深水流动保障技术

深水模拟试验装置
这是我国第一座海洋深水试验池，它装备有模拟风、浪、流等各种复杂海 洋环境的设备，具备模拟4000m水深的深海工程试验能力，能覆盖我国南海等 大部分深海海域的海况。该海洋深水试验池由水池主体和一个深井组成，其主 要有效工作尺寸如下：长度50m，宽度40m，最大工作水深10m，深井工作水深 40m，深井直径5m。 水池的主要装备有：造波系统；消波系统；造流系统；造风系统；水深调 节系统；拖车系统；非接触式六自由度运动测量系统。其中的深海环境模拟器 群包含2000米级、4000米级、12000米级、18000米级深海环境模拟器，可以实 现全海深环境模拟，可对浅水至超大潜深耐压进行结构安全性评估。
深水流动保障物理模拟系统设计
该系统分 为压力筒、 自动加压 稳压系统、 制冷系统、 数据采集 系统、中 央控制系 统。
深水流动保障物理模拟系统设计
该装置的主要技术参数
最大工作压力 /MPa 40 压力筒几何尺寸 内径/mm 1000 有效长度/mm 2500 最大稳 压时间 /天 180 ＜±1% 不小于110 压力控制精度 配套线 缆通道数
深水油气开发流动保障 体系分析
答辩人：赵 斌 专 业：海洋油气工程 导 师：蒋海岩 时 间：2014.06
研究内容
深水油 气开发 及流动 理论
深水保 障体系 理论研 究
深水油 气开发 流动保 障体系 分析
深水保障 体系技术 现状
深水保障 体系物理 模拟系统 设计
研究的目的及意义
◆总述：流动保障一词最早由Deepstar合作组织(由多个石油生产及服务 公司组成)于1992年提出，其背景是墨西哥湾深海油田在生产中遇到严峻 的技术挑战。深水油气开发流动保障技术是指在各种环境条件下，在整 个油气田开发期内，将烃类流体经济安全地开采出来并输送至处理设施 的技术措施。
体系关键技术： （1）高压压力筒结构形式及大开口密封； （2）测试信号线引出装置； （3）自动加压稳压系统的实现。
深水油气管线主动加热技术
油气管线主动加热系统由闭合管道回路和平台上部热介质系统组成， 可有效控制深水油气开发中石蜡沉积和水合物的生成。
1.管线通常都是Pipe-in-Pipe （管中管）形式 2.拉长了的管式加热器，外管 上还要用保温材料保温
3.主动加热系统完全可以克服 生产关断再启动后出现的问题
世界深水油气分布
近年来，全球油气 重大发现50%以上 来自于海上，特别 是深水领域，到 2010年，全球深水 区投产油气田的储 量将达273.15亿桶， 约占将开发储量的 1/4，其中西非、 巴西、墨西哥湾最 多，其次是挪威、 亚太地区、英国等。
目前世界钻井平台工作水深记录为3048m（10000英 尺），钻井深度超过12000m，采油平台的工作水则 深超过2000m。
4.新的确定堵塞位置的技术包括：应变测量仪技术、放射线 照相技术和声波技术。
海底油气水砂分离技术现状
目前世界海底油气水分离技术主要有举升 分离、常规重力分离、卧式重力分离、管 式分离、气液旋流分离和超音速气液分离 技术等。 新的集油气水砂分离于一体的复合分离器， 用离心、膨胀原理的复合旋流器先进行气 液或气液固分离，然后用梯型管和螺旋管 进行油水精细分离，并把上述功能集中在 一个分离器中实现。结合离心、重力、膨 胀、振动几种分离原理于一体。 该分离机分离出的 原油含水率小于1%， 外排污水中的含油 率小于10ppm，此 指标居于世界领先 水平。
深水油气管线主动加热技术
防止天然气水合物生成的两个经验： 1.管线流量、保温材料的种类和厚度直接影响到管线内流体的 温度分布。当管线流量越大、保温材料导热系数越小、厚度越 大时，天然气水合物生成的几率就越小； 2.随着关井时间的延长，管线内温度逐渐接近于外界环境温度， 为防止天然气水合物的生成，要尽量延长无接触时间。（无接 触时间是指关井后，管线内任一位置都不存在形成天然气水合 物风险的最大时间。）
深水环境特征
目前国外普遍以水深500m作为深水油气田与浅水油气田的分界线，我国 将水深超过300m的海域称之为深水区。
深水环境具有温度低，静水压力大的特点。
海水水温的垂直分布可分三层： ①混合层：一般在大洋表层100米以内，水温均匀，垂直梯度小。 ②温跃层：在混合层以下和恒温层以上，水温随深度增加而急剧降低， 水温垂直梯度大。 ③恒温层：在温跃层以下直到海底，水温一般变化很小，常在2～6℃间， 尤其在2000～6000米深度区，水温为2℃左右，故称恒温层。
深入分析深水油气开发的油气水砂分离技术、海上 注水及污水处理技术、天然气水合物、蜡、沥青质 等的预防技术、海底技术以及主动加热技术等深水 流动保障技术现状 最后，结合国内外深水流动的物理模拟系统，初步 设计了深水油气开发流动保障体系物理模拟系统
深水油气分布特点
世界范围的深水油气藏，均主要形成富集于 具有被动大陆边缘的区域构造动力学地质背 景下和深水浊积扇沉积体系发育的储集层砂 体之中，其油气则主要来自于断陷期和断坳 期富有机质的陆相和海陆过渡相烃源岩以及 热沉降坳陷期发育的海相烃源岩。
海底管道安全保障技术
1.海底管道防腐措施：①选用耐腐蚀材料；②采用防腐绝缘 层；③阴极保护法；④在管道内注入缓蚀剂。
2.深水长输管道泄漏检测主要方法有：光纤传感检测技术、 声波检测法等。 3.防止管道堵塞技术：①保温技术：Tenmar测试了一种新的 陶瓷涂层，它的保温性能比传统保温层高2～3倍，且不会阻 碍流动。 ②注入化学剂技术：一般是注入生长抑制剂或能够 引起放热反应的化学剂。③清管技术包括凝胶技术、变径清 管器技术、海底清管器发送器技术和热感应法。
深水采油人工举升方式
深水采油五种常用的人工举升方 式为：有杆泵、螺杆泵、气举、 水力泵和电潜泵。 电潜泵（ESP）采油工艺具有排 量大、功率高、生产压差大、适 应性强、地面工艺流程简单、自 动化程度高、经济效益显著等特 点，广泛应用于海洋石油开采中。
流动保障的主要环节和目标
主要环节：根据进程的先后顺序，流动保障可 分为预测、防止、检测、调节和改进5个环节。 流动保障工作要达到两大目标： (1)保证流动无堵塞。 (2)控制油气管道输送工况，优化流动行为，使 运行费用最低。
海上油田注水及污水处理技术现状
海水注入系统工艺流程
海上油田注水及污水处理技术现状
海上油田污水处理技术：气浮技术、旋流分 离技术、萃取技术、过滤技术、氧化技术及生化 处理技术等。膜分离技术在处理油田采出水方面 具有突出的优势，超滤和微滤膜技术可有效去除 废水中的乳化油类。
注水处理后地层损害的增注措施一般有酸化 处理、表面活性剂处理、EDTA钠盐处理等，细 菌损害的处理方式主要是NaClO处理和甲醛处理。
◆目的：为深入研究深水油气开发基本规律做出一定的探索。
◆意义：随着深海油气田的大规模开发，海底热油管道的安全输送越来 越重要。研究学习国内外深水油气田开发的流动保障技术现状对国内关 于流动保障技术研究的发展都至关重要。
研究步骤及完成的工作量
先调研深水油气分布及油气藏、流体特征，总结深 水油气开发流动特征
深水油气管线主动加热技术
采用保温材料对管道进行保温
管道石蜡、沥青质 沉积及水合物的生 成的解决方案
注入化学药剂 介质较多地采用 了加入化学药剂的30%乙二醇水溶液。其具有如下优 点： （1） 液体的蓄热传热效能好； （2） 对油气管线的腐蚀低； （3） 具有很好的抗微生物性能。