世界海洋石油钻采业发展趋势和我国海洋钻井装备新进展.ppt

世界海洋石油钻采业发展趋势和我国海洋钻井裝备新进展、与世界的差距及建议,中国石油和石化工程研究会海洋石油和石化工程专业委员会(OPESCOFCPPEI)09.06.12(J).,LiaoMoshengOffshorePetroleumengineeringSpecialCommittee(OPESC)ofChinaPetroleumandPetrochemicalEngineeringInstitute(CPPEI),世界海洋石油钻采业发展趋势和我国海洋钻井裝备新进展、与世界的差距及建议,1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势2.我国海洋石油钻井装备工业的扩步进展3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距4.几点建议,1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势,1.1世界海洋和深海油气资源前景1.1.1全球海底石油天然气总蕴藏量1.1.2中国海上油气总蕴藏量1.2.3全球六大海域深海石油勘探开发近期发现简况与预测,1.1世界海洋和深海油气资源前景,1.1.1全球海底石油天然气总蕴藏量海底石油天然气总蕴藏量约为1,0002,400亿吨（以下简称108t）.世界海洋石油蕴藏量约1,000108t，探明储量约380108t；天然气资源量约1401012m3（油当量1,400亿m3），探明储量约401012m3。近十年发现的大型油气田，海洋领域约占60%），其经济价值约为2040万亿美元(按40美元/桶计),1.1世界海洋和深海油气资源前景,1.1.2中国海上油气总蕴藏量中国海上油气勘探主要集中于渤海、黄海、东海及南海北部大陆架，预测石油資源量為275.3108t（275.3亿t），天然气资源量为10.61012m3（油当量106亿m3）合计油当量约375亿t，为2007年中国探明油当量储量46.19亿m3的8.5倍。目前原油的发现率仅为18.5，天然气发現率仅为9.2，极具勘探开发潜力。,1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势,1.1世界海洋和深海油气资源前景1.1.1全球海底石油天然气总蕴藏量1.1.2中国海上油气总蕴藏量1.2.3全球六大海域深海石油勘探开发近期发现简况与预测,1.2.3全球六大海域深海石油勘探开发近期发现简况与预测(1)当前主要深水油气开发海区如图1-1,1.2.3全球六大海域深海石油勘探开发近期发现简况与预测(2)全球六大海域深水油气产量主要分布简况,从图1-2可知，2006-2010年深水油气产量占比例:最大首推非欧近海，特别是西非安哥拉和尼日利亚），占40%；其次是北美近海，（特别是美国墨西哥湾），占25%；其三是拉丁美洲（特别是巴西近海），占20%；亚洲占10%；西欧占3%；澳洲占2%；其他为1%。图1-2,(3)世界十大深水油藏发现国wo-07.09p59Top10deepwaterdiscoverreservescountries(表1-1),1.2.3全球六大海域深海石油勘探开发近期发现简况与预测(4)深水油气产量在海陆产量比例明显上升预测,从图1-3可知，1962年以后涉足海洋油气生产；30年之后的1990年涉足深海油气生产；2005年，海洋油气生产深海几乎占海陆总合的50%；其中深海油气生产约占海洋油气生产的30%以上,图1-3,(5)2000-2010年世界十个深水顶级产油国(wo0709p69)Top10deepwaterproducingcountries2000-2010,图1-42000-2010年世界十个深水顶级产油国生产油气增长预测图Fig.1-4Top10deepwaterproducingcountries2000-2010,百万桶油当量/日,(表1-2)2010年世界前七位生产油气国的产油当量(Top7deepwaterproducingcountries2000-2010Table1-2),1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势,1.1世界海洋和深海油气资源前景1.2全球海洋油气开发与钻采装备发展总趋势1.2.1向深水、超深水和深井、超深井（含水平井）钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然1.2.2全球海洋钻采装备发展总趋势是向第六代发展,1.2全球海洋油气开发与钻采装备发展总趋势,全球海洋油气开发与钻采装备发展总趋势是：两超、大位移和第六代两超超深水和超深井钻采大位移大位移斜度井和大位移水平井钻采第六代钻采装备向第六代发展,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井、大位移井钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,超深水和超深井的界定超深水（Ultra-DepthWater，简称UDW）和超深井钻井(Ultra-DepthDrilling，简称UDD)是近十余年来海洋石油钻井不断向深水和深地层钻井而形成、用以界别普通深水和普通钻井井深区别的概念。一般以400m-1,500m为深水，1,500m（或5,000ft）为超深水(UDW）；一般钻井深度能力15,000ft(即4,500m)-25,000ft(即7,620m)为深井钻井；25,000ft(即7,620m)为超深井钻井（UDD)。,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井、大位移井钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,(1)深水和超深水占了海洋面积的绝大部分地球的表面积为5.11亿平方公里（以下简称km2），其中海洋表面积为3.62亿km2，占了我们人类生活和活动面积与空间的三分之二以上；全世界水深在1,0003,000m占12.88%；水深3,0006,000m占了海洋面积的绝大部分，达73.83%；(2)普通水深、普通井深的油气开采已接近饱合,而深水和超深水海洋具有令人鼓舞的油气储藏,(3)普通水深的油气开发技术、工艺与装备及其发展，提供了向深水、超深水和深井、超深井钻井采油必要的条件A.海洋石油钻井工作水深向深水推移趋势1897年，在美加加州Summerland离岸约75m的码头上安装钻机钻井，可视为世界上首次涉入海洋钻井。1970年，在美国加州近海，于456m的水深钻井。1979年，世界海洋石油钻井工作水深接近1,500m（为1,486.2m）。1984年，世界海洋石油钻井的工作水深突破2,000m，达2,116m.1987年，钻井工作水深突破7,500ft，实际达到7,52ft（2,292.4m）。2000年末，GOM钻井工作水深达2,695m（8,835ft）。2003年2月中旬，在GOM.钻井工作水深突破3,000m，达10,011ft，即3,052m迄至2004年，世界海洋石油勘探钻井的最深工作水深达3,095m,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井、大位移井钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井、大位移井钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,B.国外海洋石油采油工作水深向深水推移趋势1937年，距海平面高4.6m的钻井采油平台，首次在GOM海底约1,710m深获得日产85.9m3石油。巴西完井工作水深的历年新纪录：1979.4.189m;1985.4383m;1991年3月，海底完井工作水深为752m。1999年1月25日，巴西海底采油树，采油水深达1,853m2002年秋季,在美国新奥尔良Shell公司在GOM水深为2,441m(8,009ft)采油。2006年，在巴西近海船式FPSO的工作水深达2,003m(6,578ft)。2007年，在GOM采油的半潜式采油平台工作水深达2,434m(8,000ft)。2009年春，Shell公司在GOM的perdido深水油田，由FMC公司提供的大口径水平采油树，其工件水深达2,852m(9,356ft)，突破了2英里水深的纪录(WO0903p13)。,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井（含水平井）钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,C.海洋石油钻井向深井和超深井、大位移井推移趋势,1.2.1向深水、超深水和深井、超深井（含水平井）钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,D.海洋石油采油井深向深井和超深井、大位移井推移趋势,1.2.1向深水和超深水采油是当前世界海洋油气开发发展的必然,(4)深水和超深水采油成本由于高的采油量而成本不再高不可攀随着技术的进步和新技术新材料的不断开发应用，由十多年前的当量桶油成本6美元下降为2002年不足4美元。油田建设周期也不断缩短，由10多年前的8年下降为56年，建设周期的缩短，使得项目的经济效益显著提高，又进一步促进了深海石油开发的发展。,(5)高的油价更驱使深水和超深水油气田开发19732008.02全球油价走势(图1-5),世界油价可能重蹈1979-1980年的覆辙要作两手准备,世界经融海啸可能使油气装备工业发展驱缓，但海洋和深海油气开发总趋势不会改变。,1.世界海洋和深海油气开发前景及发展总趋势,1.2全球海洋油气开发与钻采装备发展总趋势1.2.1向深水、超深水和深井、超深井、大位移井钻井采油是当前世界海洋油气开发发展的必然1.2.2全球海洋钻采装备发展总趋势是向第六代发展,1.2.2全球海洋钻采装备发展总趋势是向第第六代发展(1)海洋石油钻井采油平台总分类(图1-7),1浅海座底式（或称人工岛或沉箱式）采油平台；2固定式采油平台；3自升式钻井、采油平台；4张力腿式采油平台；5半潜式钻井、采油平台；6船式钻井、采油平台；7浮式生产系统。注：由于采油平台上大多有钻井或修井装置，故采油平台也可称为钻采平台。,(2)世界第16代移动式平台（船）的展望A国外第15代半潜式钻井平台和钻井浮船及其上设备的年代与特点综合汇总表(表1-4),(2)世界第16代移动式平台（船）的展望A国外第15代半潜式钻井平台和钻井浮船及其上设备的年代与特点综合汇总表(续表1-4),1.2.2全球海洋钻采装备发展总趋势是向第五代和第六代发展B.对国外第6代钻井平台（船）的浅见,（1）第6代钻井平台（船）出现时间在2000年甚至2003年及其以后。（2）第6代钻井平台（船）钻井工作水深大都在10,000ft(3,048m)12,500ft（3,810m）乃至更深。（3）钻井深度35,000ft(10,668m)40,000ft(12,200m)乃至更深;钻机为双套，单套钻机主绞车功率5000hp7200hp乃至更大。（4）半潜式钻井平台大多为正方形或矩形，立柱多为4-6立柱、矩形截面、无斜撑、少节点。（5）钻机、顶驱和泥浆泵的驱动方式多为交流变频驱动或静液驱动。（6）立管多为竖直排列并有专供立管吊运的吊机（行车）。（7）动力定位系统多为DP3或更高级。,目录,1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势2.我国海洋石油钻井装备工业的扩步进展3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距4.几点建议,2.我国海洋石油钻井装备工业的扩步进展,2.1我国海洋移动式石油钻井平台现况2.2我國海洋石油钻井平台(船)建造的新进展简況2.3我国海洋石油钻井设备现状2.4我國UDD海洋石油钻井设备制造的新进展简況,2.1我国海洋移动式石油钻井平台现况2.1.1我国海洋浮动式石油钻井平台(船)总拥有概況,勘探3號勘探4號南海2號南海5號南海6號(半潛式)勘探1號(雙體浮船,已退役)总拥有6艘目前可用5艘图2-1,(1)我国海洋浮动式石油钻井平台(船)总拥有概況,2.1.2我国自升式钻井平台总拥有状況,至2009.01止,我国自升式钻井平台总拥有29膄目前可用25艘，其中2006年及以后在国内新建造的有6艘，其中海洋石油941号和942号2艘工作水深均达122m；中油海2、5、6、7号4艘的工作水深均为40m。渤海6号自升式平台图2-2,2.2我國海洋石油钻井平台(船)建造的新进展简況2.2.1我國承担世界(含我国)海洋石油钻井平台(船)的新建造计划(表2-1),mobileoffshoredrillingunitsunderconstructionoronorderinChina,2.2我國海洋石油钻井平台(船)建造的新进展简況2.2.2我国正在设计、建造的普通水深自升式钻井平台(共8艘),(1)中国石油天然气集团海洋工程公司委托开工建造4艘76.2m(250ft)，并有可增至91.4m(300ft)的潜力自升式钻井平台(2)中国海洋石油总公司委托大连建造2艘350ft和1艘132m自升式钻井平台(3)中石化集团公司委托新加坡船厂采用MSC专利设计的工作水深为375ft(114.3m)的自升式钻井平台1艘亦在建造中。,图2-3CNOOC正建造的工作水深350ft(106.58m)的自升式钻井平台,2.2我國海洋石油钻井平台(船)建造的新进展简況2.2.2我国正在设计、建造的普通水深自升式钻井平台(4)国内新建造已完工的海洋石油942号自升式钻井平台,钻井平台名称：海洋石油942号设计者：Friede井距1.8in(6ft)。共可钻69口井。目前这种在陆地使用的钻机值得海上借鉴。小井眼石油钻机据介绍，小井眼石油钻机造价可降低40%、运载费用减少50%、占井场地减少40%、钻井成本可降低50%；操作自动化程度高并可实现自动送钻等一系列优点。在海洋石油钻井中将得到进一步推广使用。套管钻井石油钻机新近由加拿大TESCO钻井技术公司开发的套管钻井石油钻机专门设计用套管钻井（也可用于常规技术钻井），可提高钻井效率30%以上，作业费因而相等降低。其钻机绞车、转盘均用静液驱动。,3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距3.2世界UDD钻井设备发展动向,3.2.2石油钻井顶部驱动装置技术发展动向顶部驱动装置重点发展交流变频驱动或静液驱动。Varco公司的TDS8SA型,功率1150hp，1000t；National-Oilwell公司的PS2650/750型,Canrig公司的1275E型750hp、750t，均为交流变频驱动；挪威海事液压公司则发展静液驱动，效果亦佳。,3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距3.2世界UDD钻井设备发展动向3.2.3石油钻井泥浆泵技术发展动向,三缸单作用泥浆泵向大功率交流变频方向发展。如National-Oilwel公司的14-P2202,200hp，Wirth公司的51.7Mpa-69Mpa，功率2,200-3,000hp，Lewco公司的功率3,000hp等泥浆泵，均为交流变频驱动。机械驱动长行程泥浆泵值得重视。2003年，美洛杉矶闹市区的BeverlyHills油田，钻机所配套的泥浆泵，是一种机械驱动长行程泥浆泵。共有4个液力端，每缸行程长达2,718mm(107in)。值得海上借鉴。静液驱动的泥浆泵，配备用于自动化钻机、小井眼石油钻机和套管钻井石油钻机。轻重量长寿命泥浆泵美国埃里斯-威廉姆斯工程公司(EllisWilliamsEngineeringCo.)生产的E-2200和EH-2200型两种2200hp三缸单作用泥浆泵是轻重量长寿命泥浆泵。E-2200型2200hp泥浆泵行程15in，活塞杆负荷达158,374lb(704.8kN)，110冲/min；轴承平均的使用寿命达125,000hr。EH-2200型2200hp泥浆泵行程14in;活塞杆负荷达149,324lb(664.6kN)；125冲/min；轴承平均的使用寿命达100,000hr。,3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距3.2世界UDD钻井设备发展动向3.2.4.海洋防喷器、钻柱运动补偿器技术发展展望,(1).海洋防喷器向大通径高封井压力和高剪切力发展。如美国Cameron和Shaffer公司的BOP通径13.75in和18.75in，封井压力103.5Mpa(15,000PSI)，其全封剪切闸板可切断133/8in以下的套管和6-5/8in、S-135钻杆；美国Hydril公司的BOP通径13.75in和18.75in，封井压力最高达138Mpa(20,000PSI)。(2)深水和超深水钻井新近发展了水面BOP组，即将通径13.75inBOP组置于立管（隔水管）与伸缩立管之间，从而避免将BOP组置于深水和超深水的海底、需要昂贵的大通径BOP组和庞杂的控制系统等，不但节约费用而且更加安全可靠。但它主要用于半潜式、TLP或Spar采油平台。(3)可作为主动型钻柱运动补偿器的AHD型数控变频驱动钻机绞车值得关注(如美国National-Oilwel公司生产的AHD型2300345040006900hp数控变频驱动钻机绞车)。,3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距3.2世界UDD钻井设备发展动向及我国与其的技术差距3.2.5我国与世界UDD钻井设备发展的差距,我国与世界UDD钻井设备发展的主要差距是：我国目前为止尚无国内自行设计制造9,000m(30,000ft)的成套海洋石油钻机（含顶驱、泥浆泵等）用于海洋平台的钻井作业；浮动式钻井水下设备及其控制系统尚未自主设计制造；浮动式钻井水面的钻柱升沉运动补偿器、张紧器及其控制系统下设备尚未自主设计制造。,目录,1.世界海洋和深海油气开发前景及海洋石油钻采业发展总趋势2.我国海洋石油钻井装备工业的扩步进展3.全球海洋石油钻井装备的发展动向及我国与其的技术差距4.几点建议,4.几点建议,4.1我国对海洋钻井平台（船）及海洋钻井设备设计、建造方面已有良好起步，但要继续保持和发展这一良好势头4.2在深水和超深水钻井平台（船）的设计、建造方面要赶超韩国(钻井船)4.3在钻井平台配备装备方面要自主设计制造赶上甚至超过当代技术水平的专业技术装备,4.1我国对海洋钻井平台（船）及海洋钻井设备设计、建造方面已有良好起步，但要继续保持和发展这一良好势头,目前我国正在设计、建造的超深水钻井平台（船）主要有：我国正由708所与上海外高桥造船厂设计、建造3000m工作水深的半潜式钻井平台；中国船舶重工集团公司大连造船新厂建造了BG9000型4艘超深水半潜式钻井平台；由中国与韩国合资的江苏韩通船舶重工有限公司承担建造、舍凡钻井公司(SevanDrilling)拥有的工作水深达当前创纪录的12,500ft(3,810m)、钻深能力亦达当前创纪录的40,000ft(12,200m)超深井钻机；是世界第一艘SSP即舍凡稳定性（减摇）钻井平台；继续保持和发展这一良好势头的重要举措是瞄准国内特别是国际市场，积极参与国际市场竞争，在投标竞争超深水钻井平台（船）的同时，要将配套国内生产的在钻井平台（船）配套通用设备和浮式钻井专用设备一并考虑进去。,4.2在深水和超深水钻井平台（船）的设计、建造方面要赶超韩国(钻井船)Table10DW&UDWmobileoffshoredrillingunitsunderconstructionoronorderwo0712p84,4.2在深水和超深水钻井平台（船）的设计、建造方面要赶超韩国(钻井船),与韩国存在的差距在某种意义上即是与世界先进水平的差距。主要表现在：（1）在承担国外建造3,000m工作水深的半潜式钻井平台和钻井浮船的数量、水平方面（如动力定位钻井浮船）：（2）在承担国外建造的专业技术队伍、科研设计力量、技术后方雄厚实力方面；（3）在承担国外建造的生产组织、质保制度、建造施工效率方面；（4）在设计建造与施工动力定位系统方面。,4.几点建议,4.1我国对海洋钻井平台（船）及海洋钻井设备设计、建造方面已有良好起步，但要继续保持和发展这一良好势头4.2在深水和超深水钻井平台（船）的设计、建造方面要赶超韩国(钻井船)4.3在钻井平台配备装备方面要自主设计制造，用中国(自主指识产权)装备装备中国,4.3在钻井平台配备装备方面要自主设计制造，用中国(自主指识产权)装备装备中国,我国在造船和建造深水和超深水钻井平台（船）平台、船体吨位总量方面目前仅次于韩国而居世界第2位，但在自行设计建造用于平台、船上的主机、特别是浮式钻井专用设备方面还是空白，需要花巨资向美国等国购买这些专业设备。据不完全统计，单纯建造平台、船体结构及舾装方面的费用仅占整个平台（船）总造价的1530%，其余7085%的费用则是平台（船）配套通用和专用设备及其相应的仪表管缆等。对这些通用和专用设备，建议由国内自行开发研制。,4.3在钻井平台及专业技术装备方面要自主设计制造,用中国(自主指识产权)装备装备中国4.3.1在钻井平台（船）配套通用设备方面，主要有：,(1)单机功率1,000kw、低油耗、良排放（具有电喷装置）、长寿命柴油发电机组；(2)功率1,000kw的交流变频电机控