油管挂坐放于卧式水下采油树内,下部悬挂油管,上部和采油树帽连接,是水下生产系统的重要部件。研制开发出适用于我国深水海域的卧式采油树油管挂系统具有重要的现实意义。水下采油树系统零部件多,控制系统复杂。论文在研究卧式采油树的基本结构和原理的前提下,完成了卧式采油树和立式采油树的机械结构对比、水下采油树复合电液控制系统和全电气化控制系统的原理分析;探讨了卧式采油树的下放工艺,综合分析了水深、海风、海浪及海流等海洋环境载荷对卧式采油树下放过程的影响;推导出了水下采油树坐放于井口头上的弯矩载荷方程。根据卧式采油树油管挂的功能要求、水下生产系统的设计与操作标准设计了油管挂本体、锁紧芯轴、密封结构、锁块、防旋转环和顶部堵塞器油管挂;完成了油管挂本体和锁紧芯轴的强度校核;针对顶部堵塞器的工作环境,设计了顶部堵塞器的测试工具和性能测试试验。借助有限元分析软件ANSYS完成了油管挂、顶部堵塞器和采油树本体在原油温度载荷作用下的热应力分析;验证了顶部堵塞器的密封可以承受的热载荷和压力产生的轴向载荷范围,证明了热和压力载荷产生的径向力有益于油管挂密封的建立。在论文的最后,利用ANSYS对油管挂HT-MS密封性能进行了数值模拟仿真,指出了密封性能随密封过盈量和摩擦系数的变化趋势,提出锡铟合金应用于金属对金属密封的设计理念,以指导下一步密封的设计研发。