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向蓝色石油梦迈进

 科研工作 2014-05-21
  海洋石油开发-海洋石油装备示意图。
  海洋工程重点实验室中的深水压力模拟系统。

  由海洋工程公司工程技术研究院牵头,多个相关单位参与承担的中国石油集团重大科技专项“滩海/海上油气开发技术研究” 项目,顺利通过中期评估检查。随着我国海上油气田开发技术水平的提升,蓝色石油梦不再遥不可及。

  3月21日,由海洋工程公司工程技术研究院牵头,渤海石油装备制造、规划总院、宝鸡石油机械相关单位参与承担的集团公司重大科技专项“滩海/海上油气开发技术研究” 项目,顺利通过集团公司科技规划管理部组织的中期评估检查,按计划完成全部阶段研究内容,取得较大进展。

  该项目是集团公司“十二五”期间开展的50个重大攻关项目之一,也是集团公司站在战略发展角度上,首次将“海洋工程开发类”课题整合成专项攻关研究。

  该项目于2011年7月正式启动,按照“完善滩海、发展浅水、储备深水”的总体思路,针对性地开展相关海工技术与装备研究,设置了浅海油气田开发海工新技术研究及应用、滩海油气生产风险控制技术研究及应用、滩海油田生产设施数字化技术研究和深水油气开发海洋工程技术研究和水下生产系统研制等5个课题,成立了项目组办公室,实施项目长负责制,推行“三报制度”和“集中办公制度”,定期召开阶段研讨会和交流会,保障项目研发进展与质量,实现集团公司海上油气田开发整体技术水平提升。

  开发海洋 科技先行

  从全球油气工业发展趋势可以看出,海洋已经成为油气开发的主战场。我国《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》指出,坚持陆海统筹,制定和实施海洋发展战略,提高海洋开发、控制、综合管理能力。这是从我国国情出发,面向世界,面向未来,适应现代化建设需要的战略举措。发展海洋经济,合理开发利用海洋资源,对我国经济社会发展意义重大。

  从集团公司业务发展趋势看,海上即将成为公司陆上油气业务重要的战略接替区。集团公司海上业务将逐年增加,对海洋油气开发技术的需求也将越来越强劲。由于海洋环境条件的制约以及风险控制的要求,使得海洋油气田的开发与陆上油气田开发存在巨大差异,很多成熟的陆上油气开发技术在海洋油气田开发中无法适用。进行滩海、浅水及深水油气开发,对海工装备、配套作业技术以及安全管理等方面均提出了较高要求。

  与陆上油气田开发相比,海洋油气开发存在“四高”的特点: 高技术:海上特殊的作业环境使很多成熟的陆上装备和作业技术在海上无法适用,只有依靠一系列配套的高技术应用才能完成海洋油气的开发。同时海洋油气开发涉及学科众多,包括海洋工程、地质工程、材料、自动控制等技术领域。

  高投资:海洋油气开发成本较高,一般是陆地开发投资的3~5倍,主要体现在海上钻井设备的设计与建造、搬迁拖航、海上油气的集输、后勤补给等。以一艘深水钻井船为例,建造费用达6亿~8亿美元,日租费近百万美元。

  高风险:由于海洋特殊环境使得海上风险发生的概率远高于陆上,事故发生后难以及时有效地实施应急措施,后果严重、影响恶劣。

  高回报:海上油气田储量丰厚,以近年来全球新发现的油田为例,平均陆上油气田产量为2000万桶/年,深水油气田产量为1.6亿桶/年。

  完善滩海 实现数字化

  集团公司在渤海湾滩海区域已建成300万吨产能规模的油气生产设施,人工岛与砂石平台17座,钢质平台10座,海底管线超过百公里。经过“十五”、“十一五”多年技术攻关,在人工岛建设方面,形成了袋装砂吹填、预制构件+毛石、钢制沉箱等人工岛及进海路建造技术,在国际上处于先进水平。在平台设计方面,形成了以滩海可移动式靠船采油简易平台、可移动式桶基试采平台、浅海桩基混凝土石油钻采平台等为核心的新型滩浅海平台设计、建造方法,总体已达到国内先进水平。在海底管道设计方面,创新性地提出了集束管道概念设计,形成了海底管道加重及快速补口技术,开发了相应的自动焊接装备,并形成了海底管道防治冲刷与悬空治理技术。在滩海油气开发过程中,形成的开发技术及装备已经基本配套,满足滩海油气开发需求,其整体开发水平和国际上先进水平并无差距。

  但是,集团公司在滩海油田工程建设与安全运行管理技术等方面还和国际上具有较大的差距,亟待攻关与完善,主要表现在:现有海工装备不能满足淤泥浅水地质条件下作业、滩海海洋工程技术方案风险识别与控制技术不系统、滩海生产设施安全运行未采用完整性数字化方法管理、缺乏平台/人工岛与海底管道等生产设施废弃处置技术等方面。

  “滩海/海上油气开发技术研究”项目,开发了中国石油系统内首个用于提高滩浅海油气生产设施安全运行与维护管理水平的数字化管理平台,为提高滩海油田的管理水平,降低劳动强度,保障生产设施的安全与高效运行提供支持平台。开发出适用于10米水深的海底管道防腐层检测技术及检测装置,利用直流电位梯度法实现了海底管道防腐层状况的检测评价,对于及时发现管道的防腐层破坏,消除安全隐患,起到了防患于未然的作用,保障滩海生产设施建设的安全可靠。

  发展浅水 提升能力

  “十一五”期间,集团公司新增海上钻井、作业平台10余座,可满足60米水深以内的钻井作业、40米水深以内的管道铺设、油气试采、船舶支持服务等需求。2010年4月在东海完成了杭州8-1-1井的钻探工作,水深60米,代表集团公司初涉浅水,为之后海上工程技术服务创造了一个良好的开端。同时,集团公司在钢质平台设计建造方面能力也大幅提升,掌握了40米水深以内的导管架以及大型上部组块的设计、建造、安装关键技术,目前正在集中力量进行100米水深的导管架设计工作。在钻井装备设计制造领域,集团公司已经掌握了300英尺(90米)自升式平台的设计、建造技术,自主研制了圆柱形桩腿自升式钻井平台、全数字交流变频悬臂梁坐底式钻井平台、作业\试采一体化自升式平台,填补了国内在该领域内的技术空白,整体设计水平已经达到国际先进水平。

  经过“十一五”的技术攻关,集团公司已基本具备了60米水深内的钻井能力、40米水深导管架、300英尺自升式钻井平台设计建造以及浅水配套作业能力,但由于集团公司初涉浅水,其配套装备、作业技术、开发经验尚在初步发展阶段。主要表现在缺乏100米及以上水深钻井平台及配套作业技术、大型生产平台设计建造安装技术亟待提高、40米水深以上海底管道铺设装备和技术欠缺、FPSO(浮式生产储存和卸货装置)等尚属空白、水深的增加带来的结构可靠性与管理难度加大等。

  “滩海/海上油气开发技术研究”项目,通过400英尺自升式钻井平台的设计、建造及移位作业技术研究,形成了平台全套基本设计、生产设计图纸,标志着集团公司已具备400英尺自升式钻井平台的自主设计建造能力。随着预计2014年投产的中油海16号平台(400英尺)建造脚步逐渐加快,集团公司海上作业队伍将走出国门,走向更宽广的海外市场,将集团公司海上油田工程技术服务能力与海洋工程设计建造能力由60米提升至100米水深。

  储备深水 谋划未来

  “十一五”期间依托“深水半潜式钻井船设计与建造关键技术”、“深水钻完井关键技术研究”等国家863重大科技项目研究,集团公司进行了部分深水技术的积累。近年来集团公司注重科技信息跟踪与人才培养,通过及时跟踪国际、国内最前沿的深水海工技术发展,加强国际技术交流,积累掌握了相关技术信息动态。同时集团公司注重人才培养,先后在挪威、美国举办了三期海洋工程和钻井工程技术培训班,初步形成了一支深水开发的技术支持队伍,为集团公司未来深水油气开发提供了技术储备,但在技术装备、作业技术、管理经验方面一直处于学习阶段。

  随着集团公司海上开发的逐步深入,对深水装备和技术的需求也越来越急迫,亟需依托现有的科研实力进行前沿技术和装备的储备和研制工作,为未来的深水油气开发提供技术保障与支持,主要涵盖:进行深水开发模式研究,提供决策支持;掌握深水技术发展动态,储备安全保障技术;随着水深增加,需要开展深水浮式装备的研制,突破国际垄断,进行部分水下设备国产化等方面。

  “滩海/海上油气开发技术研究”项目,提出了深水油气开发的海洋工程方案建议,为未来的开发工作提供了参考指导。通过项目攻关,形成水下井口装置样机一套,水下采油树、深水钻井船的设计图纸各一套,为勘探开发提供了良好的装备储备技术。同时,为确保深水开发所使用的仪器设备安全可靠,项目还开发了深水高压环境下海工结构物检测实验方法和深水立管全尺寸疲劳试验技术等两套新实验方法,为深水设备在投用前把好质量检测评价关。

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