极端环境海洋石油开发中装备结构的新概念设计研究

[加入收藏][字号: ] [时间:2012-08-22  来源:全球石油化工网  关注度:0]
摘要: 【岳前进】:大家辛苦了,刚才讲得很精采。我是高校来的,可能技术层面比较深,我就尽量通俗讲一下。 我们油田开发,好的都开发完了,往边缘极端的环境下开发,需要对策。一个装备设计有一个流程,需要概念设计,标志知识产权的创新。这个形式...

    【岳前进】:大家辛苦了,刚才讲得很精采。我是高校来的,可能技术层面比较深,我就尽量通俗讲一下。

    我们油田开发,好的都开发完了,往边缘极端的环境下开发,需要对策。一个装备设计有一个流程,需要概念设计,标志知识产权的创新。这个形式、材料是你自己的,后期才有基本设计,到了详细设计,加工设计、安装设计。我们国家主要还在做详细设计。基本设计我们还比较欠缺。刚才看到我们的企业已经进入到详细设计,这是一个很好的现象。

   我们有些概念是根据不同的原因,我们说的概念,主要是由于海洋开发的环境造成你必须产生新的概念。今天集中在两个方面,一个是我们到寒区,现在寒区很热,如果遇到冰,我们开发受到限制,主要受到水深、离岸距离的大小。如果在寒区开发有什么手段和办法,如果在深水有什么手段和办法。我想跟大家分享一下体会。

    刚才只关注渤海和南海的开发,实际上很多地方又结冰又有石油。渤海也是石油资源非常丰富的,但渤海都结冰。这些平台规范设计上一定要想出新的办法设计它。

    现在寒区有很多的概念,比如说有窄结构,还有宽结构。还有北极比较深,在寒区的深水八九十米就是深水,也是用浮式平台、半潜式平台。我们用什么办法去克服冰,我们中海油连续做了很多年,在世界上甚至可以领先。我们也到知道69年推倒过平台。后期日本人帮我们开发,我们设计的平台过于保守。我们在国家863的支持下,我们设计了一个自己新概念平台。它可以降低冰力,可以减少振动,可以消除冰塞,也很经济,是世界上用钢量最少的,这是中海油和我们联合制造的。

    下面说说深水,由于水很深,我们用导管架不行了,我们大概用浮式平台。这些平台到了极深的时候,也会出现很多的问题。比如说南海风浪是世界上最大的,它到深水的时候,浮体到底怎么去设计?立管怎么设计?系泊怎么设计?

    从中深水到超深水,通过什么原理去设计。讲个例子,如果五六百米水深,系泊比较好办,如果到了1000米水深,锚链重量就会很大,立管重量很大,需要很大的浮力,动力定位又很贵,这是一个挑战的问题,从原理层怎么考虑这个事情。比如说立管超深水也好办,用钢水。如果1500米水深的话,只能用符合的柔性管道,涉及到很多负荷的管道,这个技术在国外控制着。我们刚才说开发安全的问题,如果所有的东西都在国外控制着,不仅是政治问题,还有很多技术问题。所以柔性立管,它整个截面怎么设计,线型怎么设计,完全要通过原理层开始搞。包括水下深浅系统,水下油井,水下上岸,后面有一个平台,有一个控制,这条线我们叫脐带缆,这个东西在超深水下如何设计,也是我们面临的一个挑战问题。

    它的基本概念就是让它的弯曲方向非常柔顺,拉顺方向非常钢,必须从原理上设计。它在不同的水深,比如说脐带缆,可以用不同的概念,有不同的材料,要根据水深自己去选择。比如说不同的水深布置的线型也需要不同,有很多的概念要去考虑。比如说超深水的立管,有很多问题,再加上浮筒、钢管和负荷管,这种东西在国际上已经出现了概念。如果我们自己能不能在这个概念上提出自己的理论,比如说超深水不好办,但超浅水也很难办,如果渤海30米水深用立管,也很难办,我们帮它设计了一套超深水的概念设计。

    另外,我们刚才说软管怎么铺设?也有新概念的装备,不像钢管的铺设。它可以有很大的顺应性,但它又比较软,有一套自己的装备设计,所以我们国内要提前做设计。

    另外,深远水,从开发的供给方面,如果从工程来讲,深远边境油田开发,用铺管船铺管不合算。如果用比较经济的开发模式,现在国际上有两种比较成熟的概念,一个是IBDSO,一个是FNG,它实际上如果全海式的开发模式,比如有一个钻井船,如果这两个都很贵,合并在一起,到底行不行呢?如果天然气管线输不过来,就是FNG的新概念。刚才说一天至少是50万美金,如果合并在一起的话,这种概念能不能行。在这种概念下派生出几种小概念。在南海可不可以?我们重大专项就在研究,主要解决系泊和深沉的问题。还有FDPSO加水下产生系统的概念,这种已经实现了。

    还有一种叫多功能浮体的概念,实际上在钻井船上加大,可以储存。这个是NPF1000,联合几个国家申请。

    FLNG有两个难点,一个是小型化的问题,第二个货物维货仓,它有很大的仓型,比我们这个房子大得很多,如果它晃荡起来的话,就会把仓壁打坏,这个问题也需要从根本上考虑的。它的晃荡问题是一个最重要的问题,人家国外早就有NO96,我们国内也在跟踪他们的概念,现在全世界范围内只能跟着挪威GGT公司走,我们想自己创新,从原始上研究它。

    我们再谈谈工程装备,一个海洋工程装备无外乎安装,不是铺管就是起吊,这样在深远海最好是又大又重。首先我们说说起重船,8000吨的话,大概要8000吨的臂架,臂架轻量化的问题需要解决。另外升沉补偿的问题。还有铺管的问题。

    这是我们国内7000吨,还有201船,我们国家正在研究上8000吨。另外如何实现它的补偿问题,吊车控制的问题,如何从原理上进行克服。

    还有一个超深水的铺管,如果铺管当中,水平铺设完了再放下去,从水平到垂直,有很大的弧度,如果是钢管的话,承受很大的弯曲半径,托管架是一个很大的问题。这个重量都托到托管架上,这个托管架的设计,我们国家也在研究,我们也参加了这个项目。深水S-Lay铺设的话,如何解决它的弯曲半径,我们造的一个201可以铺设到3000米,综合能力上是世界上最好的,但单个达不到世界最好的。我们现在有两个王牌,一个是981,另外一个201正在试航。

    这个是我们国家863支持的,托管架的模型实验,可以发现整个托管架的实验,这些不细讲了。

    我们再回到浅水,导管架看起来很简单,没有任何讨论的问题。如果我们用全海式的开发,不用铺管,比较经济,就有IPSO的船在这儿,如果在浅海的系泊有很大的问题,因为有冰,冰区的系泊怎么办?这个是浅海的码头这是一种形式。另外浅水系泊的问题怎么设计?渤海有两种概念,这种概念是新的,一个叫水下系泊。这种东西很危险,我们出了很大的问题。还有水上的软钢壁,是通过重量换取它的钢度,这个概念上有问题,会产生共振。我们希望出现一个新的概念取代它,必须想办法要克服它。

    新概念设计要有新的理论支撑,新概念设计,要有新的办法,首先几种,一个是它的理论,这个理论是支撑新概念的基本原理。比如说软管基本的原理。第二个我们现在都是用数字化样机,怎么验证这个概念,就是数字化。还有物理模型,我们国内建了很多大型的水池,可能是国际上这方面做得最好的。另外,我们开辟了一些新概念的实验方案,比如说半物理实验,半物理实验通常用在航天上,现在我们用在浮体上,还有子结构实验,可以放大模型实验。还有一个好办法,用现有的装备做原形的实验,可以保证和验证你的概念。

    现在有一种新的办法叫做混合实验,数值和模型实验综合做,以往数值是数值,模型是模型,必须要综合实验。还有半物理实验,就是模拟实体,就可以把托管架放大的倍数很大,也可以做航行架。我们在上面做过很多验证性的实验。

    另外,比如说我们用300米的半潜式,来预测未来的实验。我们利用现有的平台,做原形的测量,它可以对你的概念,对你的数值、模型实验,甚至对你的设计,都可以提供第一手的资料。同时,它可以对平台本身的安全提供健康的诊断,当然它要同时提供风浪流和相应。我们在渤海已经连续测了20年的实验,每年冬天都要对平台进行测量获取数据。比如说我们在渤海的IPSO也在做原形的测量。比如说在南海的半潜式平台,也做大规模的实验。它是可以对半潜式平台一直引申到浮式平台系泊、立管综合的分析,可以做现场实验室。这个地方已经得到了几个台风周期的环境荷载响应。

    我们国家在“十二五”大踏步发展,我们国家在寒区和深海开发,基本掌握了国外的思路和技术,我们一定有信心。我们原来只注重详细设计,开始初步设计。为了适应恶劣和极端的环境下,在研发自主产权的新概念上需要加大的投入,需要国家高效,企业和油公司联合起来,我们国家在整个宏观的科技管理上,和西方有差别,希望通过中国的智慧,可以把这一块做得非常好。

    谢谢大家。

    【提问】:对寒区的平台,在中国如何解决低温材料的问题?如果考虑经济性的话,在我们国内的钢厂如何解决?

    【岳前进】:寒区的话,零下二十多度,我们国内钢材没有问题。我们国家的钢材价格上我不知道,承受四五十度的钢材还是比较大众化的,是不是一下价格提高了很多,这方面我研究不太多,我只知道抗冰平台的形式、荷载的问题。这是好问题。

    【提问】:我听了岳教授的介绍,我想提一个问题,我们深水系泊系统以及单点系泊的旋转头方面,岳教授有没有研究?

    【岳前进】:环环我们没有做,我们是工业装备偏重于结构这一块。因为来讲,浮体和系泊和立管不能割裂开来,设计立管必须考虑系泊,如果到超深水动力定位。实际上我们在南海检测硫化平台上,把立管、系泊首先建了模型,再去监测的,我们是基于监测去研究它。

    【提问】:这个会议是国家海洋工程装备高端的研讨会,我刚才提这个问题,就想在座的各位厂家是否有科技能力,协助我们来研究这方面的技术,打破设备国外进口的问题。因为南海开发油田绝大部分是用浮式系统的,无形之中,单点系泊系统的技术现在没有打破进口,进口的费用特别特别高,所以是否能够打破,以便于我们更好的开发油田。

    【陈卫东】:岳教授讲了很多,我很关注他最后讲的两个片子,就是我们做一些基础的测试。没有这种基础的测试和数据,没法做到突破,只能是跟着别人走。他讲这个事情,我想另外一个故事,大家都知道瓦特蒸汽机成功了,推进了工业革命,但很少人知道第一个支持瓦特做蒸汽机实验的商人破产了,最后瓦特被放在一边了。后来有一个商人并不需要瓦特的机器,他只是觉得瓦特这个机器出来,应该很有价值,所以他是不计报酬的支持瓦特把蒸汽机做完了。我为什么讲这个故事呢?就是刚才岳教授讲的这个事情,很多东西他提交上去了以后,不见得会得到支持的,不见得会有回报。但我们要能够慧眼识珠的话,在别人不愿意做的东西,我们能助他一臂之力,其实岳教授希望我们合作去进行一些基础的实验,只有这样才能有我们自己的东西。就说这点感受,休息到4点,我们再回来。

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