第四届中国国际海洋工程技术装备论坛:黄维平

[加入收藏][字号: ] [时间:2013-08-22  来源:全球石油化工网  关注度:0]
摘要:   各位专家,各位代表,上午好!我报告的题目是深水工程技术战略发展分析。   我想从四个方面来谈谈我的观点,一个就是说目前国外深水开发的模式及主要装备,第二个谈谈这些主要装备的关键技术和发展趋势,第三个回过来看看南海...

  各位专家,各位代表,上午好!我报告的题目是深水工程技术战略发展分析。

 

  我想从四个方面来谈谈我的观点,一个就是说目前国外深水开发的模式及主要装备,第二个谈谈这些主要装备的关键技术和发展趋势,第三个回过来看看南海开发近期和远期的可能采用的开发模式,也就是说它会涉及到什么样的装备,第四个落脚点还是在我们国家,会上很多代表都质疑为什么我们国内的国产化率这么低,为什么跟韩国、新加坡比,都是亚洲的国家,人家的硬件条件可能还比不上我们国家,但为什么人家能拿到订单,我们拿不到。严格来说,我们国内拿到的订单,没有生产装备的,都是移动式的,比如说自升式和深水的半潜式钻井船,从专业的角度来说,可以进坞修理的,短期在海上服务的。在海上服务的平台,都是在韩国造的居多。

 

  首先,我们来看看深水开发的模式。当然我们国家实际意义上的深水开发刚刚开始,南海的荔湾,1500米深的,主要和国外的公司在合作开发。有三种模式,一种叫刚性开发模式,一种是柔性开发模式,还有一种是混合开发模式。

 

  因为开发模式跟油藏和油的品质是密切相关的,海工是定制型的装备,我租用的话,可能油品质不一样,那就不能租来用,因为跟上面的处理装备有关。刚性开发模式适用于油藏比较深,或者区块比较大,储量比较多,叫整装油田,它的单钻井一般可以在5公里范围内。

 

  柔性开发模式呢,适用于油藏比较浅,它的控制范围比较大,因为它是多钻井中心,就像陆地开采一样,陆地油田叩头机一个一个分布在油田上。另外还有一种,不是整装的,小区块的,这样的话,柔性开发系统就比较适合。这两种系统除了油藏的地质性质之外,还有一个储藏的性质,比如说油的品质比较好,含硫量少,对井的干涉不频繁,不需要频繁性的修井的话,这样的话,柔性开发模式是比较适合的。但如果你这个油田油含蜡量高或者含硫量高,就要经常修井,这时候用柔性开发模式不合适了,要用刚性开发模式,因为刚性开发模式立管直接可以修井的,柔性开发模式不行,要专门租个修井船。

 

  还有一种混合模式,这种混合模式呢,可以这么说吧,把两种开发模式的优点组合一下,但也不完全是这样,要看油田本身开发的情况怎么样,你有浅水开发的设施了,周边小油田可以用柔性开发模式和刚性开发模式组合起来用,这也是根据除了油藏性质,油的品质和地质环境之外,还有一个就是现有的开发设备,比如说南海浅海已经开发得很好了,很短的距离就到深水了,这时候采用混合开发系统的可能性比较大,在深水区域,采用柔性开发系统。当然像气,可能柔性比较适合一点,因为气不含蜡,但气有一点,我们都知道可燃冰,可燃冰实际上就是天然气在低温高压下变成固态了,不是低温高压下它还是液态的,油田也有这个问题,虽然是气田,但如果注的水和气凝结出来的水不融的话,它也会结构的,这两种因素要顾及的因素很多。

 

  那我们看一下刚性开发系统有哪些装备。现在刚性、柔性有很多地方已经分得不是特别严格了,刚性、柔性原来是从立管系统来的,刚性开发系统是用钢性立管,柔性系统用的是柔性立管。刚性开发系统一定是干树的,它的立管用的是TTR,配套的平台,目前当然不完全局限于它了,由于立管的改造,从刚性铸件向顺应式发展,出现了干树半潜,并不是说为了改善这两种平台的某些特性而出现的,而是水更深,比如说4000米。

 

  柔性开发系统第一个主要特征,就是湿采油树,然后它要有海底生产系统,也就是说把平台上刚性开发系统简单的处理设备搬到水底下去了。我不知道现在处理设备发展到什么程度,但下面至少可以做简单的油气水分离。再有就是它的立管,柔性立管,现在又发展出组合立管。为什么把脐带缆放在这儿呢,因为很多时候,我们对脐带缆的要求跟立管是一样的,它里面有电缆,有控制的液压系统。再有一个它的平台主要是两大块,一个是半潜,再有一个FPSO。FPSO因为船型结构不好,墨西哥湾过去一直是禁用的,现在开了。

 

  那么这两种开发模式,根据很多条件确定的,它整个投资比可以说是完全相比的,柔性开发系统前期的投入费用非常小,但后期的维护费用非常多,就是修井。刚性开发系统初期开发费用很大,但后期维护费用就非常非常小了。混合开发系统,完全是根据油田是初次开发还是已经有了很多基础设施来确定的。像我们国家目前发现的这两个,一个荔湾,一个流花,都是从200米、300米,很快进入了1500米,陆坡很陡,用这种混合系统可能性比较大。

 

  下面谈谈主要装备,一个是刚性开发系统的Spar,这个墨西哥湾用得比较多,有三类经典的现在不用了。浅海开发边际用的平台都是小平台,因为储量太小,造一个大平台成本上不合算。这是国内最近“十一五”期间提出来的新的概念了。

 

  TLP种类也比较多,有传统的TLP,有ETLP,有MOSES形式的,也有miniTLP的。这些平台国外都是专利,我也理解为什么我们做981不能自己去设计,因为你设计就要涉及到专利问题。

 

  另外一个柔性开发系统两种平台,一种是半潜平台,半潜平台跟TLP形式一样传统的。现在有一些新的概念出来,这是新的所谓干树半潜,这是最近几年国外刚刚出现的,解决了水动力性能的问题,使得它能够用刚性立管。还有就是南通造得比较多的FPSO。

 

  再有一个主要装备的另外一大类就是立管,它里面有很多小的配件,都是我们配套企业,包括船舶配套企业和其他配套企业可以做的。这种立管,一种是顶张式立管,一种是钻井的,一种是生产的,这两个不大一样的,尽管是施加顶张力,但两个结构是不一样的。最近几年咱们国内开展研究挺多,但出现了一些问题,把钻井立管的边界条件用到生产立管上去了,所以最关键的是底下这一块,钻井下面可以用角,是有一个下立管总成的,但生产立管不行的。再有就是悬链线立管,最初都是柔性的,后来巴西出现了悬链式立管,悬链式立管有一种刚性的,有一种柔性的。第三个是组合立管,跟Spar顶张式立管原理是一样的,但截面结构是不一样的,它通过柔性管和FPSO或者半潜平台连接,我用柔性管把运动吸收掉了。还有一个就是脐带缆了。

 

  柔性开发主要装备,还有一个海底生产系统,一个是管汇,把各个井道汇到一起,用一根立管上去。这么送呢,还显不经济,因为混输会出现问题,那就简单的处理分离器,水分离出来送回去,把气和油分开送出去。

 

  另外一个就是钻井船了,一种是半潜式的,打生产井的,一种是船型的,是打探井的。

 

  另外一个就是工程船,这个可能船厂可介入的是最多的,我们做船壳比较容易一些。这三个都是铺管船,还有一种叫做湿树的修井船,这个现在咱们国家还没有。这是我们国家的“海洋石油201”。说到这儿,大家也知道著名的民企造的,为什么我们企业拿不到订单呢,这一件事传出去了,怎么拿订单呢?用了规范上禁止使用的东西,外国的专家上船发现了,这个东西看不见,我也不知道他们是怎么发现的,这是我们国家企业进不去的原因,就是质量问题。前几天也听说我们国家给外国船东造的半潜式钻井船,焊缝大了,外国的验船师发现了,一传出去,这个订单肯定没有了。

 

  下面谈谈关键技术,从Spar而言,从结构和设计分析角度谈关键技术。Spar平台,VIM分析方法解决得还不是很好,水动力相似问题,我们采用的都是重力相似,做波浪可以,因为波浪是重力波,重力波相似是不对的,但VRV跟它不一样,VRV是雷诺数支配的,绕力不一样,它响应怎么能一样呢。Spar还有一个二阶响应问题,还有一个纵摇不稳定,还有导向环与浮筒摩擦,国外一直在分析这个地方怎么做,因为长期摩擦出沟了,平台的运动就会带着动,这是很危险的。

 

  TLP的关键技术呢,因为TLP用张力腿锚固,所以影响比较大。张力腿跟立管还是有区别的,它的连接部分,为什么可以按照脚来处理呢,就是它的连接部分是比较关键的技术。

 

  半潜平台FPSO,深水的主要是单点了。这些关键技术“十一五”期间应该说都有研究,至少这个单点工信部有项目支持,地方政府也有,我知道青岛市也有资金支持,做单点的。

 

  立管的关键技术在哪儿呢?顶张式立管,一个是VIV,我们工信部“十二五”也有计划要做一个VIV的程序。我们知道深水立管VIV疲劳系数是10,固定式平台只有2,这个差距把一切都掩盖进去了。再有一个顶张式立管,平台升的时候,不要把立管拽端了,下沉的时候,要张紧,保证立管还是张力,不会受压,这也是一个很关键技术。应力接头,也就是说它承受很大的弯矩,梁的固定端,所以它的弯矩很大,这个一般是碳合金的。还有一个要说到的是连接技术,这个也是高校研究的,顶张式立管焊接什么的,这个概念是错的,钢立管不是焊接连接的,是用螺丝连接的。现在新型的是这样的,这个涉及到一个密封问题。悬链式立管VIV也是有一个保温问题,另外一个是柔性接头,这是一个部件,这跟管线没有任何关系的,在国外也是专利产品。我们的配套企业有很多东西实际上可以做的。柔性立管呢,应该说国外做得非常非常地精细了,把骨干的咬环都分成单元分析出来了,做得很精细。再有一个柔性立管水深了以后张力受不了,柔性立管是一根一根扁带缠绕起来的,怎么办呢,加浮管。

 

  再有一个施工关键技术,S型的铺管,它的关键在上部的控制,船要有足够的能力,怎么来解决这个问题呢?就靠线性控制了。那么Reellay铺管呢,铺钢管的,主要反向屈服控制,这个设计的时候要严格控制的。再有有一个钢悬链式立管的安装,对Spar平台而言,要从平台下船过来,平台要吃水100多米。再有一个TLP的安装。

 

  发展趋势呢,Spar平台,刚刚看到国外的消息,要封闭中央井,过去中央井是敞开的,现在为了提高它的承载比,减少吃水,提出来封闭中央井。再有一个是能不能储油,再有一个是VIM预测问题。TLP呢,现在发展的趋势从船厂把上部组件装好,到海上一装就可以了。那么Semi是干树型的,FPSO是非船型的。

 

  立管的发展趋势,柔性立管的是朝向非金属材料,现在玻璃纤维在用,碳纤维成本目前还有点高,当然解决不了的时候,可能也会用。当然现在解决办法是加浮筒。钢悬链式立管,就是湿式保温,就跟陆地上的供热管线发泡剂的保温是一样的。再有一个是电加热技术,利用电容加热。还有一种是干树立管,再到深水了,顶张式立管,随着水深的增加,重量大,顶张力就大,那怎么解决呢?在中间加上浮筒,让平台上的顶张力只有浮筒的上面这一段,下面的张力靠浮筒解决,这是一个比较好的技术。

 

  第三个问题谈谈我对南海深水开发的一个分析。南海油气田资源丰富,200到230亿立方米,乐观的估计是230亿吨油,气20万亿立方米。环境条件呢比较差一点,台风,一年总有一次。还有一种是内波,到现在也没有搞清楚,听说出了一些事,怀疑内波在作祟。第三个就是海床条件,陆坡陡峭。

 

  近期开发的话,荔湾是一个气田,再加上我们的浅水开发设施比较完善,开发模式海底系统回接,也就是刚柔结合比较合适。为什么加了一个TLP呢,因为1500米水深做TLP是最合适的,因为它的水动力性能非常好。还有一点,将来南海还要往远的走,国家是在做超大型浮式的岛,但那个毕竟有点远。再往远开发,中间总要有一个站,所以建一个TLP比较合适的,可以免去长距离的输送了。当然,还可以用海底系统回接加FPSO,因为FPSO有一个好处,来了台风我可以走掉了,这个对恶劣环境是有好处的,但半潜就麻烦了,半潜是不能走的。

 

  远景呢,因为有油有气,现在的开发是120万吨的油探明的,12万亿立方米的气这是探明的,至少还有一半没有探明的,在距离陆地比较远的地方。当然,我们要想着有一个超大浮体是最好的,那没有怎么办呢?刚性开发系统还是应该有的,也就是说南海开发系统这三种模式将来都会出现。

 

  最后,谈一下展望,我们既要开发TLP,我了解的情况,中海油已经在做TLP的开发打算了。本身TLP平台问题不是太大,主要是张力腿结构,如果我们想自主开发,这是避免不了的。当然“十一五”的时候,研究张力腿的比较少,研究Spar的比较多。Spar,要减少内波作用,是南海要用Spar很关键的问题。我们也有一些讲法,张力腿新的Spar新的概念。那么Spar在超深水应用的时候,Spar平台立管跟TLP的不大一样,因为它中央井的面积比较小,不能用张井器,它用浮筒提供顶张力,这个浮筒是不能露出的,这样一下子把浮筒限制住了。如果我们再用传统材料,那在深水张力不够了,那怎么办呢?解决的办法是用铝合金做浮筒。还有一个龙骨接头,Spar底部,它跟应力接头的作用是一样的。

 

  那么柔性开发系统,“十二五”重点转向海底生产系统了,年初就开了一个海底系统的会。海底生产系统,湿树、管汇、分离器都是必不可少的。再有半潜式平台,现在发展干树半潜。还有立管,非金属柔性管,脐带缆。

 

  还有一个施工技术,我们现在有了钻井的开发,铺管的开发,所以铺管技术。还有做湿树了,不能不考虑修井问题,要想自主开发,这是回避不了的问题。

 

  好了,我的报告到这儿,谢谢大家。



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