從2014年下半年開始,國(guó)際油價(jià)的斷崖式下跌給全球石油工業(yè)帶來(lái)了沉重的打擊,除了出售油氣資產(chǎn)、削減投資、裁員降薪等措施外,各大石油公司也不約而同地采取了以科技創(chuàng)新推進(jìn)公司降本增效的相關(guān)舉措。就開發(fā)成本較高的深海油氣資源而言,追求更經(jīng)濟(jì)高效的新技術(shù)成為跨越開發(fā)屏障的必由之路,“海底工廠”這一新生事物也在此時(shí)應(yīng)運(yùn)而生。
挪威國(guó)家石油公司是“海底工廠”這一新概念的提出者,也是海洋油氣開發(fā)海底化的先驅(qū),其進(jìn)行的項(xiàng)目涵蓋了海底開發(fā)的所有主要類型。
“海底工廠”是利用水下設(shè)備在海底進(jìn)行流體過(guò)濾分離處理,以提高油氣最終采收率,減少海面過(guò)濾處理設(shè)備的投入,減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響,從而實(shí)現(xiàn)海洋油氣經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)。它是一個(gè)集油氣水三相分離技術(shù)、水下增壓技術(shù)、處理后的原油存儲(chǔ)海底以及產(chǎn)出處理后進(jìn)行回注于一體的“水下油氣過(guò)濾處理系統(tǒng)”。
相較于傳統(tǒng)的水下生產(chǎn)系統(tǒng),“海底工廠”有4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的突破,分別是海底增壓系統(tǒng)、海底氣體壓縮系統(tǒng)、海底過(guò)濾分離系統(tǒng)、海底輸配電系統(tǒng)。海底增壓系統(tǒng)是海底工廠的核心,可將海底采出來(lái)的油氣舉升至海上平臺(tái);海底氣體壓縮系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)挖潛剩余油氣資源、提高氣藏最終采收率的關(guān)鍵;海底過(guò)濾分離系統(tǒng)可在海底實(shí)現(xiàn)油、氣、水的分離;海底輸配電系統(tǒng)的高可靠性對(duì)于未來(lái)海底工廠的成功應(yīng)用具有非常關(guān)鍵的作用。
“海底工廠”或?qū)槲覈?guó)深水油氣田經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)提供一個(gè)不錯(cuò)的選擇,但它的成功應(yīng)用需要石油公司與設(shè)備制造廠商的共同合作。目前,國(guó)外在這方面已經(jīng)取得了一些階段性成果,而我國(guó)在這方面才剛剛起步,石油企業(yè)應(yīng)通過(guò)加強(qiáng)國(guó)際交流與合作,學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外的成熟經(jīng)驗(yàn),加快該領(lǐng)域的研究步伐。
海底增壓系統(tǒng)
按照流體特性,海底增壓系統(tǒng)可分為增壓泵和壓縮機(jī)。水下增壓泵是較為成熟的水下生產(chǎn)工藝設(shè)備。目前,水下增壓泵最深的安裝紀(jì)錄是英國(guó)石油公司在墨西哥灣的king油田,水深約1670米。通過(guò)應(yīng)用水下增壓泵,預(yù)計(jì)該油田產(chǎn)量可提高20%,采收率可提高7%,油田的經(jīng)濟(jì)壽命可延長(zhǎng)5年。世界上第一臺(tái)水下濕氣壓縮機(jī)用于挪威的Or-menlange氣田,將井口產(chǎn)出氣體直接輸送至120公里以外的陸上終端。
海底氣體壓縮系統(tǒng)
挪威國(guó)家石油公司聯(lián)合眾多供應(yīng)商共同研發(fā),歷時(shí)10年,花費(fèi)了大約1100萬(wàn)個(gè)工時(shí),采用了超過(guò)40項(xiàng)新技術(shù),終于在2015年建成了全球首個(gè)海底天然氣壓縮系統(tǒng)。該技術(shù)應(yīng)用于挪威海的一座氣田(水深約300米),打開了石油公司在遠(yuǎn)離海岸更深水域進(jìn)行油氣開發(fā)的新機(jī)會(huì)。與傳統(tǒng)平臺(tái)壓縮相比,該技術(shù)除了能提升回收能源的效率外,還能顯著降低能源消耗和二氧化碳的排放。
海底過(guò)濾分離產(chǎn)水系統(tǒng)
多家石油公司已成功應(yīng)用該技術(shù),使一些采用常規(guī)生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)法開采的油藏變得經(jīng)濟(jì)可采。巴西國(guó)家石油公司在坎坡斯盆地Marlim油田900米水深部署了用于分離深水海底重質(zhì)油和水的分離系統(tǒng),首先進(jìn)行氣液分離,再進(jìn)行油水分離,打破了浮式生產(chǎn)裝置處理能力有限的瓶頸。該系統(tǒng)采用水力旋流技術(shù)進(jìn)行油水分離,并將產(chǎn)出水回注油藏,保持油藏壓力。同時(shí),在管狀分離器的出口端安裝砂液噴射系統(tǒng),除去水中的砂粒,防止損壞注水系統(tǒng),傷害儲(chǔ)層,產(chǎn)出砂與原油一起輸送至地面進(jìn)行處理。
海底輸配電系統(tǒng)
安裝水下生產(chǎn)工藝設(shè)備需要較多的電力支持,因此必須采用高壓輸配電的方式,有水下電力分配設(shè)備的支持,包括水下的電力降壓變壓器、中壓開關(guān)柜以及變頻器。與水面上的同類設(shè)備不同,這些設(shè)備均要考慮水下的特殊環(huán)境,并滿足在水下進(jìn)行快速連接操作和無(wú)需維護(hù)的要求。挪威國(guó)家石油公司與瑞士ABB公司合作,開發(fā)適應(yīng)3000米水深、距離超過(guò)600公里的輸電、配電和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),為大型海底泵和氣體壓縮機(jī)提供高達(dá)100兆瓦的電力供應(yīng)。海底輸配電系統(tǒng)采用單一的電源電纜供電,承受多種電力負(fù)載,相比現(xiàn)有的每個(gè)負(fù)載采用一根電纜,可大幅降低成本。該技術(shù)處于研發(fā)階段,尚未應(yīng)用。
海油水下技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的水下生產(chǎn)系統(tǒng)是二十世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的,它利用水下完井技術(shù)結(jié)合固定式平臺(tái)、浮式生產(chǎn)平臺(tái)等設(shè)施組成不同的海上油田開發(fā)形式,可避免建造昂貴的海上采油平臺(tái),節(jié)省大量建設(shè)投資,受災(zāi)害影響較小,可靠性強(qiáng)。
近年來(lái),中國(guó)海油在水下生產(chǎn)系統(tǒng)研究方面,依托國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題、國(guó)家863課題以及總公司綜合科研課題等形式,突破了多項(xiàng)水下生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù),具備了水下生產(chǎn)系統(tǒng)總體方案及概念設(shè)計(jì)能力,基本具備水下生產(chǎn)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)能力,開展了水下生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和樣機(jī)研制,初步完成了水下生產(chǎn)系統(tǒng)通用設(shè)計(jì)體系文件編制,相關(guān)設(shè)計(jì)成果已經(jīng)在荔灣3-1氣田、流花4-1油田、文昌10-3氣田等多個(gè)油氣田開發(fā)中得到了應(yīng)用。
深水油氣的一個(gè)突破-海底工廠
2019-02-25 1558