我國(guó)海洋深水油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)裝備現(xiàn)狀
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[時(shí)間:2009-03-11 資源網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要:我國(guó)海域遼闊，蘊(yùn)藏著十分豐富的油氣資源亟待開(kāi)發(fā)。2007年南海荔灣3-1氣田的重大發(fā)現(xiàn)，使在南海找到深水油氣田的前景更加廣闊。深水區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。全球范圍內(nèi)，海上油氣資源有44%分布在300m以深的水域，已于深水區(qū)發(fā)現(xiàn)了33個(gè)儲(chǔ)量...
我國(guó)海域遼闊，蘊(yùn)藏著十分豐富的油氣資源亟待開(kāi)發(fā)。2007年南海荔灣3-1氣田的重大發(fā)現(xiàn)，使在南海找到深水油氣田的前景更加廣闊。深水區(qū)域蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。全球范圍內(nèi)，海上油氣資源有44%分布在300m以深的水域，已于深水區(qū)發(fā)現(xiàn)了33個(gè)儲(chǔ)量超過(guò)8000萬(wàn)m3的大型油氣田；此外，深水區(qū)域具有豐富的天然氣水合物資源，全球天然氣水合物的資源總量(含碳量)相當(dāng)于全世界已知煤炭、石油和天然氣等總含碳量的2倍，其中海洋天然氣水合物的資源量是陸地凍土帶的100倍以上。
到2004年末，全世界已有124個(gè)地區(qū)直接或間接發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物，其中海洋有84處，通過(guò)海底鉆探已成功地在20多處取得天然氣水合物巖心；同時(shí)，在陸上天然氣水合物試采已獲得成功。
我國(guó)南海具有豐富的油氣資源和天然氣水合物資源，石油地質(zhì)儲(chǔ)量約為230億～300億噸，占我國(guó)油氣總資源量的三分之一，其中70%蘊(yùn)藏于深海區(qū)域。在我國(guó)南海海域已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物存在的地球物理及生物等標(biāo)志，但我國(guó)目前油氣開(kāi)發(fā)還主要集中在陸上和近海。隨著全球能源消耗需求的增長(zhǎng)，在加大現(xiàn)有資源開(kāi)發(fā)力度的同時(shí)，開(kāi)辟深海油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域以尋求新的資源是當(dāng)前面臨的主要任務(wù)。
海洋深水油氣開(kāi)發(fā)涉及到多領(lǐng)域、多學(xué)科的研究，我國(guó)必須針對(duì)我國(guó)海洋深水的特殊環(huán)境條件創(chuàng)新新的平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式，加強(qiáng)試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用研究，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)和設(shè)施的檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，進(jìn)一步開(kāi)展項(xiàng)目管理和安全風(fēng)險(xiǎn)方面的研究。海洋油氣開(kāi)發(fā)是高科技、高投入以及高風(fēng)險(xiǎn)的事業(yè)。因此，在開(kāi)發(fā)海洋油氣資源時(shí)，必須要重視“前期科研、技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)決策以及效益第一”的油氣開(kāi)發(fā)行為規(guī)范，努力提高經(jīng)濟(jì)效益。只有不斷加快、加大對(duì)外合作，才能迅速有效地促進(jìn)南海深水油氣資源的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
1.世界海洋深水石油工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀
隨著海上油氣開(kāi)發(fā)的不斷發(fā)展，海洋石油工程技術(shù)發(fā)生著日新月異的變化，在深水油氣田開(kāi)發(fā)中，傳統(tǒng)的導(dǎo)管架平臺(tái)和重力式平臺(tái)正逐步被深水浮式平臺(tái)和水下生產(chǎn)系統(tǒng)所代替，各種類(lèi)型深水平臺(tái)的設(shè)計(jì)、建造技術(shù)不斷完善。目前，全世界已有2300多套水下生產(chǎn)設(shè)施、204座深水平臺(tái)運(yùn)行在全世界各大海域，最大工作水深張力腿平臺(tái)(TLP)已達(dá)到1434m、SPAR為2073m、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)為1900m、多功能半潛式平臺(tái)達(dá)到1920m以上、水下作業(yè)機(jī)器人(ROV)超過(guò)3000m，采用水下生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)的油氣田最大水深為2192m，最大鉆探水深為3095m。
與此同時(shí)，深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術(shù)也得到迅速發(fā)展，全世界已有14艘在役鉆探設(shè)施具備進(jìn)行3000m水深鉆探作業(yè)能力，第5代、第6代深水半潛式鉆井平臺(tái)和鉆井船已在建造中。第6代深水鉆井船的工作水深將達(dá)到3658m，鉆井深度可達(dá)到11000m；深水起重鋪管船的起重能力達(dá)到14000噸，水下焊接深度為400m，水下維修深度為2000m，深水鋪管長(zhǎng)度達(dá)到12000km。
2.我國(guó)海洋深水石油工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀
若從1956年鶯歌海油苗調(diào)查算起，我國(guó)海洋石油工業(yè)已經(jīng)走過(guò)了近50年的發(fā)展歷程。特別是1982年中國(guó)海洋石油總公司成立后，我國(guó)海洋石油工業(yè)實(shí)現(xiàn)了從合作開(kāi)發(fā)到自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)突破，已經(jīng)具備了自主開(kāi)發(fā)水深200m以內(nèi)海上油氣田的技術(shù)能力，建成投產(chǎn)了45個(gè)海上油氣田，建造了93座固定平臺(tái)，共有13艘FPSO(其中8艘為自主研制) 、1艘FPS(浮式生產(chǎn)裝置) 、4套水下生產(chǎn)設(shè)施，形成了3900萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。
目前，中國(guó)海洋石油總公司已擁有15艘鉆井裝備和藍(lán)疆號(hào)大型海上起重鋪管船，其中3艘鉆井裝備作業(yè)水深在300m以上，最大鉆探水深達(dá)到505m，大型起重鋪管裝備的起重能力達(dá)到3800噸。目前，中國(guó)海洋石油總公司正在啟動(dòng)深水鉆井、鋪管裝備等方面的前期研究；我國(guó)的FPSO建造速度和建造質(zhì)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，平均建造周期為22個(gè)月/艘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家36個(gè)月/艘的平均建造周期。
通過(guò)合作開(kāi)發(fā)，我國(guó)在深水油氣田開(kāi)發(fā)方面已實(shí)現(xiàn)了零的突破。1996年3月，利用一艘FPSO、一座半潛式平臺(tái)、一套24井式水下生產(chǎn)系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)了目前我國(guó)南海最大的油田L(fēng)H11O1，開(kāi)發(fā)中使用了7項(xiàng)世界海洋石油開(kāi)發(fā)工程領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，如首次將電潛泵與水下井口生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行油田開(kāi)發(fā)，首次采用臥式采油樹(shù)、跨接管測(cè)量預(yù)制、回收技術(shù)等；1997年，與STATOIL公司合作，僅用一艘FPSO和一套5井式水下生產(chǎn)系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了水深333m的深水邊際油田L(fēng)F22O1的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，成為世界海洋石油開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的典范 。
目前，我國(guó)已與越南、菲律賓等周邊國(guó)家簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)南海相關(guān)海域的協(xié)議，開(kāi)發(fā)南海水深1500～3000m海域的招標(biāo)也將開(kāi)始，有關(guān)深水鉆探的計(jì)劃正在醞釀中。在國(guó)家863計(jì)劃的支持下，深水油氣田開(kāi)發(fā)公用技術(shù)平臺(tái)正在建設(shè)中。
3.我國(guó)海洋深水油氣開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)
我國(guó)海洋深水區(qū)域具有豐富的油氣資源，但深水區(qū)域特殊的自然環(huán)境和復(fù)雜的油氣儲(chǔ)藏條件決定了深水油氣勘探開(kāi)發(fā)具有高投入、高回報(bào)、高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)。迄今為止，我國(guó)海洋石油工程自主開(kāi)發(fā)能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)僅限于200m水深之內(nèi)，與國(guó)外深水海洋石油工程技術(shù)的飛速發(fā)展尚有很大距離，我們需要面對(duì)如下問(wèn)題。
(1) 與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)存在很大差距 截至2004年底，國(guó)外深水鉆探的最大水深為3095m，我國(guó)為505m；國(guó)外已開(kāi)發(fā)油氣田的最大水深為2192m，我國(guó)為333m；國(guó)外鋪管最大水深為2202m，我國(guó)為330m。技術(shù)上的巨大差距是我國(guó)深水油氣田開(kāi)發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)，因此實(shí)現(xiàn)深水技術(shù)的跨越發(fā)展是關(guān)鍵所在。
(2) 深水油氣勘探技術(shù) 深水油氣勘探是深水油氣資源開(kāi)發(fā)首先要面對(duì)的挑戰(zhàn)，包括長(zhǎng)纜地震信號(hào)測(cè)量和分析技術(shù)、多波場(chǎng)分析技術(shù)、深水大型儲(chǔ)集識(shí)別技術(shù)及隱蔽油氣藏識(shí)別技術(shù)等。
(3) 復(fù)雜的油氣藏特性 我國(guó)海上油田原油多具高粘、易凝、高含蠟等特點(diǎn)，同時(shí)還存在高溫、高壓、高CO2含量等問(wèn)題，這給海上油氣集輸工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)安全帶來(lái)許多難題。當(dāng)然，這不僅是我們所面臨的問(wèn)題，也是世界石油界面臨的難題。
(4) 特殊的海洋環(huán)境條件 我國(guó)南海環(huán)境條件特殊，夏季有強(qiáng)熱帶風(fēng)暴，冬季有季風(fēng)，還有內(nèi)波、海底沙脊沙坡等，使得深水油氣開(kāi)發(fā)工程設(shè)計(jì)、建造、施工面臨更大的挑戰(zhàn)。我國(guó)渤海冬季有海冰，如何防止海冰帶來(lái)的危害也一直是困繞科研人員的難題。
(5) 深水海底管道及系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)安全保障 深水海底為高靜壓、低溫環(huán)境(通常4℃左右) ，這對(duì)海上和水下結(jié)構(gòu)物提出了苛刻的要求，也對(duì)海底混輸管道提出了更為嚴(yán)格的要求。來(lái)自油氣田現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)踐表明，在深水油氣混輸管道中，由多相流自身組成(含水、含酸性物質(zhì)等) 、海底地勢(shì)起伏、運(yùn)行操作等帶來(lái)的問(wèn)題，如段塞流、析蠟、水化物、腐蝕、固體顆粒沖蝕等，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到生產(chǎn)的正常進(jìn)行和海底集輸系統(tǒng)的安全運(yùn)行，由此引起的險(xiǎn)情頻頻發(fā)生。
(6) 經(jīng)濟(jì)高效的邊際油氣田開(kāi)發(fā)技術(shù) 我國(guó)的油氣田特別是邊際油氣田具有底水大、壓力遞減快、區(qū)塊分散、儲(chǔ)量小等特點(diǎn)，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中往往需要考慮采用人工舉升系統(tǒng)，這使得許多國(guó)外邊際油氣田開(kāi)發(fā)的常規(guī)技術(shù)(如水下生產(chǎn)技術(shù)等)面臨著更多的挑戰(zhàn)，意味著水下電潛泵、海底增壓泵等創(chuàng)新技術(shù)將應(yīng)用到我國(guó)邊際油氣田的開(kāi)發(fā)中；同時(shí)也意味著，降低邊際油氣田的開(kāi)發(fā)投資，使這些油氣田得到經(jīng)濟(jì)、有效的開(kāi)發(fā)，將面臨更多的、更為復(fù)雜的技術(shù)難題。
4.海洋深水勘探開(kāi)發(fā)裝備須先行
國(guó)內(nèi)企業(yè)成功修復(fù)勝利號(hào)FPSO的錨系和軟管，并且結(jié)合實(shí)際情況成功地自主改裝和研制了專(zhuān)門(mén)的吊裝作業(yè)船及大型絞車(chē)等打撈裝備，幫助勝利號(hào)和流花油田復(fù)產(chǎn)，這對(duì)于采購(gòu)及維修均慣于依賴國(guó)外裝備的中國(guó)石油企業(yè)來(lái)講，無(wú)疑是鼓舞人心的消息。在國(guó)內(nèi)裝備制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，向這片藍(lán)色疆域邁進(jìn)的夢(mèng)想更是有了依托。
盡管如此，中國(guó)企業(yè)離深海采油裝備自主化仍有一段距離。深海油氣田開(kāi)采是一項(xiàng)融技術(shù)、裝備、工程于一體的跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)的復(fù)雜工程，海上FPSO的錨鏈及軟管修復(fù)成功還只是海洋工程的一小部分。論裝備，光是大型海上鉆井平臺(tái)及深海采油裝備就有很多內(nèi)容，不僅包括深海鉆井船、大型起重鋪管船、大型鉆機(jī)等采油裝備，海底集油站、海底井口多相混輸泵、泥漿凈化設(shè)備、海底核電站等動(dòng)力系統(tǒng)，還包括水下維修艙、水下作業(yè)機(jī)器人、聲納系統(tǒng)、電位測(cè)量設(shè)備等技術(shù)含量較高的維修探測(cè)裝備。
由于海上特殊作業(yè)如安裝平臺(tái)、吊裝重型設(shè)備等都需要選用自升式或半潛式鉆井平臺(tái)作為支持，因此海上鉆井平臺(tái)及大型深海鉆井船便占據(jù)著首屈一指的地位。
中國(guó)在海上鉆井平臺(tái)自主化建造起步于1980年代。原機(jī)械工業(yè)部副部長(zhǎng)陸燕蓀介紹說(shuō)，1980年代末期，當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)部就和中海油聯(lián)合成立了專(zhuān)項(xiàng)小組，專(zhuān)門(mén)攻關(guān)海上石油鉆井平臺(tái)的研制。當(dāng)年勝利油田的渤海11號(hào)海上鉆井平臺(tái)就是自主化研制的成果。海上石油平臺(tái)需要多種裝備組合和多次配套，因而是一國(guó)裝備制造業(yè)整體水平的綜合體現(xiàn)。
而今隨著油氣開(kāi)采不斷向深海推進(jìn)，南海海域較渤海和黃海要深許多，原有的深海采油裝備也存在不斷升級(jí)和更新的需要。姜錫肇坦言，目前中國(guó)海洋油氣資源開(kāi)發(fā)仍主要集中在100米水深以下的近海海域，深海油氣田開(kāi)發(fā)仍處于空白狀態(tài)。而業(yè)界業(yè)普遍認(rèn)同的是，中國(guó)深海油氣田開(kāi)發(fā)較為滯后的主要瓶頸之一便是深海采油裝備。
從以往的石油開(kāi)采歷史來(lái)看，水深300米以上的海洋裝備工程項(xiàng)目，一直以來(lái)由國(guó)際知名的深海采油裝備制造商壟斷，像意大利的Saipem、美國(guó)的 J.Ray McDermott和世界上最大的造船企業(yè)韓國(guó)現(xiàn)代重工等公司。國(guó)內(nèi)深海石油開(kāi)采的許多關(guān)鍵裝備如大型深海鉆井船、大型起重鋪管船等大多都是租用這些公司的。
海上鉆井平臺(tái)造價(jià)昂貴，即使是租用，花費(fèi)也頗高。中金公司的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2007年第一季度自升式鉆井平臺(tái)日均租金平均達(dá)6.84萬(wàn)美 元，半潛式鉆井平臺(tái)的日均租金高達(dá)15.11萬(wàn)美元。并且近幾年鉆井平臺(tái)日租金都出現(xiàn)了較大幅度的增長(zhǎng)。按照國(guó)際通用的統(tǒng)計(jì)口徑計(jì)算，深水開(kāi)發(fā)每一口井的費(fèi)用大約為3000萬(wàn)美元，其中很大部分用于深水鉆井船的租用，并且還會(huì)視需求漲價(jià)。
比如2006年墨西哥灣深海油田儲(chǔ)量被探明前，國(guó)際通行的鉆油機(jī)日租金約為21.6萬(wàn)美元；而當(dāng)據(jù)稱(chēng)有可能取代美國(guó)進(jìn)口原油50%份額的墨西哥灣深海原油重大發(fā)現(xiàn)甫一公諸于世，深海鉆油機(jī)的日租金旋即升到了46萬(wàn)美元。
5.結(jié)語(yǔ)
海洋石油開(kāi)發(fā)工程技術(shù)、特別是深水工程技術(shù)是當(dāng)代石油開(kāi)發(fā)工程技術(shù)方面的前沿性技術(shù)之一，有著廣闊的應(yīng)用前景，并且能帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)海洋石油工業(yè)從淺海向中深海域發(fā)展，以及深水油氣開(kāi)發(fā)工程技術(shù)在LH1O1、LF22O1、HZ32O5等油田的成功應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)在中深海域油氣開(kāi)發(fā)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和可觀的經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)得到證實(shí)。
海洋深水油氣勘探開(kāi)發(fā)工程是一門(mén)跨學(xué)科、跨部門(mén)、多領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新工程，針對(duì)我國(guó)的實(shí)際情況，兼顧引進(jìn)與創(chuàng)新，集國(guó)內(nèi)外深水油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)之優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合攻關(guān)、盡快縮短與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)之間的差距，使我們的深水油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類(lèi)技術(shù)水平，是我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)工程領(lǐng)域當(dāng)務(wù)之急，也是海洋石油工業(yè)與相關(guān)工業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
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