近日，西南石油大学实验田NO.1——能源装备创新设计与智慧运维课题组唐洋教授课题组，针对深水油气测试特殊工况及工艺，建立了球阀剪切的数值模拟模型，提出了一种提高球阀剪切断裂性能的优化方法，对深水油气测试树球阀剪切机构的优化设计和应用运行具有重要的指导意义。研究成果以 “Study on shear fracture performance of subsea test tree under emergency conditions in the deepwater oil and gas completion testing”为题发表在能源领域国际高水平期刊《JOURNAL OF PETROLEUM SCIENCE AND ENGINEERING》上，唐洋教授为第一作者和通讯作者。

该研究得到了中国自然科学基金委员会[52004235]、国家重点研发计划[2021YFC2800905]、中国博士后科学基金[52004235]、国际科技合作项目基金[2020-GH02-00041-HZ]、国家科技重大专项 [2016ZX05028-001-006]、中国博士后创新人才支持计划[BX20190292]、西南石油大学油气科学国家重点实验室开放基金与油气藏地质与开发国家重点实验室开放基金[PLN201827]、四川省应用基础研究项目[2020YJ0152]、南方海洋科学与工程广东实验室[湛江]项目[ZJW-2019-03]的资助。

研究背景

该文描述了在油气井完井和测试过程中的紧急情况可能导致的风险，以及为了应对这种风险而设计的临时安全设备SSTT（Subsea Safety Valve Test Tool）。采用数值模拟方法，分析SSTT球阀在不同结构参数和不同工作条件下的剪切破裂性能，基于建立的SSTT数值模型，将分析不同工作条件下影响剪切破裂性能的因素，进一步分析SSTT不同结构参数的影响。该研究为SSTT球阀的结构设计和选择提供了理论依据它指出了SSTT的重要性，以及其在深水油气测试中的关键作用。

论文创新点

1、盘绕钢管被分为两层，并在压缩后中间连接。在剪切过程中，会产生两个剪切力峰值。在剪切力矩曲线中会观察到两个剪切力矩峰值。通过分析两个峰值的变化，得出了不同剪切条件下盘绕钢管的剪切破裂性能。

2、基于验证的SSTT球阀剪切模型，如盘绕钢管的不同拉力负载、球阀剪切速度、球阀尺寸、盘绕钢管的不同内部压力、不同位置的盘绕钢管分布、多管道等因素，当拉力更大且剪切速度较低时，球阀切割盘绕钢管所需的剪切力较小。在内部压力下，盘绕钢管更难剪断。不同位置的盘绕钢管对剪切破裂性能影响较小。在多管道情况下，球阀会产生与球阀旋转方向垂直的反作用力矩。基于剪切过程，提出了改善剪切破裂性能的解决方案，为SSTT的发展提供了参考，并为其现有产品的现场操作提供了必要的指导数据。

3、获得的最佳结构参数结果可直接用于评估SSTT产品的剪切破裂性能和深水油气测试操作的施工设计。提出了球阀优化方案，分析结果可用于指导实际SSTT加工。本研究建立的数值模拟模型和方法用于分析和计算，有效降低了测试成本，并提高了施工设计的效率。本研究为SSTT球阀的优化、设计、应用和操作提供了重要指导。该研究也将为目前关于球阀剪切的SSTT研究做出贡献。