海洋石油水下装备发展趋势

海洋石油水下装备发展趋势

2014-05-28能源情报

文/任克忍王定亚周天明沈大春陈才虎，宝鸡石油机械公司

海洋石油水下装备现状

海洋油气资源开发能力由海洋油气开发装备的先进性所决定, 研制拥有自主知

识产权的海洋油气勘探开发装备, 是推动技术发展, 保障我国能源安全的有效途径。我国石油钻采装备制造企业在几十年的陆地装备研制过程中积累了丰富的经验, 为海洋石油水上装备设计制造奠定了雄厚的基础, 已实现了大部分设备的国产化;而作为海洋石油装备的重要组成部分海洋石油水下装备由于具有高技术、高投入、高风险等特点, 长期以来一直被国外发达国家所垄断, 严重制约了我国海洋油气的自主勘探开发。

1 装备简介

海洋石油水下装备主要包括钻井隔水管系统、井口井控设备、采油树、水下管汇系统、水下基盘、控制系统、增压系统及水下处理系统等。

( 1) 钻井隔水管系统钻井隔水管系统从钻井平台一直延伸到水下防喷器, 形成了钻井液的循环通道。其主要作用是隔离海水, 支撑各种控制管线(主要包括节流和压井管线、钻井液补充管线、液压传输管线等), 吊装水下防喷器, 为钻杆、

钻具顺利下入井口提供导向。国外主要生产商有Vetco、Cam eron、AkerKvaerner等公司。

( 2) 水下防喷器水下防喷器是海洋石油钻井过程中的重要设备, 它能够有效防

止井喷事故发生, 是石油勘探钻井过程中的安全保障。水下防喷器组一般由4~ 6部单双闸板防喷器和1部环形防喷器组成, 上部连接隔水管装置, 下部连接海底井口装置。与陆地防喷器相比, 水下防喷器具有通径大、耐高压、防腐蚀、耐冲击、自动化控制程度高、安全性好、可靠性高等特点。国外主要生产商有Cameron、Shaffe、rH ydril等公司。

( 3) 水下采油树水下采油树的使用始于1967年, 至今已有1 200 多套水下采油树应用在250多个采油项目中。它需要满足海水压力、腐蚀、风浪、暗流等

复杂环境的使用要求, 工作压力较高, 采用电、液控制。国外主要生产商有FMC、Vetco、AkerKvaerner、C am eron、Dril Quip等公司。

( 4) 水下集输系统水下集输系统是指在钻完井后, 用于油气集输的生产管线、

出油管、井口之间的连接设备。其主要功能是: 提供生产管线、出油管线和钻井的交互界面; 注入气体和化学物质, 控制流体; 分配电力和液力控制系统; 支撑

管汇, 出油管线以及缆线; 保护管线和阀门正常工作; 在水下机器人操作过程中

提供支撑平台。国外主要生产商有FMC、Vetco、AkerKvaerne、r Cameron、Dril Quip等公司。

2 发展历程及现状

海洋石油水下装备最早于1961年在北海油田开始应用, 至今已经历了47 a的

发展历程。其主要发展历程如下: ①1979年第1个电液控制水下集输管汇系统;

②1991 年第 1 个水平采油树; ③1993年第1个多相泵; ④1994年第1个 1 000 m 水深水下生产装置诞生于巴西石油公司; ⑤1995年第1个多相流量计;

⑥1998 年第1个智能测量井口系统完成; ⑦2000 年第 1 个无机器人水下分

离系统; ⑧2002年第1个 2 000 m 水深水下生产装置; ⑨2004年2 244 m 水深的水下井口应用于734个生产区块; ⑩2005年第1个 2 400 m 水深水下生产装置。

目前世界上已有将近110个海洋工程项目投产,而且世界各大石油公司在深海领域的投资不断增加,各国对海洋石油水下装备的需求迅速上升。从技术现状来看, 欧美等发达国家经过50多年的发展, 技术比较成熟, 具有较明显的优势, 主要

表现在各个企业拥有长期的研制经验和专利技术, 实现了专业化分工生产, 特别是控制技术远远领先于国内企业,而发展中国家只有巴西具备了一定的实力。

我国油气勘探和开发起步较晚,缺乏具有自主知识产权的海洋石油水下装备关键

技术和设备, 基本依赖进口。随着我国石油勘探开发向海洋的战略转移, 对海洋石油装备的需求进一步加大, 对国外的技术和装备依赖性更大,所以无论是从国

家能源安全方面还是从装备制造业未来发展方面, 研制适合我国油气勘探和开

发的钻采装备都迫在眉睫。

最近, 国内部分企业已经就海洋石油水下装备专项技术及产品展开了研究, 取得了很大的进步。宝鸡石油机械有限责任公司已成立了专门的海洋装备研究机构,研究涉猎海洋平台锚机、吊机、海洋铺管系统、海洋隔水管、水下防喷器及水下井口采油树等多个设备技术范围。目前已经完成H级和E级海洋钻井隔水管装置设计、100 t海洋A/R铺管绞车设计、250 t 锚机设计及其它多个方面技术的研究工作。

海洋深水钻井隔水管系统研究+ 项目已经通过了国家863项目申请答辩。中海油研究中心、华北荣盛等单位同样申请了国家863项目深水立管设计安装关键技术研究、3000 m 深水防喷器组及控制系统等研究课题。

3 国内外差距分析

目前国内在海洋石油水下装备的研制方面与国外的差距较大。主要表现在以下几个方面:

( 1) 国内海洋石油的开发还没有涉足深海区域, 仅中海油有3个属于常规水深范围的工程项目, 最大水深只有333 m。

( 2) 目前海洋石油水下开发区块多为合作开发, 工程设计经验不足, 海洋装备总体性能较差。

( 3) 国内当前海洋钻采装备研发主要集中在平台以上部分, 对海洋石油水下装备研究还没有进入实质性开发阶段。

造成以上差距的主要原因是: 国家对海洋石油勘探开发在“ 十一五”才进一步加大力度, 起步较晚; ! 装备制造企业对海洋装备的研究才刚刚起步, 基本处于学习和认识阶段; 研发投入不足, 高级人才缺失; #研发缺少使用支持, 研究进度缓慢; 我国基础工业较差, 特别是材料及加工工艺研究较落后。

海洋石油水下装备发展趋势分析

1 发展趋势

随着水深的增加, 对海洋石油水下装备的要求也越来越高, 各部分之间相互联系越紧密, 设计及加工制造难度明显加大, 而且新技术也层出不穷,特别是控制技术由电控液逐步发展到全部电控, 大大简化了控制系统。总的来说, 海洋石油水下装备发展主要表现在以下几个方面。

( 1) 向模块化和标准化方向发展, 以降低成本;

( 2) 随着水深增加, 高温、高压深水项目越来越多;

( 3) 故障自动恢复智能控制系统;

( 4) 水下设备水面远程操作控制;