我国海洋钻井装备国产化现状及发展展望.ppt
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1、1,我国海洋钻井装备国产化现状及发展展望宝鸡石油机械有限责任公司 王进全2010年5月,2,1,3,2,钻井系统现状,汇报提纲,4,钻井装备现状,5,钻井装备国产化发展展望,概述,钻井平台现状,6,建议,3,一、概述,目前海洋已成为全球石油勘探最重要和最有前途的领域。据国外权威机构预测,未来世界油气总储量的44%将来自海洋。海洋石油资源潜力巨大,已成为世界各大石油公司竞争的一个热点领域。也是是我国未来海洋油气勘探开发的战略目标。装备水平的高低直接影响到海洋油气资源的勘探开发。我国自上个世纪60年代开始海洋油气勘探开发,经过几十年发展,目前国内油气勘探开发企业已具备了300米水深以内的油气田自主
2、开发能力;国内装备企业已经具有全面自主设计和建造浅海钻井平台的能力,基本具备深水钻井平台设计建造能力。但在深海高端钻井装备和集成技术等方面与国外先进水平还有较大差距,还不具备提供成套深海高端钻井装备的能力。,1、概述,4,一、概述,我国海洋石油从60年代初开始勘探。1966年建造了第一座固定式钻井平台;1972年制造第一座自升式钻井平台“渤海一号”;1974年我国第一条钻井船“勘探一号”在南黄海试验成功;1978年第一艘浅海坐底式钻井船“胜利一号”在莱州湾投入 使用,第一座半潜式钻井平台“勘探三号”于1984年建 成交付使用;1980年后取得了海洋石油钻井工业的较快发展。2000年后得到很大的
3、发展,截止2009年,我国共有各种钻井 平台80余座,其中40余座为国内自行研制。,2、我国海洋石油钻井的发展,5,一、概述,3、海洋钻井投资,海上石油投资是较大的,海上油气田开发费用随水深增加而增加据统计,墨西哥海上油田开发费用:水深30m时:比陆地油田高1倍,装备成本提高24倍,水深180m时:比陆地油田高1-2.5倍,装备成本提高48倍,水深300m时:比陆地油田高2-8倍,装备成本提高10倍以上。虽然开发费用很大,但是产出也是非常可观:海上每米进尺的探明储量比陆上高27倍,海上每吨储量的探明成本比陆上低6.7-23倍。,6,1,3,2,钻井系统现状,汇报提纲,4,钻井装备现状,5,钻井
4、装备国产化发展展望,概述,钻井平台现状,6,建议,7,二、钻井平台现状,1、钻井平台的分类,海洋钻井平台类型,按运移性可分,固定式,移动式,坐底式,自升式,半潜式,半潜式,钻井船,浮式平台,稳式平台,浮船式,按钻井方式分,张力式,固定式,自升式,坐底式,桩基式,重力式,张力式,地撑式,浮动式,棚绳塔式,8,二、钻井平台现状,1、钻井平台的分类,9,二、钻井平台现状,2、桩基式固定钻井平台,结构组成1)导管架2)导管帽3)钻井模块,桩基式固定平台下部由导管架支承,上部安装有钻井模块,模块可以是一层也可以是多层建筑,数量根据钻井生产方便、结构的合理性综合考虑,一般包括钻井模块、动力模块、采油模块、
5、泥浆模块、生活模块等。各模块相对独立,可通过流程将各模块连接起来进行作业。,10,二、钻井平台现状,2、桩基式固定钻井平台,设计:桩基式固定平台国内可完成设计,并且设计公司众多,包括贝特海利、中海油海油工程等,建造:国内的海工基地基本均能制造。包括大连船厂、惠通等。钻井系统:国内的均能制造。包括宝石机械、兰石国民等。,11,二、钻井平台现状,3、坐底式钻井平台,结构组成1)沉垫浮2)工作平台3)中间支撑,坐底式钻井平台是在浅水区域作业的一种移动式平台。平台分本体与下体,由若干立柱连接平台本体与下体,平台上设置钻井设备、工作场所等。钻井前在下体中灌入压载水使之沉底,下体在坐底时支承平台的全部重量
6、,而此时平台本体仍需高出水面,不受波浪冲击。在移动时,将下体排水上浮,提供平台所需的全部浮力。坐底式的工作水深比较小,愈深则所需的立柱愈长,结构愈重,而且立柱在拖航时升起太高,容易产生事故。,12,3、坐底式钻井平台,二、钻井平台现状,设计单位:中国船舶工业集团公司第七八研究所 胜利钻井设计院建造:大连船厂 青岛船厂 山海关船厂钻井系统:宝石机械,13,二、钻井平台现状,4、自升式钻井平台,自升式钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的桩腿所组成。升降柱腿支撑整个平台在海上进行钻井作业。这种平台既要满足拖航移位时的浮性、稳性方面的要求,又要满足作业时着底稳性和强度的要求,以及升降平台和升降桩腿
7、的要求。自升式平台可适用于不同海底土壤条件和较大的水深范围,移位灵活方便,便于建造,因而得到了广泛的应用。目前,在海上移动式钻井平台中它仍占绝大多数。,14,4、自升式钻井平台,二、钻井平台现状,设计:中国船舶工业集团公司第七八研究所 胜利钻井设计院建造:大连船厂 青岛船厂 山海关船厂钻井系统:宝石机械等,15,二、钻井平台现状,5、半潜式钻井平台,半潜式钻井平台,它是大部分浮体沉没于水中的一种移动式钻井平台,由平台本体、立柱和下体或浮箱组成。此 外,在下体 与下体、立 柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些 支撑与斜撑连接;平台上设有钻井机械 设备和生活舱室等,提供钻井作业场所。平台本体高出水
8、面一定高度,以免波浪的 冲击。下体或浮箱提供主要浮力,沉没于 水下以减小波浪的扰动力。,16,二、钻井平台现状,5、半潜式钻井平台,半潜式钻井平台国内有5条在役,其中中国海洋石油总公司现拥有南海2、5、6号等3条半潜式钻井平台。作业水深不超过500米,主要在中国近海海域进行钻井作业。中石化新星公司上海海洋石油局拥有勘探3、4号等2条半潜式钻井平台。勘探4号作业水深600米,勘探3号水深不超过500米。国内拥有的钻井平台船龄大部分都在2232年之间,虽然目前这些平台的设备状况良好,但是在设备配置上也仅增加了顶部驱动和泥浆泵,作业能力方面已落后于当今的第四、五代主力钻井平台的配置。而且,现有的平台
9、作业水深也无法进入南海深水区域,除勘探4号在国外作业外,其余平台主要在中国近海海域进行作业。,17,二、钻井平台现状,5、半潜式钻井平台,18,二、钻井平台现状,“勘探三号”半潜式平台,“勘探三号”平台是我国自主研发的第一条半潜式钻井平台,配套有宝石机械公司开发的动态井架和泥浆泵。,5、半潜式钻井平台,业主:中石化新星公司设计:中国船舶工业集团公司 第七八研究所建造:上海船厂钻井系统:NOV公司 宝石机械公司,19,二、钻井平台现状,“981”半潜式平台,5、半潜式钻井平台,“981”半潜式平台是我国第一条3000米水深第六代半潜式钻井平台。目前已完成平台建造和舱内设备安装,正在进行甲板设备的
10、安装。业主:中海油基本设计:美国FG公司详细设计:708研究所钻井系统:挪威MH公司建造:外高桥船厂,20,二、钻井平台现状,“981”半潜式平台,5、半潜式钻井平台,21,二、钻井平台现状,863立项深水半潜式平台,5、半潜式钻井平台,中油海、宝石机械公司、708所等单位于2006年联合申请863项目并得到批准(课题编号:(2006AA09A104),进行深水半潜式钻井平台的设计开发工作。708所主要承担船体的设计,宝石机械公司主要承担钻井系统的设计,该项目已完成概念设计,并通过验收。虽然该项目没有进行工程建造,但是给国内企业提供了大量海洋钻井装备研发信息和经验。,22,二、钻井平台现状,5
11、、半潜式钻井平台,863立项深水半潜式平台,23,二、钻井平台现状,5、半潜式钻井平台,钻井系统设备数量,总计约120台/套主要设备,钻井设备总重约3000t,最大总负荷约10000kW,十多亿元,约占平台的1/3,钻井系统设备重量,钻井系统电力负荷,钻井系统合同额,863立项深水半潜式平台,24,二、钻井平台现状,6、钻井船,钻井船是设有钻井设备,能在水面上钻井和移位的船,也属于移动式(船式)钻井装置。钻井船在钻井装置中机动性最好,但钻井性能却比较差。钻井船与半潜式钻井平台一样,钻井时浮在水面。井架一般都设在船的中部,且多数具有自航能力。钻井船适于深水作业,但需要适当的动力定位设施。钻井船适
12、用于波高小、风速低的海区。,25,二、钻井平台现状,7、深水工程勘察船,深水工程勘察船类似钻井船,不同之处就是勘察船不具有钻探油井的功能,它的主要功能是进行钻探(一般井深不超过600米)作业的同时进行地层的取样勘察工作。,26,二、钻井平台现状,7、深水工程勘察船,国内COSL目前有一条可适应水深不超过100m、钻深不超过300米的勘察船,为了满足南海的勘探需求,COSL建造一条国际上适应水深最深的勘察船,配套有先进的DP2动力定位、钻井、取样等系统。,27,二、钻井平台现状,8、人工岛钻机,人工岛钻机就是在浅海地区利用人工吹砂填海、修建人工岛,以丛式井进行开采、实现海洋石油的陆采化的钻机。国
13、内研制可钻深7000m人工岛钻机的整套系统设计和装备的制造。宝石机械公司已向冀东油田提供5套人工岛钻机。,28,二、钻井平台现状,8、人工岛钻机,29,1,3,2,钻井系统现状,汇报提纲,4,钻井装备现状,5,钻井装备国产化发展展望,概述,钻井平台现状,6,建议,30,三、钻井系统现状,1、5000米钻井系统,31,三、钻井系统现状,2、宝石机械研制的5000米钻井系统,32,三、钻井系统现状,3、7000米直流电驱动钻井系统,33,三、钻井系统现状,4、宝石机械研制的7000米直流电驱动钻井系统,34,三、钻井系统现状,5、7000米交流变频电驱动钻井系统,35,三、钻井系统现状,6、宝石机
14、械研制的7000米交流变频电驱动钻井系统,36,三、钻井系统现状,7、9000米交流变频电驱动钻井系统,37,三、钻井系统现状,8、宝石机械研制的9000米交流变频电驱动钻井系统,400ft自升式平台由宝石机械公司与国外公司合作进行设计,并已完成全部设计工作。300ft自升式钻井平台由宝石机械公司总包,并完成钻井系统设计,在大连船厂进行建造。,38,9、深水工程勘察船钻井系统,深水勘查船项目中的钻井及取样系统涉及的范围较之常规的海洋钻井系统有其特殊的要求,其成套范围包括:钻井提升系统大通径顶部驱动装置钻井管子处理系统钻井设备控制系统海洋动态钻井补偿系统钻井泥浆系统(泥浆不回收)钻井用散料的储存
15、及输送系统海底基盘及控制系统基盘起下装备及恒张力补偿控制系统取样设备动态补偿起下装置,1)成套范围,三、钻井系统现状,39,9、深水工程勘察船钻井系统,2)基本参数,宝石机械公司已完成3000米水深的海洋勘察船钻井系统的设计。该钻井系统配套有国内首次设计的具有升沉补偿功能的钻井绞车、游车型主动补偿装置、动态井架、遥控水下基盘、自动化的管子处理系统、一体化控制系统等钻井装备。部分设备已完成模拟实验,并已进入生产试制阶段,预计2011年可完成整个工程建造。勘察船的成功建造将标志着我国在深水钻井系统及装备研制方面有了新突破。,三、钻井系统现状,40,9、深水工程勘察船钻井系统,设备数量,总计约92台
16、/套主要设备,钻井设备总重约500t,最大总负荷约2300kW,设备重量,电力负荷,3)设备介绍,三、钻井系统现状,41,1,3,2,钻井系统现状,汇报提纲,4,钻井装备现状,5,钻井装备国产化发展展望,概述,钻井平台现状,6,建议,42,四、钻井装备现状,1、6000hp绞车,该绞车已完成工业性试验,43,2、2200hp高压泥浆泵,F-2200HL泥浆泵生产数十套,并为深水半潜式钻井平台进行配套,四、钻井装备现状,44,3、3000hp高压泥浆泵,FP-3000泥浆泵已完成设计,正在进行样机制造,四、钻井装备现状,45,4、TZG-130铁钻工,TZG-130铁钻工(伸缩臂式)已完成样机制
17、造及出厂试验,正在油田现场进行工业性试验.,四、钻井装备现状,46,5、钻井隔水管,隔水管是一组从钻台延伸到水下BOP组的泥浆液返回管道。主要用来循环泥浆,也用来支撑辅助管线(节流和压井管线、泥浆补充管线、液压传输管线等),吊装BOP组,导向钻杆、钻井工具。,5.1.功能介绍,四、钻井装备现状,47,5.2.系统主要组成,1)卡盘/万向节2)分流器3)挠性接头4)伸缩装置5)隔水管张紧器/张力环6)中间灌注阀7)隔水管单根8)终端接头9)液压连接器,5、钻井隔水管,四、钻井装备现状,48,5.3.国产化现状,隔水管主体由多个相同的隔水管单根组成,已完成H级、E级两种隔水管单根总成的设计工作,两
18、种隔水管装置均采用法兰式连接,螺栓、螺母采用了等强度的结构。目前宝石机械正在试制隔水管。同时,完成了以下隔水管配套件及工具的初步调研工作,并开展部分连接件的方案设计及配套选型工作:卡盘 液压连接器 分流器 挠性接头 伸缩装置 灌注阀终端接头 安装试压工具 万向节,5、钻井隔水管,四、钻井装备现状,49,5.4.门式液压卡盘,技术参数:适应级别 E级 垂直通径 1257.3/49.5 最大静载荷 2000kips 一般操作压力 1000psi功能:支撑隔水管与BOP组重量,辅助实现快速连接和拆卸隔水管。有门式、爪式或臂式多种型式,采用液压操作。技术特点:采用对称的滑动卡板与滑动导轨,在驱动装置的
19、作用下沿导轨相对运动,实现闭合/打开动作;定位销保证滑动卡板位置的准确性;定位块为安装立管等设备提供定位功能;底座与转盘接口一致,顺利通过浮箱单根;设计符合API 16F,8C。,5、钻井隔水管,四、钻井装备现状,50,5.5.万向节,技术参数:最大工作张力 18140kN(4000kips)额定工作张力:9070kN(2000kips)最大回转角度:6 变形刚度:362.82103 N.m/(267.6ft-kips/deg)孔径:1258mm(49.5)最大外径:3000mm(118.125)功能:隔水管万向节放在转盘和卡盘之间,能够支持卡盘、整个隔水管柱和BOP组的重量,可以补充由于海流
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