方华灿--中国石油大学（北京）教授

    2011中国海洋油气钻采与工程装备高峰论坛报道

    方华灿——中国石油大学（北京）教授

    【方华灿】：女士们、先生们，各位嘉宾，我今天汇报的题目是“深水海洋石油装备的新进展”。

    这个题目主要包括四项内容：深水用的新型钻机；新钻井工艺用装备；新起重铺管工程船；新型的平台及井口。

    先介绍第一个深水用的新型钻机。首先要介绍的是双作业钻机。什么叫做双作业钻机呢？指的是同时可以并行或者协同进行两个以上钻井作业的深水用的新型钻机。这是一套正常钻机，另外一套钻机的同时，就可以进行水下作业。等到井做完了，就可以把钻柱提升了，一条钻机。另外一条钻机把平台稍微移动以下之后就可以了。这种双作业钻机可以分成两种类型，第一种是一个半井架双作业钻机，两个井架一高一低，分别安装，在高的配备是主要的钻机，低的配备的是辅助的钻机，因为辅助的钻机启动能力低，而且没有旋转设备，所以我们不能进行下放采油数或者是井口防喷组的重载装备。这种双作业钻机，工作效率能提高20%。现在全世界一共有10座一个半井架双作业的钻井。

    现在我们所看到的一个半井架的双作业钻井。这是我们国家建造的第一艘“海洋石油981”半潜式钻井平台，在国内首次配备了双作业钻机。第二种双作业钻井，是一井架装有两套钻机设备。

    这个图就可以看得很清楚了，一个井架上头有两套钻机两套系统，全球在建的19座，正在服役的是有9座。

    第二种介绍的是液压缸式的钻机，液压钻机只有一个架子，把这个液压缸支持住，把液压缸里面的液压推动活塞的上下启动。目前这种液压缸式的钻机已经成为系列了，由美国和挪威合资的一个公司叫做海事公司，它已经进行了系统化的生产了，大钩载荷1500-10000KN已成系列，顶驱装置形成30米，提升速度2m/s，工作水深钻井船为2438米，可实现自动送钻，可进行升沉运动补偿。

    今天令人兴奋的消息，就是德国的全液压智能钻机在我国要出现了，2011年7月13日，在北京一个技术交流会上，德国的海瑞克股份公司表示，他们的全液压深井智能钻机，将进入中国市场。该钻机无绞车、无钢丝绳、无天车、无游车，从2005年开始，已经应用于石油、天然气、地热的深井钻井。

    另外我们国家山东科瑞公司要制造液压起升的钻机已经成功下线，在今年7月初成功下线，山东科瑞公司和德国的一家公司合作要做新型全智能钻机FM1500及HR4000，一个可以应用于高温环境，一个可以应用于低温环境。它的重量在35吨以内，HR4000可以在高寒地区，钻井深度可以达到4000米。

    第三种是井下自动钻机，用井下的发动机来带动往下钻。这个钻机是由挪威研制的，现在还没有正式投产，据挪威人表示，在三年之内这种钻机可以投入生产。刚才我们看的那个图，最底下是钻头，上面是井下电动钻具，然后是减速器，再上面是导向工具，再上面是随钻随测系统，然后是电缆的存放和施放的装置，再上头是岩屑输送及压缩系统。技术性能可钻井深3000到3500米，设计工作寿命2到6个月。它可以做到四不用，不用平台，不用钻机，不用杆管，不用泥浆，只要有一个动力平台发电，把这个电通过电缆输送给它，自动钻井。

    下面要介绍的是新的钻井工艺用的装备，就是深水要采用新的钻井工艺。新的钻井工艺在深水里叫做双梯度钻井工艺。因为原来钻井的时候只有一个压力梯度，钻井液的液柱从这个平台上一直到井底都是一种密度，液柱在一种密度下的压力。但如果在深水的话，上面有几千米的水深，再加上井深，那么液柱就相当高的，液柱的压力就很大，容易把油层伤害，也容易把井壁压坍塌了。所以我们采用压力梯度一和压力梯度二，就是双梯度钻井。

    那么怎么样实现压力梯度一，首先注入空心球，把带有空心球的钻井液带到海底，是的上面带有空心球的钻井液，压力减低了，密度也降低了。再有用注入气体构成第一压力梯度，把氮气注入到隔水管，里面有气体了，压力就减低了。再有一种方法是注入海水，海水的密度比泥浆的压力低，这样第一压力梯度就产生了。这是一种新工艺。

    下面介绍第二种新的工艺，就是隔水管钻井的新工艺，就是无隔水管钻井新工艺。这是海底的井口，这一段里面不要隔水管了，泥浆直接从钻井泵液柱进来，然后从中空返回，为了不让它和海水混合，用另外的泵把它送上平台，这个就是无隔水管的钻井平台。还有隔水管独立悬浮的钻井工艺。整个隔水管处，如果我上头的平台遇到“梅花”，那我这个平台要撤走，按照传统的办法，上边的接头卸开，首先把下面的接头卸开，一节一节的隔水管贴上去，如果我们的水深是几千米的话，就要费很长的时间提上去，等到你提上去之后，“梅花”台风也过去了，你的平台也倒了，那不行。因此用隔水管独立悬浮钻井工艺，靠这上面有浮筒，马上平台撤走，等台风过去了，再过来回接。我们来看看它主要在下部有一个隔水管的浮力系统。

    第三部分是新的起重铺管工程船。现在国际上主要的铺管船主要有两种结构，一种是半潜式，我们起重工程船是半潜式，稳定性提高了。现在全球的起重船是Saipem公司做的，居于全球第二，这就是半潜式船体起重船，起重量达到1万4千吨。另外一种是双体型船体，稳定性也很好，突出的优点是什么呢？它的面积非常大。现在全球最大的正在建造的双体型的起重船起重能力达到2万吨。

    看看我们国家建造的海洋深水石油201深水铺管船，具有动力定位系统，适于深水铺管工程，吊机起重能力较大，存在管件容量较大，配置新型提升系统，能够进行快速连接，能够限制管道摆动。它是专门与我国新建的“海洋石油981”号深水半潜式平台配套而建造的。

    看一下它的起升系统，这是限制机构。这是固定机构，可以根据管径不同通过液压器来调整。

    我们“海洋石油201”用在什么地方呢？首先用在荔湾气田，位于珠江口盆地，水深1500米，是目前我们发现水最深地方的气田，产量有望达到1000亿立方米到1500亿立方米，年产量可望达到50亿立方米至80亿立方米。因为靠近大陆架，所以从深海采出的气先通过海底管道输送到200米水深的浅海区，经在此建立的6万吨的油气处理平台处理后，再通过海底管道输送到岸上。

    再来看看“蓝鲸”号，起重量比较大，达到了7500吨，比“海洋石油201”大。它也是可以进行铺管的。

    “海洋石油681”深水工程船，它是国内第一艘马力最大的在深水用的工程船。水深达到3000米，也是跟“海洋石油981”半潜式平台配套用的。于2011年5月23日在武汉下水的，它可以供应各种需要的物品，可以进行作业的支持，起重等等，可以配合“海洋石油981”进行起锚和抛锚的作业，3000米也可以，1500米的更没有问题了。这样的话，配合我们“981”半潜式平台，有了工程船，有了铺管船，再加上半潜式平台，可以说万事俱备了。

    最后介绍一下新型的平台和井口。这个新型的井口是一个水中井口，我们现在在海底水下井口或者是在平台上的井口，现在新型的一种叫做水中井口。我们在水中有一个浮体，在这个浮体上装上井口，上面跟平台相连，下面跟井筒相连。现在水中浮体的直径15到20米，高度6米到10米，里面有加载舱，工作水深从400米到4000米。2009年4月27日我们在南海水深476米处成功地完成了世界上第一口此种方式的井口。

    第二种介绍一下多功能浮式平台。这种多功能浮式平台，它是圆筒型结构的，由挪威SEVAN  MARINE公司建成的，该平台于2009年6月建成投产，由于钻井、修井、油、气、水分离处理、存储以及卸油等工艺过程，全部均可在此浮式平台上进行，所以称之为多功能浮式平台。整个浮船上面油气水的处理，钻井，钻井完了采油上来油气水处理，然后合格了之后运走。它主要的特点，浮式多功能平台概念是挪威公司出的，但是整个平台的建造是我们国家大连中远船务公司，2009年8月建成投产，现服役于西非刚果Azurite油田。

    最后要介绍的就是我们国家研制的世界上首座最先进的超深水的多功能圆筒型浮式平台，这就是“SEVAN  DRILLER”号，由南通的中远船务公司建成的，它可以在恶劣的海况下工作，并且可以存储15万吨的原油，可变载荷达到1万5千吨，进入世界上的先进行列。

    下面是“海洋石油981”，现在已经进入东海了。甲板面积相当于一个足球场，自重3万吨，高度45层楼，电缆总长度800公里。它已经在外高桥出坞了。这是它的中央控制室，“海洋981”具有六个创新点，第一个考虑了南海的内波。第二个1500水深范围内用锚泊定位，可变载荷达到9000吨，它是一个科研平台，它制造了高强度的锚链，最后，就是它安全型的水下防喷器，防止类似墨西哥湾事故的发生。它还首次应用双作业钻机在国内还有十项创新。

    这就是我今天要介绍的各种新型的深水装备。最后要说一下，我认为我们中国海洋油气钻采与工程装备高峰一定会到来！我虽然已经是过了80岁了，不一定能看到，但是这次会议所提的“大力发展深海技术装备 迎接海洋油气开发新时代的目标”一定能够实现！