第29卷第2期石油Vol. 29 No.2.2007年4月OIL DRILLING & PRODUCTION TECHNOLOCYApril 2007文章編號(hào):1000 - 7393(2007 )02 -00108 -03人造海床( ABS)技術(shù)魏裕森陳德唐海雄劉正禮(中國海洋石油深圳分公司,廣東深圳 518067)摘要:隨著世界各國對資源需求的增加及陸上和海上淺水區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)難度的增大,促使石油界不斷加大對深水區(qū)的勘探。但高昂的作業(yè)成本和設(shè)備要求,尤其是深水鉆井船數(shù)量有限等諸多因素也制約了深水油田勘探開發(fā)。鑒于此,挪威技術(shù)開發(fā)公司Atlantis Deepwater Technology Holding (ATDH)提出-種全新的深水觀念一人造海床ABS( Artifical Buoyant Seabed)技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用浮筒浮力原理人工提高海床,實(shí)現(xiàn)了淺水設(shè)備在深水勘探和開發(fā)中的應(yīng)用,從而大幅度地降低作業(yè)成本,便于有效地維修井口和開發(fā)邊際小油田,同時(shí)避免了淺層氣和泥線處低溫高壓對海底設(shè)備影響等安全問題,緩解了深水勘探開發(fā)與鉆井船數(shù)量有限的矛盾。文中簡要介紹人造海床技術(shù)的觀念、應(yīng)用、優(yōu)點(diǎn)及施工工藝等,該技術(shù)有望在中國南海得到很好的應(yīng)用和發(fā)展。關(guān)鍵詞: ABS單元;聚合脂系泊;水中防噴器中圖分類號(hào):TE951文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A在過去10多年間",深水(水深超過500m)勘Samriddhi 深水項(xiàng)目可行性研究。同時(shí)在剛果,尼日探和開發(fā)工作大規(guī)模的開展,全球共發(fā)現(xiàn)大約580尼亞，美國,加拉大,墨西哥灣,巴西等深水區(qū)塊也正億桶油當(dāng)量的油氣資源,超過1995年后全球發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)在做可行性研究。量一半。盡管深水油氣發(fā)現(xiàn)迅速,但是,到目前為1.1.2國內(nèi).2004年10月10日,中海油田服務(wù)止,所發(fā)現(xiàn)的深水油氣不到世界油氣的總當(dāng)量5% ,股份有限公司深水鉆井裝置的初步室內(nèi)水池模型實(shí)其中只有20%左右的資源進(jìn)人開發(fā)階段,投人生產(chǎn)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬項(xiàng)目通過驗(yàn)收。2004 年7月初,挪的還不到5%，這說明深水海域潛力巨大,同時(shí)展示威技術(shù)開發(fā)公司Atlantis公司向中海油田服務(wù)公司了深水開發(fā)面臨巨大的挑戰(zhàn)。為減少勘探、評估和介紹了其深水鉆井浮動(dòng)海底裝置人造海床系統(tǒng)。該開發(fā)生產(chǎn)作業(yè)成本,實(shí)現(xiàn)簡便有效維修水下設(shè)備,獲系統(tǒng)對中海油服走向深水鉆井和深海油氣開發(fā)有很得更優(yōu)、更快、更有效開發(fā)模式,挪威技術(shù)開發(fā)公司好的借鑒作用,中海油服專門立項(xiàng)對系統(tǒng)進(jìn)行檢測Atlantis Deepwater Technology Holding ( ATDH)提出論證。2005年,中海油田服務(wù)股份有限公司和Al--種全新的深水觀念一人造海床ABS(arificallantis公司達(dá)成了一致意見,雙方共同成立一個(gè)公司buoyant seabed)技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用浮筒浮力原理人進(jìn)行系統(tǒng)的研制開發(fā)和海上鉆井試驗(yàn)協(xié)議,在最近工提高海床，實(shí)現(xiàn)了淺水設(shè)備在深水中勘探和開發(fā)2年做了大量室內(nèi)研究和項(xiàng)目攻關(guān),該技術(shù)有望于中的應(yīng)用。2007年6月在中國南海做首次現(xiàn)場試驗(yàn)。1.2 結(jié)構(gòu)及工作原理1人造海床技術(shù)ABS技術(shù)是一種獨(dú)特而簡單的方法,ABS通常1.1研究現(xiàn)狀安裝在淺水中,深200 ~300 m,代替真正海床,在表1.1.1國外2003年3月,ATDH公司花費(fèi)6年時(shí)面使用直徑508 mm套管串回接第1根表層套管作間研究開發(fā)出全尺寸的人造海床系統(tǒng),并在挪威海為錨定新海中的手染過哉音吐著淺水井口、防噴器域進(jìn)行了人水、拖航和壓載試驗(yàn),大規(guī)模試驗(yàn)證明,和生TYH中國煤化工海床上,從而實(shí)現(xiàn)淺該技術(shù)能夠減少深水鉆井作業(yè)費(fèi)用。在印度, AT-水設(shè)CNMH G用。DH公司正在加緊與印度石油公司ONCG討論Sagar人造海床系統(tǒng)主要由ABS單元和控制單元來作者簡介:魏裕森,1981年生。2005 年畢業(yè)長江大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)為鉆井工程師。電話:0755 -26890347。魏裕森等:人造海床(ABS)技術(shù)109構(gòu)成。ABS單元其主要作用能提供足夠的浮力和頭連接浮式軟管和隔水管,具有懸掛任何數(shù)量隔水張力作用在套管,以保證井始終都在垂直方向上,同管、安裝和維修容易、安全等特點(diǎn),適合于生產(chǎn)井和時(shí)ABS偏移也是通過來源于浮力作用的頂部張力注人井連接,也可僅作為一種隔水管進(jìn)行服務(wù)?？刂茖?shí)現(xiàn)的。現(xiàn)有的16 m直徑的ABS單元能夠提ABS供220 t浮力,其中130 t浮力增加在安裝控制過程套管中輔助控制淹沒和提供向上的張力。通過大量模擬和測試高級(jí)電腦程序,控制單元能有效控制合理的-隔水管頂部張力、監(jiān)測實(shí)際渦流振動(dòng)和疲勞損害，從而保證PLEM yu ( PLEM了在極惡劣環(huán)境下作業(yè)的安全可靠性。1.3 應(yīng)用圖3人造海床隔水管塔1.3.1 油田勘探 ABS單元實(shí)際上是一個(gè)鋼罐人2技術(shù)優(yōu)點(diǎn)造浮簡,通過平臺(tái)上壓縮機(jī)來提供動(dòng)力源。研究表明該系統(tǒng)結(jié)合taut - leg聚合脂系泊系統(tǒng)能大大提2.1節(jié)約成本高淺水鉆井船的作業(yè)能力,可將僅400 m水深能力(1)ABS只需要下在200 ~ 300 m,不需要把防鉆井船提高至1500~2000m,這就意味著低成本鉆噴器和隔水管下在真正的海床,避免安裝更長的隔機(jī)也能實(shí)行深水作業(yè),從而緩解深水勘探項(xiàng)目與深水套管和重型防噴器,將提高鉆井效率,減少非生產(chǎn)水作業(yè)船數(shù)量有限的矛盾,并且該結(jié)構(gòu)有利于油氣時(shí)間,研究表明,可節(jié)約1周的鉆機(jī)時(shí)間。井早期生產(chǎn)測試,其結(jié)構(gòu)見圖1。(2)聯(lián)合taut-leg聚合脂系泊系統(tǒng),應(yīng)用該技術(shù),第二代/第三代低成本鉆機(jī)經(jīng)過改造可以取代高-空氣壓縮機(jī)控制單元成本鉆機(jī),研究預(yù)測可減少鉆井成本30% ~ 50%?？刂乒芫€、隔水管防噴器柔性接頭(3)在油田開發(fā)階段,便于維修井口和鉆部分-壓艙閥調(diào)整井,并且由于增加相當(dāng)?shù)你@井船能力,所以全部塑料組件克彎 曲加強(qiáng)桿ABS結(jié)構(gòu)單元鉆修井作業(yè)由低成本鉆井船和井控設(shè)備來完成，研可伸縮性套管可伸縮性套管接頭究預(yù)測修井成本可減少30% ~ 60% ,鉆完井成本可海床連接頭降低20% ~40%。表層套管-(4)ABS生產(chǎn)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多口井共享- -個(gè)ABS圖1人造海床系統(tǒng)1.3.2 油田開發(fā) 人造海床觀念適合油田早期生單元,并且大大減少浮式軟管的長度和溢流保護(hù)器,產(chǎn)開發(fā)和小油田的生產(chǎn)開發(fā),通過使用Atlantis公司節(jié)約成本。同時(shí)利用隔水管塔,有利于深水油田早的永久水下安裝裝置,可滿足多口井共享一個(gè)ABS期開發(fā)和合理經(jīng)濟(jì)開發(fā)小邊際油田和偏遠(yuǎn)袖珍型單元,作為一種井塔(圖2),不僅能使用淺水水下井:未知地質(zhì)構(gòu)造區(qū)塊深水油田。2.2水中 防噴口、采油樹,便于修完井作業(yè),而且還能在油田生產(chǎn)深水鉆井的挑戰(zhàn)性'”是位于泥線上的海底防中連接浮式軟管,大大減少浮式軟管的長度和溢流噴器組。從井控方面看,該結(jié)構(gòu)局限性表現(xiàn)為:防噴保護(hù)器,增加其安全性,保證在惡劣環(huán)境下作業(yè)。器關(guān)井時(shí)間足以允許部分流體在隔水管中流動(dòng),長時(shí)間的壓井和節(jié)流管線加大了摩擦損失、甚至?xí)＜熬?防噴器組件承受著過渡熱力學(xué)作用、易發(fā)生損壞,增加了鉆機(jī)的非生產(chǎn)性時(shí)間。為減少防噴器中國煤化工構(gòu)水面防噴器組和高壓MH隔水管損壞時(shí)在泥線處或.CN MH G而應(yīng)用ABS人造海圖2人造海床開發(fā)典型 圖床，只需要能把輕型防噴器下人水中,具有水下防噴針對偏遠(yuǎn)小油田的開發(fā),人造海床觀念又派生器和水上防噴器的優(yōu)點(diǎn)，避免淺層氣和泥線處低溫一種技術(shù)隔水管塔,如圖3所示,該技術(shù)通過柔性接高壓對海底設(shè)備的影響。110石油鉆采工藝2007 年4月(第29卷)第2期田,鉆孔揭示純天然氣層厚56m,含氣構(gòu)造面積603人造海床系統(tǒng)施工方案km2 ,預(yù)計(jì)可采儲(chǔ)量(1133 ~1699)x10* m'。首次在人造海床系統(tǒng)單元施工大概要花費(fèi)3~5d,該中國領(lǐng)域海內(nèi)發(fā)現(xiàn)的深海氣田,也是迄今所發(fā)現(xiàn)的施工作業(yè)需要2艘拖輪輔助施工，整個(gè)施工過程主最大氣田之一-。要分5個(gè)步驟。4.4 中國海洋油田服務(wù)有限公司引進(jìn)該技術(shù)(1)鉆表層,下0508mm套管,使用裝有纜繩的ADTH公司已于2005年10月與中國海洋石油拖輪拖ABS單元到平臺(tái)附近待命。有限公司下屬的中國油田服務(wù)有限公司(COSL)簽(2)使用另外一艘預(yù)裝有纜繩拖輪,連接ABS署了最后的協(xié)議,根據(jù)協(xié)議,COSL將投資900萬美單元另一個(gè)方向,靠反作用力就位。元,購買挪威ADTH公司提供人造海床技術(shù)設(shè)備在(3)使用ROV分別在兩纜繩兩端裝鎖鏈,垂直一定區(qū)域內(nèi)的專有使用權(quán),所購買的這套設(shè)備將用方向依靠其重力,水平方向通過拖輪拉力定位。于中國南海及- -些亞太國家,包括澳大利亞。(4)下可伸縮套管管串,通過ROV回接海床，4.5南海深水小 邊際油田以及偏遠(yuǎn)袖珍型未知地打壓測試,釋放纜繩和鎖鏈。質(zhì)構(gòu)造區(qū)塊油田的開發(fā)(5)下防噴器和隔水管到ABS單元上,繼續(xù)下南海東部海域存在一定數(shù)量的邊際構(gòu)造,相信步作業(yè)。隨著對南海深水領(lǐng)域開發(fā)的進(jìn)--步認(rèn)識(shí),在深水中也將有一定數(shù)量的小/邊際油田以及偏遠(yuǎn)袖珍型未4應(yīng)用前景展望知地質(zhì)構(gòu)造區(qū)塊油田,而這些區(qū)塊單獨(dú)開發(fā)不具備4.1 世界深水勘探項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益,最大可能是利用鄰近已有生產(chǎn)平臺(tái)及設(shè)隨著世界各國對資源需求的增加及陸上和海上備,這就意昧著采用淺水衛(wèi)星水下井口結(jié)合人造海淺水區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)難度的增大,世界油田勘探作業(yè)不床技術(shù)具有較大應(yīng)用前景。斷擴(kuò)大,在100多個(gè)海上油氣勘探的國家中,有5結(jié)論50%國家正在對深水進(jìn)行勘探。而目前全球只有20個(gè)作業(yè)公司涉足深水鉆井，據(jù)估計(jì)，也只有65艘人造海床技術(shù)實(shí)現(xiàn)了淺水設(shè)備在深水中勘探和鉆進(jìn)水深1500 m的鉆井船,其中半潛式有41艘。開發(fā)應(yīng)用,從而大大降低作業(yè)成本，便于維修井口和中海油田服務(wù)公司有3艘水深能力在400 ~500 m開發(fā)邊際小油田，同時(shí)避免了淺層氣和泥線處低溫半潛式鉆井船，有望應(yīng)用人造海床技術(shù)在南海深水高壓對海底設(shè)備影響等安全問題，并且緩解了深水區(qū)域開發(fā)作出貢獻(xiàn)。勘探開發(fā)與鉆井船數(shù)量有限的矛盾,具有廣闊的應(yīng)4.2國內(nèi) 深水勘探開發(fā)用前景。隨著南海深水區(qū)塊勘探和開發(fā),人造海床國內(nèi)在深水勘探領(lǐng)域的技術(shù)一直沒有取得突技術(shù)不斷的成熟和完善,筆者相信該技術(shù)觀念在南破,主要面臨挑戰(zhàn)是鉆井船能力有限，國內(nèi)海洋石油中國深水勘探和開發(fā)有望得到很好應(yīng)用和發(fā)展。鉆井的工作水深-般未超過500 m,鉆井設(shè)備鉆深參考文獻(xiàn):能力一般未超過6000m。離當(dāng)前世界最深水工作[1]《深水鉆井技術(shù)譯叢》編委會(huì).深水鉆井技術(shù)譯叢水深超過3000 m;鉆井裝備鉆深能力高達(dá)11000 m[M].天津塘沽:中海油田服務(wù)有限公司,2004 - 12.[2] 林威.哈斯基發(fā)現(xiàn)南海深水天然氣中海油股價(jià)升5.有明顯的差距。7% [ EB/OL]. [2006 - 06 - 16] htp://www. cs. com.4.3南海深水石油 天然氣開發(fā)潛力巨大cn/ news1. j. com. cn/ news/0000527319001. html.2002年9月23日2),中國海洋石油開始面向[3] 徐海,李潔尉.我國南海北部深水區(qū)首次發(fā)現(xiàn)大氣田國外公司公開招商,招商區(qū)塊位于中國南海的12個(gè)[ EB/OL]. [2006 - 06 - 23 ] htp://www. chinainfo.中深水區(qū)塊,這些區(qū)塊為新的勘探領(lǐng)域，公司從未在中國煤化工2_ 139515. html.此水深進(jìn)行過有針對性的勘探活動(dòng)。參與招商的[4]MHCNMHGAlantis tehnlogy[J].12個(gè)深水區(qū)總面積約7.6x 10* km2 ,水深為300 ~2000 m。截至2006年8月] ,已經(jīng)成功簽定8個(gè)合(收稿日期2006 -09 -08)同。今年[“國內(nèi)第1口深水探井荔灣3-1-1的在[編輯薛改珍]南海北部水深1500 m的白云凹陷深水區(qū)發(fā)現(xiàn)大氣