深海油田開(kāi)發(fā)工程技術(shù)及裝備研究

深海油田開(kāi)發(fā)工程技術(shù)及裝備研究

1我國(guó)海上油田開(kāi)發(fā)的展望最近，中國(guó)的中石油、石化和鄭和公司都提出了“向海洋石油重要”的問(wèn)題。我國(guó)石油消費(fèi)快速增長(zhǎng),2004年凈進(jìn)口量達(dá)1.515億噸,已成為全球第二大石油消費(fèi)國(guó),對(duì)外依存度達(dá)到了37.85%。預(yù)計(jì)到2010年我國(guó)石油需要將增至3.5億噸,缺口約1.5億噸,對(duì)外依存度將進(jìn)一步增至43%。為了提高我國(guó)石油的自給程度,除大力開(kāi)發(fā)陸上油田之外,還需要充分挖掘深海擁有豐富油氣資源的潛力,“向深海進(jìn)軍”、“向深海要油”。我國(guó)海上油田的開(kāi)發(fā),雖然至今已有近40年的歷史。但是,基本上是在灘海、淺海、近海開(kāi)發(fā)油田。目前,國(guó)際上通常是將400m以?xún)?nèi)水深劃作常規(guī)水深,400～1500m水深劃為深水,超過(guò)1500m稱(chēng)為超深水。由于我國(guó)的海上油田開(kāi)發(fā)一般均在常規(guī)水深范圍之內(nèi),因此,深水以及超深水的油田開(kāi)發(fā)工程技術(shù),對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō),尚屬空白,需要我們自主地去創(chuàng)新。國(guó)外的深海石油鉆采已創(chuàng)造了2964.8m(9727ft)工作水深的記錄,他們有不少技術(shù)、裝備,值得我國(guó)借鑒。但是,我國(guó)海域遼闊,海況千差萬(wàn)別,水深也有差異;我國(guó)擁有自己設(shè)計(jì)制造海洋石油裝備的優(yōu)勢(shì);并已積累了自己的開(kāi)發(fā)海上油田的經(jīng)驗(yàn)。因此,如何針對(duì)我國(guó)深海海域的特點(diǎn),發(fā)揮我國(guó)已有的設(shè)計(jì)建造能力的優(yōu)勢(shì),運(yùn)用我國(guó)已掌握的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),在“消化”國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、裝備的基礎(chǔ)上,自主創(chuàng)新,創(chuàng)造性地研究出具有中國(guó)特色的深海油田開(kāi)發(fā)工程技術(shù)及裝備,就成為“向深海進(jìn)軍”的重要課題了。本文擬圍繞以下四方面問(wèn)題進(jìn)行分析,并提出筆者自己的看法及建議。即:油氣采集處理和儲(chǔ)運(yùn)的裝備組合方案的選擇,浮式移動(dòng)型鉆采平臺(tái)形式的選擇,以及井口裝置和采油樹(shù)的類(lèi)型的選擇,和深海浮式鉆井用水下設(shè)備與升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償設(shè)備等。2“深入海底油”的必要性(1)海底大陸架水域面積地球表面積5.11億km2,其中海洋面積占70.9%。全球海洋平均深度為3730m,而其中水深在3000～6000m的就占了海洋總面積的73.83%。但是,水深在200m以?xún)?nèi)的近海大陸架水域面積,卻僅僅占了海洋總面積的7.49%。這種懸殊對(duì)比的客觀存在,決定了要大力向深海找資源。(2)世界最寬的石油生產(chǎn)海洋中蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。目前,世界上已在海上發(fā)現(xiàn)了油氣田1600多個(gè),僅其中已投產(chǎn)的200多個(gè)油氣田,年產(chǎn)量即達(dá)到12億噸,約占世界石油總產(chǎn)量的1/3。但應(yīng)該指出的,目前已探明的海洋石油儲(chǔ)量的80%以上均是在水深500m以?xún)?nèi),而水深大于500m的大面積海洋中的油氣資源,約占全球海上的44%,尚有待探明。(3)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀近年來(lái),全球的海洋石油主要是向深海發(fā)展,僅2001年一年內(nèi),全球在水深超過(guò)1000m的海域里的探井?dāng)?shù)就多達(dá)130口。據(jù)估計(jì),在2001～2007年,全世界投入的海洋油氣田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目將有434個(gè),其中水深大于500m的深海項(xiàng)目占到了48%。還有22%的項(xiàng)目屬于水深大于1200m者。目前,全球約有60多個(gè)國(guó)家從事深海油氣勘探,且已發(fā)現(xiàn)了33個(gè)超過(guò)5億桶的深水巨型油氣田。因此,“向深海要油”是大勢(shì)所趨。(4)深水油氣勘探開(kāi)發(fā)必要性與迫切性我國(guó)南海多達(dá)200萬(wàn)km2的海域,它是世界上四大海洋油氣聚集中心之一。我國(guó)南海石油儲(chǔ)量約有230億～300億噸,天然氣338萬(wàn)億m3,其中70%在深水。我國(guó)有300m水深以上的海域153.7萬(wàn)km2,而目前只勘探了16萬(wàn)km2,基本上還都沒(méi)有進(jìn)行勘探。為此中海油總公司已感到深海油田勘探開(kāi)發(fā)的必要性與迫切性,正在南海的1.9萬(wàn)km2的深海海域開(kāi)始了勘探作業(yè)。形勢(shì)表明:深海油氣資源勘探開(kāi)發(fā),必將成為我國(guó)未來(lái)的海洋石油的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。3油氣采集處理及儲(chǔ)存深海油田的開(kāi)發(fā)工程涉及到將分布在各個(gè)井口的油氣集合到一起,并進(jìn)行油氣分離、脫水及凈化水等生產(chǎn)處理,然后,還要儲(chǔ)存起來(lái),適時(shí)地運(yùn)送到海岸上。這一個(gè)油氣采集處理及儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中所需要的設(shè)備有哪些;它們應(yīng)該怎樣組合;國(guó)外現(xiàn)有哪幾種組合方案;結(jié)合我國(guó)具體情況,我國(guó)深海應(yīng)選擇哪種方案。這一連串的問(wèn)題,本文將在下面敘述。3.1在國(guó)外，對(duì)幾種組合方案進(jìn)行了分析(1)全海式自然平臺(tái)WHXT+TLP+FPSO/FSO+ST(水下井口及采油樹(shù))+(張力腿平臺(tái))+(浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪或浮式儲(chǔ)油輪)+(穿梭油輪)這種方案的特點(diǎn)是分布在各口井的油氣,由水下井口及采油樹(shù),經(jīng)集輸管道收集到張力腿平臺(tái)上,再輸送到儲(chǔ)油輪(FSO)或生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO)上,然后,由穿梭油輪運(yùn)到海岸上。由于原油的生產(chǎn)處理完全是在海上進(jìn)行,運(yùn)送到岸上的已經(jīng)是達(dá)到合格質(zhì)量的原油,故稱(chēng)作全海式。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是兼具鉆井、采油、油氣水分離等生產(chǎn)處理以及儲(chǔ)存和外運(yùn)等多種功能。但采用的張力腿平臺(tái),我國(guó)是空白。(2)儲(chǔ)油輪+穿透齒輪WHXT+SP+FPSO/FSO+ST(水下井口及采油樹(shù))+(半潛式平臺(tái))+(浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪或浮式儲(chǔ)油輪)+(穿梭油輪)這種方案的裝備組合,基本上與第一種組合方案相同,只是將TLP改換成SP。這種組合方案目前已成為在深海油田開(kāi)發(fā)工程技術(shù)方面已居于世界領(lǐng)先地位的巴西所采用的主要方案,已成功地用于水深2000m的深海海域。巴西在深海油田開(kāi)發(fā)中已擁有18艘SP和13艘FPSO;我國(guó)有5艘SP。(3)fdpp組合法這種裝備組合方案的特點(diǎn)是不采用FPSO及ST,而是將原油直接通過(guò)海底管線(xiàn)輸送到岸上。這種組合方案的簡(jiǎn)化表達(dá)形式為:WHXT+FDPP+SPL(水下井口及采油樹(shù))+(浮式鉆采平臺(tái))+(海底管線(xiàn))這種組合方案主要應(yīng)用于美國(guó),因?yàn)槊绹?guó)在2001年之前曾頒布過(guò)法規(guī),限制使用FPSO。由于美國(guó)在墨西哥灣建成了干線(xiàn)和支線(xiàn)縱橫交錯(cuò)的非常發(fā)達(dá)的海底管網(wǎng),因而采用這種裝備組合方案。他們?cè)谶@種組合方案中,采用的FDPP既可用以鉆井,又可用來(lái)進(jìn)行油氣水生產(chǎn)處理,且形式多樣,有張力腿平臺(tái)、半潛式平臺(tái),還有柱筒式平臺(tái)(SPAR)。但以SPAR占大多數(shù),在墨西哥灣SPAR建成約15座。(4)浮式鉆井與油氣水處理生產(chǎn)聯(lián)合裝置WHXT+FPDSO+ST(水下井口及采油樹(shù))+(浮式生產(chǎn)鉆井聯(lián)合裝置)+(穿梭油輪)這種裝備組合的特點(diǎn)是運(yùn)用了浮式鉆井與油氣水處理生產(chǎn)的聯(lián)合裝置(FPDSO),這樣就進(jìn)一步擴(kuò)大了浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO)的功能,使它除了能夠進(jìn)行油氣水處理及儲(chǔ)存和裝卸原油之外,還可以進(jìn)行鉆井。這種FPDSO聯(lián)合裝置已于2001年在巴西的1200m水深的海域進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),可望成為一種多功能的新型深海鉆井及油氣采集處理和儲(chǔ)運(yùn)的聯(lián)合裝備。(5)梭齒輪組合這種裝備組合方案是由海底工作盒SWE(Subseaworkenclosure)和撓性出油管線(xiàn)FPL(FlexiblePipelines)以及浮式儲(chǔ)油輪FSO和穿梭油輪ST等組成,它的簡(jiǎn)化表達(dá)形式為:SWE+FPL+FSO+ST(海底工作盒)+(撓性出油管)+(浮式儲(chǔ)油輪)+(穿梭油輪)這種方案通過(guò)連結(jié)器,將分離出的原油經(jīng)撓性出油管,輸送到浮式儲(chǔ)油輪上,適時(shí)由穿梭油輪運(yùn)送到海岸上。這種組合方案的關(guān)鍵裝備是海底工作盒(SWE),它通過(guò)底座固定于海底,盒內(nèi)設(shè)有水下井口裝置及采油樹(shù)和采油管匯(包括有輸油管線(xiàn)、試井及配氣或氣舉管線(xiàn)等)以及油氣分離器和輸油泵等。若具有建造中心采油平臺(tái)的條件時(shí),也可將分離出的原油輸送到中心平臺(tái)。這種方案的海底工作盒一般重量可達(dá)400t。3.2全要素配套的whx+sdpp+fpso+st解決路徑根據(jù)對(duì)上述國(guó)外現(xiàn)有五種組合方案的分析,結(jié)合我國(guó)南海深水海域的特點(diǎn),筆者提出我國(guó)深海石油鉆采裝備的組合方案的表達(dá)式為:SWHXT+SDPSO+ST(水下井口及采油樹(shù))+(半潛式鉆采平臺(tái)與生產(chǎn)儲(chǔ)油輪聯(lián)合裝置)+(穿梭油輪)這種組合方案是吸取上述第四方案的優(yōu)點(diǎn),將浮式鉆采平臺(tái)與生產(chǎn)儲(chǔ)油輪聯(lián)合起來(lái),擴(kuò)大生產(chǎn)儲(chǔ)油輪的功能。但是不采取第四方案中的張力腿鉆井平臺(tái)的措施,而是以半潛式鉆采平臺(tái)代替。筆者提出此建議是基于以下幾點(diǎn):(1)我國(guó)具有較強(qiáng)的建造FPSO的能力。目前我國(guó)擁有12艘FPSO,居世界第四,其中8艘均系我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的,而且在上海外高橋造船有限公司,正在建造著月加工19萬(wàn)桶合格原油、儲(chǔ)油量200萬(wàn)桶、滿(mǎn)載吃水20m的世界領(lǐng)先的30萬(wàn)噸的FPSO。另有二艘10萬(wàn)噸FPSO在大連及山東北海船廠(chǎng)建造。這充分表明我國(guó)完全可以建造這種裝備。(2)我國(guó)已有一定的建造SDP的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)有SDP五艘,其中《勘探三號(hào)》是由我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的,積累了一定經(jīng)驗(yàn),其它4艘均系由國(guó)外引進(jìn),其中《南海二號(hào)》是1978年引進(jìn)的,目前仍在工作,我國(guó)已積累了豐富操作經(jīng)驗(yàn)。(3)有利于分步實(shí)施方案穩(wěn)步前進(jìn)。筆者建議此方案可分三步實(shí)施。第一步先不建造聯(lián)合的SDPSO裝置,而是運(yùn)用我國(guó)已有經(jīng)驗(yàn),分別單獨(dú)建造半潛式鉆采平臺(tái)(SDPP)和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO),實(shí)現(xiàn)WHXT+SDPP+FPSO+ST的裝備組合方案。第二步在開(kāi)展科研的基礎(chǔ)上,再自行設(shè)計(jì)、建造出半潛式鉆井平臺(tái)與浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪的聯(lián)合裝置(SDPSO)。第三步再進(jìn)行創(chuàng)新,使半潛式平臺(tái)不僅具有鉆井功能,并且完井后,能夠撤離,移至其它海域鉆井進(jìn)行重復(fù)使用。至于集油功能則可通過(guò)創(chuàng)新,研制出自水下井口采油樹(shù)輸送油氣至生產(chǎn)儲(chǔ)油輪上的一套設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。4大型海上石油鉆孔設(shè)備的形狀選擇在深海石油鉆采裝置的組合方案中,其核心裝備是移動(dòng)式深海采油裝置MOPU(MobileoceanProductionunit)。4.1現(xiàn)有的國(guó)外主要形式如下(1)浮箱+甲板它可以兼做鉆井及采油平臺(tái),還可以起重和鋪設(shè)海底管線(xiàn),功能齊全。它由中部支柱支持上部甲板,由底部浮箱實(shí)現(xiàn)沉浮。因浮箱沉于較深海水中,再加上錨泊系統(tǒng),故穩(wěn)定性好。至2002年底,全世界工作水深在1829m(6000ft)以上的已有31艘,在水深2286m(7500ft)以上的已有16艘,最深的工作水深已達(dá)3048m(10000ft)。(2)張力腰平臺(tái)的穩(wěn)定性它兼有鉆井及采油功能,它由置于水下的浮力艙上的框架支撐著上部甲板及組塊,在浮力艙的下端有鋼管制成的張力腿,將平臺(tái)固定于海底,因而穩(wěn)定性及安全可靠性均佳。隨水深的增加只是將張力腿延長(zhǎng),故造價(jià)對(duì)水深并不敏感,這是它適用于超深水的最大優(yōu)勢(shì)。這種平臺(tái)在墨西哥灣應(yīng)用最多,共約有20座。而我國(guó)尚屬空白。(3)不倒翁平臺(tái)不穩(wěn)定浮心的平臺(tái)柱筒式平臺(tái)是由上部甲板及組塊、柱筒式浮體、系泊纜、頂部浮筒式井口立管、懸鏈?zhǔn)搅⒐?外輸)和海底樁基礎(chǔ)等組成。它在浮體下部的壓載調(diào)節(jié)下,致使浮心高于平臺(tái)重心,形成“不倒翁”。再加上錨泊系統(tǒng)的牽制,因而可使平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)。這種平臺(tái)因柱筒內(nèi)可儲(chǔ)油,故既可用于鉆井、修井,又可進(jìn)行采油生產(chǎn)及儲(chǔ)油。該平臺(tái)用于超深水時(shí),造價(jià)比張力腿平臺(tái)有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前,這種柱筒式平臺(tái),全世界共有15座,主要集中在墨西哥灣,我國(guó)沒(méi)有。(4)fpso能力和儲(chǔ)油能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)它是將集油計(jì)量、油氣水處理、儲(chǔ)油、裝卸運(yùn)輸?shù)裙δ芫谟洼喩蠈?shí)現(xiàn)的裝置,簡(jiǎn)稱(chēng)為FPSO。與上述三種平臺(tái)相比,更具有較大的處理能力和儲(chǔ)油能力,并可通過(guò)改裝超級(jí)油輪實(shí)現(xiàn)建造周期短,投資少,甲板上操作空間大,設(shè)備利用率高,輸出原油成本低,經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)越性,目前這種FPSO在世界上共有約67艘,已占到全球移動(dòng)式深海采油裝置(MOPU)總數(shù)的53.6%。當(dāng)前世界最大的FPSO“Agbam”號(hào),載重量40萬(wàn)噸,工作水深1500m。而我國(guó)已擁有12艘FPSO,居世界第4位,但最大工作水深為105m,屬常規(guī)水深。4.2在張力視頻平臺(tái)與柱筒式平臺(tái)(1)首選半潛式平臺(tái),在我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的《勘探三號(hào)》基礎(chǔ)上,運(yùn)用已有經(jīng)驗(yàn),加深工作水深,擴(kuò)大甲板面積,設(shè)計(jì)和建造出兼具鉆井和采油的能夠用于深海的半潛式鉆采平臺(tái),并以此為起點(diǎn),按照前文提出的“三步走”的設(shè)想,逐步實(shí)現(xiàn)建成半潛式平臺(tái)與FPSO的聯(lián)合裝置。(2)同時(shí)開(kāi)展張力腿平臺(tái)與柱筒式平臺(tái)的科研工作,進(jìn)行水池中的模型試驗(yàn),甚至深水海域中的工業(yè)試驗(yàn),直至試驗(yàn)成功,再著手進(jìn)行設(shè)計(jì)與建造,以為我國(guó)向超深海找油準(zhǔn)備核心裝備。因?yàn)檫@兩種形式的平臺(tái),工作水深越深越有利,更適用于超深水。(3)通過(guò)科研、設(shè)計(jì)、試驗(yàn),當(dāng)條件成熟時(shí),在張力腿平臺(tái)與柱筒式平臺(tái)兩種形式中,可考慮優(yōu)先選柱筒式平臺(tái)進(jìn)行建造。尤其是其中的桁架與柱筒兩者混合的形式,更可作為首選。因?yàn)橹彩秸呖蓛?chǔ)油,功能更全,且造價(jià)在超深水比張力腿平臺(tái)要低,而若采用部分桁架取代中部柱筒,則造價(jià)更低,且水流阻力減少。5選擇水井和采礦樹(shù)的類(lèi)型井口及采油樹(shù)是鉆井時(shí)井口和防噴器以及采油時(shí)井口和采油樹(shù)的總稱(chēng),(又可統(tǒng)稱(chēng)為井口裝置)。這個(gè)裝備涉及到下面幾方面的問(wèn)題。5.1海底相對(duì)于海底單一設(shè)施ro3目前海洋鉆井及采油,其井口裝設(shè)的位置有:(1)水下井口位于水下海底,鉆井時(shí)的防噴器BOP(Blowoutpreventer)及采油時(shí)的采油樹(shù)XT(X-tree)均裝設(shè)在海底井口上。完井后及遇到緊急情況時(shí),水面船易撤離。(2)水中井口裝設(shè)在水中浮體上,浮體與水上平臺(tái)用柔性纜繩相連。BOP重量由浮體承擔(dān)。完井后及遇緊急情況時(shí),水上的平臺(tái)可及時(shí)撤離。但技術(shù)不夠成熟,只是由挪威ATLANTIS公司在海上完成了工業(yè)試驗(yàn)。(3)水面井口裝設(shè)在水面上,BOP及XT的維修保養(yǎng)方便,但完井后及遇緊急情況時(shí),水面上的平臺(tái)不易撤離。5.2防噴器及管口內(nèi)固結(jié)器內(nèi)結(jié)合式平臺(tái)內(nèi)保水管網(wǎng)內(nèi)固定模式一般深海多采用水下井口,井口盤(pán)上裝設(shè)有套管頭組,用于懸掛不同直徑的套管;在其上是防噴器組,包括有多個(gè)液壓防噴器,如裝設(shè)有閘板式及萬(wàn)能防噴器等,防噴器組與套管頭組用液壓聯(lián)接器相連,以便于完井后解脫,將防噴器換成采油樹(shù)。為了適應(yīng)在海浪作用下,平臺(tái)的升沉及搖擺運(yùn)動(dòng),組合型隔水導(dǎo)管上連結(jié)有球形撓性接頭及伸縮隔水導(dǎo)管。組合型隔水導(dǎo)管與防噴器組也用液壓連結(jié)器相連,以便于在出現(xiàn)緊急情況時(shí),從該處脫開(kāi),水上平臺(tái)容易撤離。目前,這套設(shè)備在國(guó)外如美國(guó)Vetco公司等均已有定型產(chǎn)品,我國(guó)由上海海洋石油局技術(shù)裝備研究院研制成功的一套設(shè)備,曾成功地用于《勘探一號(hào)》浮式鉆井船上。5.3田相同的田相同若采用水面井口,則其裝設(shè)的采油樹(shù)與陸上油田相同,這里不再贅述。因水中井口目前技術(shù)尚不夠成熟,故當(dāng)前深海大多采用水下井口,對(duì)于水下井口的采油樹(shù),常可劃分為兩種類(lèi)型。(1)管頭及油管粘連結(jié)單井濕式采油樹(shù)可以通過(guò)導(dǎo)向架,由水上平臺(tái)送至海底與套管頭及油管相連結(jié)。若為多井,則濕式采油樹(shù)安裝在多個(gè)井口在一起的海底基盤(pán)上。若還有衛(wèi)星井在其附近時(shí),也可通過(guò)輸油管連結(jié)部分,將衛(wèi)星井的原油送至此基盤(pán),一并采油。(2)管道口的安裝即采油樹(shù)及其輔助設(shè)備均放在保持一個(gè)大氣壓與海水隔絕的密閉室內(nèi)(又稱(chēng)為井口室)。井口室的上端向上傾斜的引管口,為引出輸油管及引入電纜和液壓管線(xiàn)的通孔,要求有很好的密封裝置;上端中部有個(gè)杯狀接合門(mén),與維修艙連結(jié)。維修人員從水上乘坐維修艙沉至海底,經(jīng)井口室的接合門(mén),進(jìn)入井口室,進(jìn)行維修工作。目前,海底井口室及維修艙,在我國(guó)均屬空白。5.4中國(guó)提取深水和采井的建議(1)工程總費(fèi)用比較因?yàn)閺募夹g(shù)上的可行性分析,無(wú)論是修井作業(yè),還是維護(hù)保養(yǎng),深海采用水下井口均能滿(mǎn)足要求。從經(jīng)濟(jì)方面分析,對(duì)于單井,水面井口的完井工程總費(fèi)用,大約是水下完井的3.8～4.0倍;而對(duì)多井(叢式井),則是1.2～1.8倍。這是在同樣工作水深、同樣開(kāi)采期、同樣折舊率之下的對(duì)比。顯見(jiàn)水下井口有著較大的優(yōu)越性。對(duì)于水中井口因其特別適用于配套半潛式平臺(tái),故也可以考慮自挪威ADTH公司引進(jìn)其ABS(AtlantisBouyancySystem)浮筒與我國(guó)的半潛式平臺(tái)配套,進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn),探索成功后,再作為成熟技術(shù)應(yīng)用。(2)方向2:水下設(shè)施裝置+合成油氣劑因?yàn)閺募夹g(shù)上來(lái)說(shuō),我國(guó)已有多個(gè)廠(chǎng)家能生產(chǎn)壓力高達(dá)15000lbf/in2(103.42MPa)的水下井口裝置(含油管頭及采油樹(shù));另外,在水下設(shè)備及構(gòu)件的犧牲陽(yáng)極防腐技術(shù)方面,我國(guó)多年來(lái)已積累了一定經(jīng)驗(yàn)。再?gòu)慕?jīng)濟(jì)分析來(lái)看,按照前面同樣的對(duì)比方法,干式采油樹(shù)總工程費(fèi)用與濕式采油樹(shù)的比值,對(duì)于單井是5.8～6.0倍,多井是6.10～6.30倍。顯然,干式采油樹(shù)的投資過(guò)高,不宜采用。(3)全套設(shè)備研制成功鑒于我國(guó)在自行建造《勘探一號(hào)》鉆井船時(shí),已研制成功全套設(shè)備。因此,建議以此類(lèi)全套設(shè)備為基礎(chǔ),吸取以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和制造經(jīng)驗(yàn),結(jié)合工作水深,進(jìn)行改進(jìn)即可。6解決升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償問(wèn)題深海選用的鉆采平臺(tái)無(wú)論是半潛式還是張力腿式或柱筒式,均屬浮式鉆井裝置。它在海上鉆井時(shí),由于海浪的升沉,將推動(dòng)平臺(tái)也產(chǎn)生升沉運(yùn)動(dòng)。為了消除升沉運(yùn)動(dòng)給鉆采作業(yè)帶來(lái)的不利影響,必須解決對(duì)升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償問(wèn)題。至于海浪搖擺運(yùn)動(dòng),錨泊系統(tǒng)已基本上可以解決浮體的定位問(wèn)題;而且中海油正在購(gòu)置《海洋石油299》動(dòng)力定位船,我國(guó)還可以進(jìn)一步研制動(dòng)力定位先進(jìn)技術(shù)裝備,本文不擬詳述。6.1浮式鉆井平臺(tái)、比射線(xiàn)儀觀測(cè)系統(tǒng)組成深海浮式鉆井時(shí),井內(nèi)鉆桿隨平臺(tái)、井架、大鉤而上下升沉,若升沉運(yùn)動(dòng)的位移超過(guò)一定界限,則井底的鉆頭會(huì)隨鉆桿向上運(yùn)動(dòng),而脫離井底,以至不能正常鉆井。為了解決這一問(wèn)題,需在平臺(tái)上裝設(shè)鉆桿升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置DSC(DrillingStringCompensator)。目前已有的為:(1)游動(dòng)滑車(chē)與大鉤間裝設(shè)的鉆桿升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置圖1(a)給出的是美國(guó)維高(Vetco)公司生產(chǎn)的這種類(lèi)型的DSC。它的工作原理如圖1(b)所示,當(dāng)雙液缸中的液體壓力Pc能夠平衡整個(gè)鉆桿重量Q(若每米鉆桿重量為q,鉆桿長(zhǎng)度為L(zhǎng),則Q=qL)與鉆頭給地層的鉆壓Wb之差時(shí),則大鉤上的懸重即為液缸中液體作用在活塞上的壓力2PcA(A為活塞面積)所支持,即2PcA=Q-Wb=qL-Wb(1)這時(shí),雙液缸的缸體因與游動(dòng)滑車(chē)連結(jié),而隨井架及平臺(tái)做升沉運(yùn)動(dòng),但因液缸中的活塞與活塞桿連接在大鉤上,基本上不隨液缸缸體運(yùn)動(dòng),故即可實(shí)現(xiàn)對(duì)升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償,保持井內(nèi)鉆桿及井底鉆頭的運(yùn)動(dòng)位移在允許范圍內(nèi),從而進(jìn)行正常鉆井。當(dāng)然,這時(shí)的2PcA應(yīng)略低于(Q-Wb)。我國(guó)《勘探一號(hào)》浮式鉆井船上應(yīng)用的是自行設(shè)計(jì)與建造的,類(lèi)似如圖1(a)所示;而引進(jìn)國(guó)外的《南海二號(hào)》半潛式平臺(tái)應(yīng)用的如圖1(c)所示,是由美國(guó)NL謝弗爾公司生產(chǎn)的。(2)天車(chē)上裝設(shè)的鉆桿升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器如圖2所示,采用浮動(dòng)天車(chē),即天車(chē)滑輪及其上懸重均由雙液缸所支持,但天車(chē)滑輪又可沿天車(chē)的垂直軌道運(yùn)動(dòng),于是相對(duì)來(lái)說(shuō),當(dāng)天車(chē)的垂直軌道隨井架、平臺(tái)升沉運(yùn)動(dòng)時(shí),則天車(chē)的滑輪可保持無(wú)垂直方向的位移,從而實(shí)現(xiàn)鉆桿升沉運(yùn)動(dòng)的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償類(lèi)型我國(guó)尚未使用過(guò)。(3)死繩上裝設(shè)的鉆桿升沉運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償裝置如圖3所示,它是由死繩上的傳感裝置將死繩拉力的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào),指令儲(chǔ)能器上的閥動(dòng)作,改變儲(chǔ)能器中壓力,調(diào)節(jié)活塞兩端的壓差,推動(dòng)活塞及與活塞桿相連的動(dòng)滑輪組,沿框架內(nèi)的軌道左右移動(dòng)