浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景

技术讨论

浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景

王定亚 王进全

(宝鸡石油机械有限责任公司)

摘要 概述了我国海洋石油装备技术现状,从海洋石油装备的发展历史、造船业发展情况、研究机构基本情况、制造情况等4个方面分别进行了阐述。通过对比分析,指出我国海洋石油装备技术与发达国家相比,存在5个方面的差距或不足。最后从我国大力开发海洋石油装备的战略规划出发,结合当前实际,分别从海洋平台装备、海洋钻修井装备、水下生产装备等3个方面,对国内海洋石油装备技术的发展前景进行了展望。

关键词 海洋钻井设备 海上开发设备 技术现状 差距 发展前景

0 引 言

近年来,随着世界范围内油气资源消耗的递增和陆地原油开采速度的加快,海洋领域内的油气勘探开发已成为新的焦点。未来的15~20年,将是我国海洋钻井市场实现快速发展的关键时期。由于我国对油气资源的巨大需求,国内主要石油公司均制定出各自的深水钻井装备计划。在未来5年里,中国海洋石油总公司将投资1200亿元用于海上油气勘探和开发,海洋工程装备投资是其中的主要部分,需新建各种固定和移动式生产钻井平台70多座,其中新建多座自升式和半潜式钻井平台。另外,我国中石油、中海油、中石化三大石油集团公司均已开始了海洋深水油气勘探开发装备的研究工作,计划在 十二五期间研制我国具有自主知识产权的3000m深水半潜式钻井平台,这将有力促进我国海洋石油装备的快速发展。

1 我国海洋石油装备的现状

当前,我国海上油气勘探开发主要集中在大陆架区块,水深不超过300m,钻井深度在7000m 以内,水下生产系统设备几乎全部依赖进口,海上原油发现率仅为18 5%,天然气发现率仅9 2%。资料显示,我国拥有海洋钻井平台的数量相对较少。作为我国具有国际竞争力的海上石油公司,中海油拥有平台的基本情况为:固定平台65座、自升式平台9座、半潜式平台3座、FPSO14座。

从海洋装备发展历史来看,我国海洋石油装备的研制始于20世纪70年代初期。80年代后,我国在半潜式钻井装备研制方面有所突破。进入21世纪后,尤其是近几年来,我国加大了海洋油气资源的勘探开发及石油钻采装备的更新力度,海洋装备技术有了较快发展。

从我国海洋装备造船业基本情况分析,当前我国还没有一家真正意义上的专门从事海洋石油钻采设备的专业造船公司。但就平台建造而言,国内目前具有一定研制基础和建造经验的公司主要包括沪东中华造船(集团)有限公司、上海外高桥造船有限公司、江南长兴造船有限责任公司、青岛北海船舶重工有限责任公司、大连船舶重工集团有限公司等。沪东中华造船(集团)有限公司是国内第1家年造船总量突破100万t的企业,曾完成我国第1艘双体钻井浮船 勘探1号的建造,并建造过4200m3LPG船, 胜利3号坐底式钻井平台等。上海外高桥造船有限公司是国内第1家年产能力达到200万t以上的船厂,目前已经建成30万t级以上大型船坞2座和2台600T龙门起重机等。青岛北海船舶重工有限责任公司是中国船舶重工集团控股的大型船舶修造企业,曾建造了我国 胜利2号钻井平台、 胜利3号作业平台、 辽河1号自升式钻修井平台等。大连船舶重工是中国船舶重工集团控股的特大型综合性造船企业,拥有一般船台4个,半坞式船台1个,船坞5座等,迄今为止,共建造自升式、半潜式等平台36座。

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CH I NA PETROLEUM MACH I NERY

2009年 第37卷 第9期

从海洋装备研究机构情况来看,我国专门从事海洋装备研究的机构较少,具有系统研究海洋石油钻采装备的机构则更少。就单元技术而言,主要研究单位包括:上海七O八所、上海交通大学、大连理工大学、中国石油大学(华东)等。上海七O八所是一个在海洋平台工程设计方面信息化较高、较系统的研究机构,曾设计过自升式、半潜式、坐底式钻井平台,坐底式采油平台等。迄今已研制了9个型号的FPSO,从5万t级到15万t级,单点系泊从软钢臂式到内转塔式,作业水深从24 m到120m。上海交通大学设有海洋工程国家重点实验室,在动力定位系统研制方面已经取得具有自主知识产权的研究成果。大连理工大学参与过4座半潜式钻井平台(B I N GO-9000型)主体结构优化设计、多点锚泊系统设计研究和高压管线系统设计,形成了海洋环境参数分析预报、海洋结构物在海洋环境作用下运动与遭遇环境荷载计算、系泊系统分析、结构动力响应与优化设计、结构疲劳分析计算等软件系统。中国石油大学(华东)开设有海洋石油工程研究室,配置有高频疲劳试验机、智能涡流检测系统、大型风浪槽等硬件系统及AN SYS、ABAQU S等多个分析计算软件,在油气装备强度分析和可靠性评估理论等方面具有一定的理论基础和经验。

从我国海洋石油装备制造情况来看,生产成套海洋石油钻机、海洋水下生产系统等具有较大影响和规模制造能力的企业相对较少。宝鸡石油机械有限责任公司能够设计制造1500~12000m的成套陆上/海洋钻机、大功率钻井泵等产品。近年来,该公司已先后承担并完成了CNOOC惠州、春晓、番禺30-1、南堡35-2、CPOE61、63等多个项目钻、修井机模块的研制工作,为我国海洋石油成套装备的发展打下了良好的基础。兰石国民油井石油工程有限公司目前能够制造1000~9000m各种成套石油钻机及海洋井架等。南阳二机石油装备(集团)有限公司能够制造1000~4000m橇装系列钻机、车装系列钻机以及海洋修井机等。

2 我国海洋石油装备与国外技术的

主要差距

近40年来,尤其进入21世纪后,我国无论在陆地还是海洋石油钻采装备发展方面均取得了长足的进步。但就海洋石油钻采装备技术发展而言,我国与世界发达国家之间还存在多个方面的差距,主要体现在以下方面。

2 1 海洋石油装备专业化程度偏低

与西方发达国家相比,我国在海洋钻采设备制造方面的专业化程度较低,集团化、国际化程度较差,企业技术投入少、自我创新意识比较淡薄。如美国NOV公司是当前国际著名的石油钻采装备企业,其产品范围几乎覆盖了从常规陆地钻采、特殊地域钻采、海洋水上、海洋水下等全方位、全地貌各种类型的石油钻采装备产品的研发,并在世界多个国家、多个地方设有自己的子公司等,发展规模位居世界石油钻采装备之首。

2 2 海洋石油装备数量少、类型单一

据统计,世界上目前正在使用的钻井平台约580座,如果加上各种采油平台、采油船等数量更多。其中的平台形式包括各种新型TLP平台, SPAR平台、顺应式平台及其它多功能综合性平台等,形式多样、品种齐全。相比较,我国当前的情况则相对较差,已经投入使用的海洋油气钻采装置仅37座,且以导管架式、坐底式、自升式等结构为主,结构简单,功能单一。2000~2004年,全世界共建造新的自升式平台16艘,半潜式平台18艘,钻井浮船6艘,我国在同期仅建造了半潜式钻井平台4艘,且仅是建造其船体,其它配套设备全由国外配套建造。

2 3 海洋石油装备适应水深、钻深能力较差

2004年,全球半潜式平台数量猛增至183座,尤其水深在1829m(6000英尺)以上的有31艘,而水深在2286m(7500英尺)以上的有16艘,最大工作水深已达3048m(10000英尺)[1],海洋钻井提升设备的提升能力达到1 25∀104kN,钻井深度超过10000m。我国海洋石油钻井至今还没有涉足深水领域,1984年,上海造船厂建造的 勘探3号最大适应水深能力还不足300m。至于设备提升能力及钻井深度,差距更大,当前我国用于海上的国产化钻井设备的提升能力仅4500 kN,钻深能力至今没有超过7000m。

2 4 海洋石油装备配套基础差、配套能力不足

在石油钻采装备的配套基础方面,我国无论从动力上、控制上及设备综合配套能力等多个方面均与世界发达国家存在较大差距。如国内钻机上使用的柴油机、变频器、井口机械化工具、顶部驱动装置等都是从西方发达国家进口;在海洋钻井控制系统方面,海洋钻井平台上使用的钻杆、隔水管、海洋水下设备自动输送、安装、起吊装置,平台双井架、DP3动力定位、双井口自动钻井及钻杆等设备

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2009年 第37卷 第9期王定亚等:浅谈我国海洋石油装备技术现状及发展前景