陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术北大核心CSCD

“深海一号”能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10^(4)m^(3)的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为“深海一号”能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术

"深海一号"能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10~4m~3的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为"深海一号"能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

深水油气田开发工程中的基础应用探讨

在对国内外深水油气田开发中的张力腿平台(TLP)、深水柱筒平台(SPAR)、半潜式生产平台、浮式生产储油卸油装置( FPSO)和水下生产系统(SBS)所采用的基础型式进行较详细调研的基础上,讨论了常见的基础型式的特点,考虑其实际应用情况并结合我国南海深水油气开发中可能采用的工程开发模式,探讨我国深水油气田开发适用的基础...     

深水浮式生产平台特点对上部模块总体布置影响的研究

随着海洋工程油气开发逐渐走向深水,深水浮式生产平台得到广泛应用。深水浮式生产平台类型主要包括张力腿平台(TLP)、立柱式平台(SPAR)、半潜式生产平台(SEMI)以及浮式生产储卸油系统(FPSO)。浮式生产平台的特点影响着上部组块的总体布置,由于这四类平台都具有浮式的特性,在总体布置上有共性的规律,同时也由于不同类型浮式生产平台有其自身的特点,在总体布置上也存在一定差异。本文以南海目标油气田不同深水开发方案为研究对象,对这四种浮式生产平台特点进行了对比分析,并对不同类型浮式平台总体布置的共性和特性进行了研究,为我国深海浮式生产平台的总体布置设计提供参考。     

半潜式生产平台整体合拢技术研究

半潜式生产平台是开发南海深水油气田重要的海洋工程装备之一.深水半潜式生产平台具有功能复杂、上部设施规模大等特点,平台的合拢技术给设计和建造提出了重大挑战.本文结合我国深水半潜式平台建设需求和国内现有施工资源情况,对各种类型的合拢技术进行了系统的阐述,重点分析了平台上部组块整体吊装合拢、整体顶升滑移合拢和浮托法合拢等方案的技术特点.最后,对半潜式平台主要合拢技术的适用性进行了探讨.该研究可为未来半潜式生产平台合拢方案的选择提供参考.     

半潜式生产平台上部组块总体布置探索

随着海洋石油开发向深水水域的深入,深水生产平台的使用愈发普遍。半潜式生产平台作为主要的深海石油平台,得到了广泛应用,其结构主要由上部组块、立柱、下部浮体、系泊系统等组成。上部组块总体布置对半潜式生产平台功能的实现,重量重心的控制,下部浮体总体性能的优化起到重要作用。文章首先介绍了半潜式生产平台的特点及上部组块甲板的主要类型,以中国南海某气田半潜式生产平台开发方案为实例,分析总结半潜式生产平台上部组块总体布置要点,为国内海洋工程设计人员进行深水半潜式生产平台设计提供参考。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站总体设计及关键技术研究北大核心CSCD

陵水17-2气田开发采用带凝析油储存和外输功能的深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站,为国际上首个采用立柱储油的半潜式生产平台,该平台设计面临环境条件恶劣、建造场地和合龙资源受限、凝析油储存和外输安全性要求高、立管运动要求严格等诸多挑战。本文详细阐述了“深海一号”能源站总体设计技术,包括深水环境条件分析、基于受限场地资源的定制化设计、凝析油U型储存隔离与安全储存和动力定位外输以及整体船型参数设计等,并重点介绍了深水系泊系统设计、深水钢悬链立管布置与疲劳寿命分析、平台低频运动响应预报、关键结构设计及30年不进坞的防腐方案设计等关键技术。基于上述技术,研制出了新型半潜式生产储油平台母型船——“深海一号”能源站。该平台建造完成并投入使用,标志着中国海洋工程制造业逐步向深水浮式生产平台等高端装备业进军,也为同类深水浮式平台的设计提供了借鉴。     

深水SDPSO平台油水置换储卸油系统排出水含油量研究北大核心CSCD

深水立柱式干树钻井生产储卸油平台(SDPSO)平台是一种具有采油与储卸油功能的新型多功能深水浮式平台,油水置换储油技术是其核心技术,为保证平台投产后不会对海洋环境造成污染,需对平台油水置换储油系统排出水的含油量进行研究。为阐明置换次数、平台运动和环境温度等对储油舱底部水中含油量的影响,按1∶15的缩尺比设计建造了一座深水SDPSO平台储油系统中尺度模型试验(简称“中试”)装置,根据上述试验目的设计了多组试验工况,并将中试得到的水中含油量数据与多组小尺度模型试验(简称“小试”)得到的数据进行了对比,探讨了模型试验的尺度效应对试验结果的影响。结果表明:深水SDPSO平台储油系统模型试验的尺度效应不明显,缩尺比对储油舱内水中含油量的试验结果影响不大;储油舱内水中含油量不会随着置换次数的增加而明显升高;风、浪、流导致的平台运动会增大储油舱内水中含油量;环境温度降低时,平台储油舱内水中含油量也会随之增大;平台储存重质油相比储存中质油,储油舱内水中含油量会有一定幅度升高;平台中心井能有效地起到分离油水的作用,从中心井排出到舱外的水中含油量远低于国内外含油污水排放标准。本文研究结果揭示了平台储油系统油水置换工艺的可行性,为深水SDPSO的研发提供了借鉴。     

南海陵水17-2深水气田开发工程方案研究

陵水17-2气田是中国海油在南海自主勘探发现的第一个自营深水气田,该气田所在海域水深1 220~1 560 m。针对陵水17-2气田气藏的分布状况,提出了回接至浅水导管架平台开发和回接至深水浮式平台开发2种工程方案。基于中国现有海洋工程工业技术水平及南海的适应性,确定了适用于陵水17-2气田的深水浮式平台方案;基于该方案及南海现有油气管网的分布现状,首次提出了凝析油储存在深水半潜式浮式平台的创新方案;在确定了水下生产系统及深水半潜式浮式平台方案的基础上,对回接浅水导管架平台开发和回接深水浮式平台开发2种工程方案进行了对比研究,得到了气田采收率、技术和经济性等多方面的对比结果,最终选择采用深水浮式平台方案对陵水17-2气田进行开发,并对深水浮式平台特殊技术进行了研究。本文研究思路和方法有效支持了陵水17-2气田开发工程方案的科学决策,对于南海深水油气田开发具有一定的指导意义。     

全球海上油气浮式生产装置概述——浮式生产装置主要有浮式生产储卸油装置、半潜式生产平台、张力腿平台、深吃水立柱式平台

海上油气生产装置对于海上油气生产至关重要，主要包括浮式生产装置（MOPU）和坐底式生产平台。浮式生产装置因其适用的水深范围宽（大部分用于深水）和机动性强，近年来发展很快。浮式生产装置主要有四大类（图1）：浮式生产储卸油装置（FPSO）、半潜式生产平台（Semi）、张力腿平台（TLP）和深吃水立柱式平台（Spar），它们分别于1977年、1975年、1984年和1996年首次投入使用。     

半潜式生产平台湿拖拖点结构强度分析

为研究并获得大型半潜式生产平台拖点结构设计与强度分析的通用方法,以深水半潜式生产平台深海一号长距离湿拖为例,基于理论计算与有限元分析相结合的方法,介绍大型浮式平台湿拖拖点设计分析的常规流程。该半潜式平台已安全抵达南海陵水17-2海域,进一步验证拖点结构设计与分析的正确性和可靠性。所建立的一套大型深水半潜式生产平台长距离湿拖拖点的强度分析与设计方法可为今后类似平台的拖点结构设计提供参考和依据。     

南海西部海域油气田开发技术进展及发展方向

南海西部油田已成为中国南方重要的能源生产基地,在实现稳产上产的过程中面临老油气田增产挖潜、海上新领域(高温高压、深水)气藏开发难度大以及海上低品位储量动用困难等问题。经过不断探索实践,形成了以老油气田增产挖潜、新领域高效开发以及低品位储量有效动用为核心的南海西部油气田上产关键技术系列,推动了南海西部油气田稳产上产。进一步深入分析南海西部油田在老油气田提高采收率、超高温高压低渗气藏有效开发方面仍面临的挑战,提出了对应的技术发展方向,加强相关技术储备,从而为南海西部油气田高效开发及提高采收率奠定坚实技术基础,为其他区域油气田稳产上产提供借鉴。     

南海北部深水区油气成藏理论技术创新与勘探重大突破

南海北部深水区油气资源丰富，是我国重要的油气勘探开发领域，历经20年的科技攻关与应用实践，形成了一系列的理论和技术。研究成果表明：①南海北部陆缘大型拆离作用控制了深水盆地的形成和演化，在陆缘深水区形成了始新世湖相、渐新世海陆过渡相和渐新世—中新世海相3套烃源岩；②陆缘岩石圈强烈薄化带控制了南海北部的古地貌与沉积环境，在珠江口盆地白云凹陷与琼东南盆地深水区形成了陆架边缘三角洲—深水扇体系和大型中央峡谷沉积体系的优质储层，上述3套烃源岩与多类型储集体之间由不同的输导系统构成了3种油气成藏模式；③针对深水区中深层地震成像差、储层预测与流体识别难的问题，研发了“犁式”电缆宽频和立体震源采集技术、三维空间高精度重磁震联合反演技术、深水油气勘探海底检波器地震处理和纵横波联合反演技术、深水储层物性—含油气性定量评价技术；④针对深水钻完井与测试关键技术缺乏等难题，研发了一种深水探井井壁主动强化技术、深水表层集束批钻模式、深水大产能安全高效测试模块化技术。结论认为：①建立了南海北部深水油气成藏理论、深水区油气勘探地球物理技术体系和深水安全高效钻完井测试技术，形成了配套的深水油气勘探技术体系，有效地指导和发现了一批大中型商业油气田，探明天然气地质储量超过3 000×108 m3，实现了我国深水油气勘探历史性重大突破；②油气地质理论认识创新、地球物理和钻采关键瓶颈技术突破，是南海北部深水区持续获得重大油气发现的必要条件。     

南海东部深水气田完井作业实践

南海东部海域某深水气田应用第六代半潜式深水钻井平台West Hercules和HYSY981平台顺利完成了9口井的完井作业,平均单井作业时间为41.03 d。在介绍该气田深水完井技术工艺特点、分析完井生产管柱设计原理的基础上,结合该气田的井况及环境特点,对深水完井作业难点及施工措施进行了系统的梳理,形成了一套完善的深水完井作业技术,包括材料防腐、水合物的防治、环空圈闭压力管理、生产管柱优化设计、压裂充填作业、井筒连续清洁、水下采油树安装和更换、复杂情况应急处理、精细施工等。清井放喷测试以及投产前的功能测试表明,各井产量及完井设备工作状态均达到投产要求。该套技术可以为今后其他深水油气田完井设计和施工提供借鉴。     

3000米深水半潜式钻井平台运动性能研究

应用SESAM程序系统研究了4种深水半潜式钻井平台的运动性能。首先建立深水半潜式钻井平台的三维水动力模型,然后采用Morison公式和势流理论相结合的方法进行计算分析,获得了半潜式钻井平台运动响应的传递函数和固有周期。在此基础上,结合我国南海海况资料,应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应进行了短期预报。研究结果对深水半潜式钻井平台船型的选择有参考意义。     

我国深水石油钻采装备现状及发展建议

从我国自行设计建造的勘探3号半潜式石油钻井平台、渤海友谊号浮式生产储油船(FPSO)、伊朗戴维尔号30万t超大型油船(VLCC)、海洋石油941自升悬臂式钻井船、中海油3000m深水半潜式钻井平台及深水导管架等方面阐述了我国深水石油钻采装备的现状。对深水石油钻采装备国产化进行了初步探索,提出制订深海发展计划,建立多元化、多渠道的资金投入体系,开展深水钻采系列技术交流与技术储备,开发拥有自主知识产权的深水钻采装备以及优先实现大型装备配套件国产化等多项建议。     

深水半潜平台波浪载荷计算的设计波方法研究

采用确定性设计波法、随机性设计波法和长期预报三种不同方法对深水半潜平台波浪栽荷计算进行研究。综合考虑了波陡、海域、回复期、波浪谱形式等因素对设计波结果的影响,对不同方法的计算结果进行了对比分析。针对南海海域工作的深水半潜平台波浪载荷计算方法提出合理建议,分析结果可为同类半潜平台波浪裁荷计算提供参考。     

陵水17-2深水气田开发钻井关键技术研究及应用

陵水17-2气田群为我国南海西部海域首次自营开发的深水高产大型气田,平均作业水深为1500 m。深水油气开发不仅需要克服恶劣的海上环境条件,而且面临浅部地层成岩性差、隔水导管及钻柱力学机制复杂、井控要求高等诸多技术难题。针对这些难题,采取周密的钻井技术措施,包括钻机能力评估、高精度水下定位系统、安全避让距离设计及定向井轨迹设计等,并重点应用隔水导管及水下井口稳定性分析、表层导管入泥深度校核、喷射钻进下表层导管等关键技术,安全高效地完成了钻井作业。陵水17-2项目顺利开发,进一步固化海上深水钻井安全高效的作业模式,为后续深水油气田的勘探和开发提供参考和借鉴。     

东海边际油气田高效开发策略

东海边际油气田类型主要有低渗透气田、复杂断块气田、微构造气田和高凝原油油气田等.在分析东海边际油气田开发特点和难点的基础上,按照区域整合、统筹兼顾的原则,提出了坚持勘探开发一体化,建立低渗开发先导试验区,打造区域设施中心、组建区域管网、电网,简化平台功能实现标准化设计,依托已建/拟建平台滚动扩边,论证FPSO方案作为原油外输第二出路的边际油气田开发策略,力求突破边际油气田开发壁垒,实现边际油气田低成本高效开发.其开发经验和策略对其它海域类似边际油气田高效开发具有一定的借鉴意义.     

南海天然气水合物开发工程方案

借鉴南海深水气田开发的成功实例，依据广东省天然气水合物（Natural Gas Hydrate，NGH）开发先导试验区建设计划，结合NGH采出气与常规天然气田采出气的差异性，对用于南海NGH产业化开发的2种“半海半陆式”开发工程方案进行适用性和经济性的分析与研究。通过方案比选，推荐采用“水下生产系统+半潜式生产平台+海底管道+陆地处理终端”的开发方案。在南海NGH小规模开发工程方案研究中，提出以LNG为主的小规模生产储运总体方案，液化工艺采用混合制冷剂技术。研究成果对于南海NGH产业化开发具有一定的参考价值。