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向超深超大挺进:“十三五”我国海上油气装备进步的足迹

2021-01-29 11:28:45      点击:1115    评论:0      来源:科技日报

中国海油28日宣布,“十三五” 时期,我国海洋石油装备制造水平跃上新台阶,以深水半潜生产平台、超大型FPSO(浮式储卸油装置)系统总体集成技术、中心管汇等水下生产系统为代表的深水油气装备制造能力提升至世界先进水平。

中国海油表示,深海是未来全球油气资源的重要接替区。据统计,全球超过70%的油气资源蕴藏在海洋之下,其中44%来自深海。而深海油气开发,除了风险和投入呈几何倍数递增外,装备制造是关键瓶颈。

作为我国最大的海上油气生产商,中国海油早在“十二五”时期就斥巨资打造了“五型六船”深水舰队,实现了深海钻探能力从300米到3000米水深的跨越,然而用于深水油气田开发的生产装备建造仍停留在300米以内水深范围。

“十三五”期间,中国海油将半潜生产平台等典型深水装备制造技术作为重点发展方向,对关键核心技术持续攻关。

日前,由我国自主研发建造的全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站在山东烟台交付启航,这是我国深水油气田开发能力和深水海洋工程装备制造领域的最新重大突破。

中国海油陵水17-2气田开发项目总经理尤学刚透露,“深海一号”能源站实现了3项世界级创新,运用13项国内首创技术,攻克了10多项行业难题,堪称我国海工装备技术集大成之作。


依托“深海一号”项目,中国海油牵头,联合国内海工领域知名高校、研究院所等,“产、学、研、用”紧密结合,攻克一系列核心关键技术,形成了深水半潜式生产储油平台的自主研发和建造的技术能力。

“‘十三五’期间,随着以‘深海一号’能源站为代表的深水油气装备交付,我国半潜平台船体总装快速搭载和精度控制技术已达到世界先进水平,海底管线铺设等多项深水施工技术突破1500米水深难关,超大型深水装备工程总包能力显著提升。”海洋石油工程股份有限公司副总工程师钟文军说。

随着海洋油气开发逐渐向深海、远海发展,铺设长距离油气回输管线的成本越来越高、风险也越来越大。最有效解决方案是建设“海上油气加工厂”——FPSO,它因造价高昂、生产工艺复杂、设备设施集成程度高、建造难度大,被视为海工领域“皇冠上的明珠”。

“十三五”期间,中国海油将FPSO总体集成技术提升作为科技发展的优先方向,积极攻关不同类型FPSO总体集成和全产业链技术。

2018年5月,中国海油承揽的巴西国家石油公司P67 FPSO成功在海油工程青岛场地交付,开创了我国自主集成并成功交付世界级超大型FPSO的先河。2019年12月,P70 FPSO成功交付,创造了国际超大型FPSO交付的新速度。

P67/P70 FPSO总长超过300米,总宽约74米,甲板面积相当于3个标准足球场。其设计寿命25年,作业水深2200米,年产量相当于1/4个大庆油田,储油量160万桶,天然气处理能力600万标方/天,最大排水量达35万吨,相当于辽宁号航母的5倍,为我国首次自主集成的工程量最大、最复杂、技术要求最高的FPSO项目。

项目实施过程中,P70完成了190多项技术革新和工艺创新,还应用了智能化界面管理系统,借助可视化、数字化、物联网等技术,实现了FPSO工程的动态化、规范化管理,刷新了国内自主集成同等规模FPSO的速度纪录,标志着我国超大型FPSO总体集成技术能力达到国际先进水平。

与此同时,我国FPSO单点建造集成技术也获得了重要突破。2020年5月,由我国自主设计、建造和集成的中国最大作业水深FPSO“海洋石油119”在青岛场地交付启航。它采用了国际上技术最复杂、集成精度最高的大型内转塔单点系泊系统,该系统在全球范围内仅有4例。在建造过程中,中国海油先后突破130毫米超大厚板焊接、大型复杂单点毫米级高精度控制、超高精密滑环集成等10多项关键技术,完成30多项工艺创新,并克服新冠肺炎疫情严重影响,提前40天完成单点集成工作,刷新了国际同类单点的最快集成记录。

经过5年发展,中国海油已拥有FPSO达到16艘,规模与总吨位均居世界前列,成为我国海工装备主力军。形成了从设计、建造、安装、调试到运营管理、升级改造的FPSO全生命周期管理能力,实现了作业海域从水深16.7米到2000米、吨位从5万吨级至35万吨级、船型从普通型到圆筒型、系泊形式从多点系泊到单点系泊的全覆盖,抗冰、抗台风能力已达到国际领先水平,多型FPSO总体集成和全产业链技术获得全面提升。在中国海油FPSO产业横向辐射过程中,有力带动了国内造船、机电、冶金、信息等产业技术的发展。

水下油气生产设施,是海上油气田增强抗灾害性环境能力和降低开发成本的最优解决方案和行业趋势。水下生产系统由水下井口、采油树、中心管汇、跨接管、海底管线和立管等水下生产设备组成,与传统的海上油气开采方式相比,这种经济高效的技术手段更适合开发深水和边际油田。

业界普遍认为,在深水油气田开发装备发展方面,世界海洋石油的“昨天”是干式井口、桩基平台,“今天”是水下井口、浮式平台,“明天”是水下生产系统。

从1996年起,流花11-1油田等我国南海部分油气田,也陆续应用了水下生产系统,但几乎所有的工程开发均由国外水下设备供应商和工程承包商完成。早在“十二五”初期,国家就立专项工程研发水下油气生产系统,推动其加速发展。

“十三五”期间,中国海油将突破1500米水深和浅水水下生产系统设计关键技术作为重点规划目标,加快水下产品国产化进程。

2020年9月,在“深海一号”能源站船体完工前夕,由我国自主建造的首批1500米深水中心管汇成功交付,意味着我国深水中心管汇设备制造能力达到了世界先进水平,离自主建造海上油气田的“海底工厂”又近了一步。

和国际上单台水下中心管汇至少15个月的制造周期相比,陵水17-2项目水下中心管汇的制造周期仅有11个月,而且是4台水下中心管汇同时开工、制造和测试,其工艺难度之高、质量要求之严和施工工期之短,不仅在国内尚属首次,也打破了深水中心管汇制造的国际记录。除水下中心管汇外,陵水17-2气田开发所需的跨接管、PLET(海管终端)等70余台水下生产设备设施,亦均由中国海油自主建造。

2020年11月,中国海油与哈斯基石油中国有限公司合作开发的流花29-1气田顺利投产。这是继荔湾3-1气田、流花34-2气田后,我国南海投产的第三个合作深水气田。我国自主建造的水下生产系统在此得到了广泛应用。

经过5年发展,我国水下生产系统逐步完成了从简单的水下终端到复杂的水下中心管汇、从靶区300米以下浅水到1500米超深水、从全部依靠进口到水下产品走出国门的跨越,基本掌握1500米水深水下生产系统设计和制造技术,实现水下管汇等系列关键水下产品的国产化应用。

哈斯基中国生产及开发副总裁特雷西感慨,“2013年以前,哈斯基投资荔湾3-1气田水下生产系统时,几乎看不到中国人的身影;而在流花29-1气田项目上,水下核心设备的制造者绝大部分都是中国人。”

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