(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210602251.1 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 中海石油(中国)有限公司湛江分公 司 地址 524057 广东省湛江市坡头区南调路 申请人 东北石油大 学 (72)发明人 黄熠　刘书杰　孟文波　李磊　 张海翔　王殿举　田鑫　董钊　 徐斐　张崇　余意　黄亮　任冠龙　 邓华根　肖谭　张健　李占东　 干毕成　 (74)专利代理 机构 合肥昕华汇联专利代理事务 所(普通合伙) 34176 专利代理师 祁娜(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) (54)发明名称 一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下 放作业窗口分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于深水海洋环境载荷 谱的采油树下放作业窗口分析方法， 包括以下步 骤： 步骤一、 建立采油树下放作业分析模 型； 步骤 二、 确定采油树下放作业窗口限制标准； 步骤三、 研究采油树下放作业窗口分析方法； 步骤四、 确 定深水海洋环 境下采油树下放作业窗口， 该方法 通过建立下放管串力学模型， 确定采油树下放作 业准则， 通过研究深水海洋环 境载荷谱中波浪周 期、 浪向角等对采油树下放作业窗口的影响， 从 而建立一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树 下放作业窗口分析方法， 有效的建立了采油树在 不同海上风浪环境下下放窗口准则， 如下放速 度、 下放角度、 下放的波浪周期等， 间接降低了海 上作业的经济损失， 使其更好的应用于深海环 境。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114997011 A 2022.09.02 CN 114997011 A 1.一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业窗口分析方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 步骤一、 建立采油树下放作业分析模型； 步骤二、 确定采油树下放作业窗口限制标准； 步骤三、 研究采油树下放作业窗口分析 方法； 步骤四、 确定深水海洋环境下采油树下放作业窗口。 2.根据权利要求1所述的一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析方 法， 其特征在于： 所述步骤一中， 将钻杆上部连接到钻井平台上， 下部通过采油树下放工具 连接到水下采油树上， 钻杆不仅受到海流、 波浪等外部环境载荷和钻井平台运动的影响， 还 受到钻杆自重、 采油树及其下放工具重力的影响， 由于钻杆系统长度较长， 下放采油树时钻 杆基本保持竖直状态， 属于小角度变形问题。 3.根据权利要求1所述的一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析方 法， 其特征在于： 所述步骤二中， 采油树通过钻杆进 行下放时， 上部与平台连接， 向下穿过月 池， 通过下放工具连接到钻杆上进行下放， 下放过程中， 钻杆最大等效应力不 允许超过其屈 服强度且不与月池发生碰撞。 4.根据权利要求3所述的一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析方 法， 其特征在于： 所述钻杆产生的最大轴向力不得超过悬挂装置的设计 极限载荷， 采油树下 放作业窗口计算 准则为： S1、 钻杆等效应力小于0.67倍钻杆屈服应力， 此处钻杆屈服应力为862.00MPa， 钻杆等 效应力限制为57 7.54MPa； S2、 最大动态张力小于悬挂装置的设计极限载荷， 最大张力限制为8.89MN。 5.根据权利要求1所述的一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析方 法， 其特征在于： 所述步骤三中， 根据采油树下放作业分析模 型， 采用A NSYS建立水下采油树 下放作业钻杆整体有限元分析模型， 下放作业有限元模型中， 钻杆、 水下采油树及其下放工 具的参数如下： S4、 水下采油树质量 为34.800t， 长3.93m， 宽4.5 3m， 高4.1 1m； S5、 采油树下放工具质量 为14.743t， 外径 914.4mm； S6、 钻杆外径为127.0mm， 钻杆壁厚为12.7mm， 钻杆单根长度为9.144mm， 单位长度质量 为35.79kg/m， 钻杆 材料密度为7.85X  103kg/m3。 6.根据权利要求1所述的一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析方 法， 其特征在于： 所述步骤四中， 根据上述计算参数以此完成不同海域下钻杆下放水下采油 树下放作业限制准则对比， 确定深水海洋环境下采油树下放作业窗口。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114997011 A 2一种基于深 水海洋环境载荷谱的采油树下放作业 窗口分析 方法 技术领域 [0001]本发明涉及水下采油树下放窗口分析技术领域， 具体为一种基于深 水海洋环境载 荷谱的采油树下放作业窗口分析 方法。 背景技术 [0002]深水水下采油树的下放安装作业环境载荷非常复杂， 随着水深的增加采油树下放 作业窗口逐渐变小， 深对窗口的最大有效波高影响较大， 对最大表面流速影响很小， 在水下 采油树下放过程中， 对下放速度、 下放角度、 下放的波浪周期等环境因素无法精准的掌控， 环境对深海水 下采油树下放的影响增 加了海上作业的成本 。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种基于深水海洋环境载荷谱的采油树下放作业窗口分 析方法， 以解决上述背景技 术中提出的问题。 [0004]为实现上述目的， 本发明提供如下技术方案： 一种基于深水海洋环境载荷谱的采 油树下放作业窗口分析 方法， 包括以下步骤： [0005]步骤一、 建立采油树下放作业分析模型； [0006]步骤二、 确定采油树下放作业窗口限制标准； [0007]步骤三、 研究采油树下放作业窗口分析 方法； [0008]步骤四、 确定深水海洋环境下采油树下放作业窗口。 [0009]优选的， 所述步骤一中， 将钻杆上部连接到钻井平台上， 下部通过采油树下放工具 连接到水下采油树上， 钻杆不仅受到海流、 波浪等外部环境载荷和钻井平台运动的影响， 还 受到钻杆自重、 采油树及其下放工具重力的影响， 由于钻杆系统长度较长， 下放采油树时钻 杆基本保持竖直状态， 属于小角度变形问题。 [0010]优选的， 所述步骤二中， 采油树通过钻杆进行下放时， 上部与平台连接， 向下穿过 月池， 通过下放工具连接到钻杆上进 行下放， 下放过程中， 钻杆最大等效应力不允许超过其 屈服强度且不与月池发生碰撞。 [0011]优选的， 所述钻杆产生的最大轴向力不得超过悬挂装置 的设计极 限载荷， 采油树 下放作业窗口计算 准则为： [0012]S1、 钻杆等效应力小于0.67倍钻杆屈 服应力， 此处钻杆屈服应力为862.00MP a， 钻 杆等效应力限制为57 7.54MPa； [0013]S2、 最大动态张力小于悬挂装置的设计极限载荷， 最大张力限制为8.89MN。 [0014]6.优选的， 所述步骤三中， 根据采油树下放作业分析模型， 采用ANSYS建立水下采 油树下放作业钻杆整体有限元分析模型， 下放作业有限元模型中， 钻杆、 水下采油树及其下 放工具的参数如下： [0015]S4、 水下采油树质量 为34.800t， 长3.93m， 宽4.5 3m， 高4.1 1m；说　明　书 1/3 页 3 CN 114997011 A 3