日益增長的市場需求與材料、建模技術(shù)的進步正在推動柔性立管技術(shù)及產(chǎn)品實現(xiàn)跨越發(fā)展。
立管技術(shù)是深海開發(fā)行業(yè)最具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域之一，因為隨著儲層環(huán)境和超深海條件越來越困難，該技術(shù)可以應(yīng)對其從事前沿發(fā)展相關(guān)的一系列問題。當談及柔性立管時，石油公司和承包商充分注重盡快發(fā)展這復(fù)雜領(lǐng)域的技術(shù)，以致于深海產(chǎn)業(yè)最完整的生產(chǎn)解決方案之一能夠安全將物品從海底運輸?shù)奖砻妗，F(xiàn)在，隨著一切不斷發(fā)展的技術(shù)，推動柔性立管解決方案進步的動力是深海勘探開發(fā)行業(yè)的水深達到3,000米(9,850英尺)，甚至更深。當然，柔性立管并不是唯一選擇。各種創(chuàng)新的剛性懸索以及混合立管也是有效的，并且得到經(jīng)常的使用-----巴西石油公司在墨西哥灣的Cascade和Chinook油田開發(fā)中采用了 Technip公司的自立式混合立管就是最近的一個典型案例。但是，許多深海開發(fā)相關(guān)人士認為，柔性立管以及它們的創(chuàng)新變異是關(guān)鍵能動技術(shù)之一，世界范圍內(nèi)浮式生產(chǎn)急速擴大(數(shù)量至少233個，國際海事協(xié)會最新統(tǒng)計的數(shù)字)，該技術(shù)也被認為是一種關(guān)鍵技術(shù)。
為什么柔性立管如此備受關(guān)注呢?所有的承包商都把目光聚焦在努力爭取的利益上——據(jù)估計，每年全球柔性立管市場達約1,200km (730miles)(理論上的測量的標準長度是8-in)，將其轉(zhuǎn)化為市場價值，意味著每年超過15億美元，據(jù)NKT柔性立管(2012年初采購國民油井的)信息，巴西無疑是柔性立管的最大單一市場，占據(jù)全球消費的50%以上，其它重要的市場是北海、西非和遠東地區(qū)。
高增長市場
根據(jù)行業(yè)能源咨詢機構(gòu)道格拉斯威斯特伍德(Douglas-Westwood)分析，深海撓性軟管需求(主要由立管和管線需求推動)是一個高增長市場。預(yù)計2012年，深海撓性軟管的全球支付達7億美元，其中，4.78億美元主要在巴西，到2016年，這些數(shù)字有望增加到每年30億美元，僅巴西的支出可達 22億多美元(非洲的支出大約5億美元)。
追朔撓性軟管的根源，它的突飛猛進的發(fā)展給人留下深刻的印象。早在上世紀七十年代初，撓性軟管首創(chuàng)，并最初用于淺水區(qū)域如西非、遠東和地中海。時值今日，撓性動力生產(chǎn)和出口立管、管線及跨接線已經(jīng)很普遍，其應(yīng)用的水深達1,900m(6,235ft)，挑戰(zhàn)北海、西非和巴西的深海油田開發(fā)，插件配置包括 “高彎度S型”和“低彎度S型”(采用錨定浮力模塊)與“陡波”和“懶波”(合并浮力模塊)，在不利的氣象條件下，它們能夠承受劇烈的垂直方向和水平方向的運動。
撓性軟管組成管壁構(gòu)成部分中不同數(shù)量的不同材料滲層，例如，內(nèi)撓性金屬殼，防漏熱塑性隔層和螺旋狀耐腐蝕性鋼或者鎧裝電纜，所有這些基本上隨意交叉滑過，經(jīng)歷內(nèi)部載荷和外部載荷。鋼束為其結(jié)構(gòu)提供了它的耐高壓和易彎曲特征。
在各種配置中部署它們的能力取決于水深和油田開發(fā)條件，這意味著每個滲層都是“量體裁衣”，并各自調(diào)整到最佳以滿足作業(yè)者的要求。最復(fù)雜的撓性軟管可能達到19個滲層。
無邊界的創(chuàng)新技術(shù)
傳統(tǒng)上，粘結(jié)和無粘結(jié)受直徑和水深的約束和限制，但是，這是該行業(yè)正在不斷發(fā)展并支持的技術(shù)邊界。超深水即達到資質(zhì)的3,000m(9,850 ft)的水深的設(shè)計是有效的，而高溫(150°C或者302℉)和高壓，適于9-in內(nèi)直徑(ID)管的7,200 psi和適于7.5-in內(nèi)直徑(ID)管的10,000 psi也實現(xiàn)了。
來自伍德集團肯尼的立管領(lǐng)域的一位專家指出，最鼓舞人心的市場趨勢之一是新產(chǎn)品或增強產(chǎn)品和解決方案的出現(xiàn)。“對我而言，主要的事情之一是產(chǎn)品的數(shù)量和競爭者進入解決或潛在對策，”他說，“一些人有不同的解決方法，一些人堅持采用傳統(tǒng)的管材，另外一些人尋求撓性復(fù)合管，而更多的人關(guān)注復(fù)合粘結(jié)管。”
“在很大程度上這由少數(shù)的競爭者推動，巴西國家石油公司是推動市場的參與者之一。參與競爭和得到最好的價格是必須的，這對撓性軟管的制造商是最受鼓舞人心的。巴西國家石油公司在推動技術(shù)邊界的同時，也被強烈競爭驅(qū)動。”
巴西國家石油公司是全球撓性軟管最大的用戶，制造商們正在積極使自己為巴西鹽下油田遠景區(qū)提供服務(wù)，該油田提出了嚴峻挑戰(zhàn)，涉及挑戰(zhàn)性的鉆孔環(huán)境、極其苛刻的水深，甚至更多這就是為什么巴西國家石油公司近一兩年與供應(yīng)商、其他組織簽署了一些大型交易，致力于技術(shù)并贏得制造商繼續(xù)支持他們建設(shè)制造基地和應(yīng)對挑戰(zhàn)的適當研發(fā)設(shè)施的規(guī)劃。
巴西鹽下油田的研究
根據(jù)巴西國家石油公司去年和日本石油天然氣金屬公司簽訂的協(xié)議，巴西鹽下(Presalt)油田石油生產(chǎn)中有關(guān)撓性軟管的技術(shù)可行性研究母線正在進行中，預(yù)計將在2014年12月完成，此合作協(xié)議有助于日本財團包括古河電工在內(nèi)應(yīng)對用于巴西鹽下油田石油生產(chǎn)的撓性軟管設(shè)計的發(fā)展。
新一代柔性立管要取得資格是許多技術(shù)的挑戰(zhàn)之一，巴西國家石油公司正試圖克服這些挑戰(zhàn)，因為它正在努力開發(fā)它的鹽下油田遠景區(qū)。在天然氣混合中出現(xiàn)的相對較高的CO2和H2S要求油田采用耐腐蝕性高的立管，同時，作業(yè)者也正在也現(xiàn)存的重點供應(yīng)商包括Technip公司和Wellstream公司(現(xiàn)在屬于 GE石油天然氣)合作推出一系列新的更耐磨的柔性立管。
未來的挑戰(zhàn)
據(jù)業(yè)內(nèi)專家Brien表示，對深海勘探開發(fā)來說，更需挑戰(zhàn)的是水深、立管腐蝕以及疲勞。“深海開發(fā)能力和更苛刻的環(huán)境是撓性軟管面臨的挑戰(zhàn)，深海開發(fā)行業(yè)正在嘗試在溫度方面達到最高境界。”他指出了具有挑戰(zhàn)性的重點范圍，如下: 柔性立管的疲勞;柔性立管中的“局部扭曲分析”;直流撓性軟管技術(shù);適于柔性立管的Anti-H2S滲層;撓性軟管中的復(fù)合鎧裝。
腐蝕是一個嚴重的問題，尤其是立管中的金屬降解機制，這一般發(fā)生在環(huán)隙區(qū)，由于高度腐蝕性環(huán)境。腐蝕氣體如CO2和H2S可以通過立管的聚合物內(nèi)鞘從鉆孔滲透到環(huán)形空間，這是因為鉆孔中產(chǎn)品的高壓形成了環(huán)隙區(qū)中的腐蝕環(huán)境。柔性立管外鞘的機械損傷發(fā)生，留下一個允許海水進入的小洞。
這結(jié)合來自鉆孔滲透的CO2或H2S，將對立管鎧裝電纜形成一個腐蝕環(huán)境，反過來可促使氫致開裂機理或者鎧裝電纜的應(yīng)力腐蝕開裂。
“柔性立管在深海開發(fā)行業(yè)使用一段時間以來，許多的日常業(yè)務(wù)都在進行中。”他說，“我們?nèi)匀煌菩屑夹g(shù)無邊界，將有必要了解更多柔性立管自身內(nèi)部發(fā)生什么了，以及更好監(jiān)測服務(wù)中相關(guān)管的完整性內(nèi)的一系列事情。”
他進一步指出，作為一個行業(yè)，深海開發(fā)依然努力想要得到撓性軟管使用壽命的預(yù)測，并傾向于警惕性這方面。“我們擅長分析重點，但是好像我們對環(huán)形空間內(nèi)的環(huán)境和管孔還沒有一個很好的應(yīng)對舉措，因此，現(xiàn)在我們必須進一步深入評估環(huán)形環(huán)境，但最大可能是我們的保守預(yù)測。”
當然，行業(yè)合作是戰(zhàn)勝當前這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，同時，撓性部分正在創(chuàng)造這方面令人鼓舞的紀錄。SureFlex聯(lián)合產(chǎn)業(yè)項目已經(jīng)建立了介紹撓性軟管完整性狀況以及關(guān)于撓性軟管完整性保障和監(jiān)測方法的生產(chǎn)須知。
經(jīng)歷了一個長期的發(fā)展過程，柔性立管及其技術(shù)對深海開發(fā)行業(yè)完全采用浮式生產(chǎn)做出了重大貢獻。未來還有許多新的挑戰(zhàn)，其中，最大的挑戰(zhàn)是必需獲取更多行業(yè)最新的經(jīng)驗和實踐。
但是，隨著不斷的技術(shù)革新和市場需求，柔性立管的發(fā)展空間巨大，該領(lǐng)域現(xiàn)在的進步動力如重量輕材料的使用、更好耐腐蝕性、混合設(shè)計更多、模塊技術(shù)的提升以及改進的環(huán)狀監(jiān)測技術(shù)等意味著撓性軟管技術(shù)正在快速上升。
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