采油树水下生产系统需要与外部有交流的功能，以便实现信息互换和能源输出，需要安排一些阀口充当沟通渠道。扭转工具就是以水下ROV机器人为载体，实现扭转工具与阀口的对接，通过扭转工具的旋转实现阀口阀门的开，关以及管道流量的控制。水下ROV机器人是能够潜入水下执行一系列任务，不仅是阀门操作，还能执行维修任务，针对水下系统不同的维修需求通常需要携带一些工具进入水中进行管道的回接及零部件的更换[3]。

1。2国内外现状

1。3存在问题

    在国内由于技术的限制，采油树扭转工具的设计研发还处在初级阶段。针对采油树工作环境和扭转工具的实际工作需求，现有产品还存在以下一些问题：

1。 采油树扭转工具基本处于国外垄断状态，国内要尽快打破技术瓶颈；

    2。 在多品种水下采油树型号的情况下，扭转装置相关部件亟待标准化；

    3．海水深水区作业会加快扭转工具材料的腐蚀，生锈，进而导致失效；

4。 对深水工作状态的监测还存在滞后的现象。

    针对这一些列问题和国内外研究现状对亟需解决的水下采油树扭转工具设计问题做了本次研究。本次研究主要是适用于深水区的水下油田采油树装置，此次产品设计具有以下优点：

    1。用液压装置实现扭转工具的工作，便于操作控制，符合现代加工技术自动化、数字化和绿色化的发展要求；

    2。整体结构简单，主要采用不锈钢材料外加防腐涂层，大大预防了海水的腐蚀，提高工具的使用寿命；

    3。与水下机器人配套使用的扭转工具，避免了机器人与采油树的直接接触，由于加工简单，便于批量生产，可换性高，维修方便，很大程度上延长了整个系统的生命周期；

    4。接头可拆卸可替换，根据不同的阀门选用相应的接口，通用性好；

    5。新增侧翼张开装置，有效针对卧式采油树扭转工具易被洋流冲落的缺陷；

    6。增加非接触式传感器，不仅精确有效实时检测扭转角度，还能对扭转工具工作过           程中可能出现的故障间接的有所预警。

1。4本章小结

对于能源总量的调查和采油树的了解，了解扭转工具的设计目的。对于国内外水下生产系统及其相关设备研究现状的调研，认识到本次设计的重要性。

第二章扭转工具总体方案

2。1采油树扭转工具功能介绍

采油树扭转工具主要用来配合水下ROV机器人，由ROV机器人的机械手实现精准对位。将扭转工具放入阀门凹槽中，通过扭转工具旋转实现阀的调节。典型的ROV及采油树上的接口如图1-1所示：

图2-1 水下ROV机器人与采油树工作示意图

2。2采油树扭转工具设计要求

（1）采油树扭转工具工作在水深500m处，扭矩不小于2000N·m，扭转速度不大于5转/分钟。 

（2）采油树扭转工具具有防海水腐蚀功能，在海洋恶劣环境下有较长的使用寿命。

（3）对于特殊部件易维修，更换。

2。3采油树扭转工具方案设定

初定用液压马达驱动，设计流程如下所示：

图2-2 扭转工具设计方案

从上述方案设计上可以看出，由一个油箱统一供油分别给液压泵和液压缸，带动不同的部件运动，最后达到功能的实现。

2。4本章小结

通过对采油树扭转工具整个设计方案的总体把握，理清思路，为下一步设计做好规划。下面要重点完成各零部件的结构进行设计及材料的选择。