选择并确定油管、套管尺寸。最后针对选取的立管尺寸，根据API RP2RD规范要求，进行立管最小壁厚校核分析。