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十三五”时期我国深水油气装备制造能力跃居世界先进水平

 

1月28日,记者从中国海洋石油集团有限公司获悉,5年来,经过不懈努力、共同奋斗,我国海洋石油事业发展取得历史性成就,以深水半潜生产平台、FPSO(浮式储卸油装置)系统总体集成技术、中心管汇等水下生产系统为代表的深水油气装备制造能力跃居世界先进水平。

中国海油董事长、党组书记汪东进表示,“十三五”期间,中国海油深入贯彻落实“海洋强国”战略,以加大国内油气勘探开发为引领,不断推动我国海洋石油工业快速发展,持续深化关键技术攻关,提升自主科技创新能力,在海洋工程装备规模、作业能力、竞争力和深水油气装备制造能力等方面实现了跨越式突破,为保障国家能源安全作出重要贡献。

从浅入深:深水半潜平台制造实现全新突破

深海,是未来全球油气资源的重要接替区。据统计,全球超过70%的油气资源蕴藏在海洋之中,其中44%来自深海。2014年8月,我国首个千亿级自营深水大气田——陵水17-2气田横空出世,打开了一扇通往深水油气“宝藏”的大门。

深海油气开发,除了风险和投入呈几何倍数递增外,装备制造是关键瓶颈。只有自主掌握深水装备制造技术,才能真正拥有深水开发的主动权。

作为我国最大的海上油气生产商,早在“十二五”时期,中国海油便斥巨资打造了“五型六船”深水舰队,实现了深海钻探能力从300米到3000米水深的巨大跨越,然而用于深水油气田开发的生产装备建造仍停留在300米以内水深范围。

“十三五”期间,中国海油决定将半潜生产平台等典型深水装备制造技术作为重点发展方向,对关键核心技术持续攻关。

近日,从中国海油传来喜讯,由我国自主研发建造的全球首座十万吨级深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站在山东烟台交付启航,标志着我国深水油气田开发能力和深水海洋工程装备制造技术取得重大突破,对提升我国海洋资源开发能力、保障国家能源安全和支撑海洋强国战略具有重要意义。

图为“深海一号”能源站交付启航

 

中国海油陵水17-2气田开发项目总经理尤学刚告诉记者,“深海一号”能源站实现3项世界级创新,运用13项国内首创技术,攻克10多项行业难题,可谓是中国海洋工程建造领域的集大成之作。

“深海一号”能源站代表了当今世界半潜式生产平台的最高水平和发展方向,它采用世界首创立柱储油,最大储油量近2万立方米,实现了凝析油生产、存储和外输一体化功能;它拥有目前世界上跨度最大的半潜平台桁架式组块;首次采用船坞内湿式半坐墩合龙技术,完成世界最重的5万吨级的半潜式平台大合龙……

多个世界首次和世界首创技术的成功应用,得益于中国海油多年的潜心钻研和科技创新,多项深水油气装备关键核心技术实现突破。

尤学刚表示,依托“深海一号”能源站,中国海油牵头联合国内海洋工程界知名高校、研究院所等,采取“产、学、研、用”相结合、工程项目与科研项目紧密结合的科技创新模式,深入推进深水能力建设“四个一”工程,攻克一系列关键技术,形成了深水半潜式生产储油平台的自主研发与建造的技术能力。

“‘十三五’期间,随着以‘深海一号’能源站为代表的深水油气装备交付,我国半潜平台船体总装快速搭载和精度控制技术已达到世界先进水平,海底管线铺设等多项深水施工技术突破1500米难关,超大型深水装备工程总包能力获得了显著提升。”海洋石油工程股份有限公司副总工程师钟文军说。

从弱到强:FPSO总体集成技术能力全面提升

随着海洋油气开发逐渐向深海、远海发展,铺设长距离油气回输管线的成本越来越高、风险也越来越大……解决这一难题最有效的途径是建设“海上油气加工厂”——FPSO,它因造价高昂、生产工艺复杂、设备设施集成程度高、建造难度大,被视为海洋工程领域“皇冠上的明珠”。

“十三五”期间,中国海油将FPSO总体集成技术提升作为科技发展的优先方向,积极攻关不同类型FPSO总体集成和全产业链技术。

2018年5月,中国海油承揽的巴西国家石油公司P67 FPSO成功在海油工程青岛场地交付巴西,开创了我国自主集成并成功交付世界级超大型FPSO的先河。2019年12月,P70 FPSO成功交付,创造了国际超大型FPSO交付的新速度。

P67/P70 FPSO总长超过300米,总宽约74米,甲板面积相当于3个标准足球场。其设计寿命25年,作业水深2200米,年产量达到1/4个大庆油田,储油量160万桶,天然气处理能力600万标方/天,最大排水量达35万吨,相当于辽宁号航母的5倍,为我国首次自主集成的工程量最大、最复杂、技术要求最高的FPSO项目。

在项目实施过程中,中国海油组织了近千人的项目团队,对项目的技术难点和管理难点持续攻关,仅P70就完成了190多项技术革新和工艺创新,还应用了智能化界面管理系统,借助可视化、数字化、物联网等技术,实现了FPSO工程的动态化、规范化管理,刷新了国内自主集成同等规模FPSO的速度纪录,并被评为2019年中国“十大创新工程”,标志着中国超大型FPSO总体集成技术能力达到国际先进水平。

在掌握超大型FPSO总体集成技术的同时,我国FPSO单点建造集成技术也获得了重要突破。

2020年5月,由我国自主设计、建造和集成的中国最大作业水深FPSO“海洋石油119”在青岛场地交付启航。值得一提的是,“海洋石油119”采用了国际上技术最复杂、集成精度最高的大型内转塔单点系泊系统,该系统在全球范围内也仅有4例。在建造过程中,中国海油先后突破130毫米超大厚板焊接、大型复杂单点毫米级高精度控制、超高精密滑环集成等10多项关键技术,完成30多项工艺创新,并克服新冠肺炎疫情严重影响,提前40天完成单点集成工作,刷新了国际同类单点的最快集成记录。

 


图为海洋石油119FPSO

 

经过5年发展,中国海油拥有FPSO达到16艘,规模与总吨位均居世界前列,成为保障国家能源安全和海洋强国战略的关键力量,形成了从设计、建造、安装、调试到运营管理、升级改造的FPSO全生命周期管理能力,实现了作业海域从水深16.7米到2000米、吨位从5万吨级至35万吨级、船型从普通型到圆筒型、系泊形式从多点系泊到单点系泊的全覆盖,抗冰、抗台风能力已达到国际领先水平,多型FPSO总体集成和全产业链技术获得全面提升。在中国海油FPSO产业横向辐射过程中,有力带动了国内造船、机电、冶金、信息等产业技术的发展。

从“洋”到“中”:水下生产系统走向自主制造

水下油气生产设施,是海上油气田增强抗灾害性环境能力和降低开发成本的最优解决方案和行业趋势。水下生产系统由水下井口、采油树、中心管汇、跨接管、海底管线和立管等水下生产设备组成,与传统的海上油气开采方式相比,这种经济高效的技术手段更适合开发深水和边际油田。

业界普遍认为,在深水油气田开发装备发展方面,世界海洋石油的“昨天”是干式井口、桩基平台,“今天”是水下井口、浮式平台,“明天”是水下生产系统。

从1996年起,流花11-1油田等我国南海部分油气田,也陆续应用了水下生产系统,但几乎所有的工程开发均由国外水下设备供应商和工程承包商完成。早在“十二五”初期,国家把水下油气生产系统作为专项工程进行立项研发,推动这项事业的大步向前。

“十三五”期间,中国海油将突破1500米水深和浅水水下生产系统设计关键技术作为重点规划目标,加快推进水下产品国产化进程。

2020年9月,在“深海一号”能源站船体完工前夕,由我国自主建造的首批1500米深水中心管汇成功交付,它的问世,意味着我国在深水中心管汇设备上的制造能力达到了世界先进水平,离自主建造海上油气田的“海底工厂”又近了一步。

和国际上单台水下中心管汇至少15个月的制造周期相比,陵水17-2项目水下中心管汇的制造周期仅有11个月,而且是4台水下中心管汇同时开工、制造和测试,其工艺难度之高、质量要求之严和施工工期之短,不仅在国内尚属首次,也打破了深水中心管汇制造的国际记录。除水下中心管汇外,陵水17-2气田开发所需的跨接管、PLET(海管终端)等70余台水下生产设备设施,均由中国海油自主建造。

2020年11月,中国海油与哈斯基石油中国有限公司合作开发的流花29-1气田顺利投产。这是继荔湾3-1气田、流花34-2气田后,我国南海投产的第三个合作深水气田。在这个油田上,我国自主建造的水下生产系统得到了广泛应用。

经过5年发展,我国水下生产系统从最简单的水下产品,慢慢向中高端攀援,逐渐完成了从简单的水下终端到复杂的水下中心管汇、从靶区是300米以下浅水到1500米超深水、从全部依靠进口到水下产品走出国门的跨越,基本掌握1500米水深水下生产系统设计和制造技术,实现水下管汇等系列关键水下产品的国产化应用。

哈斯基石油中国有限公司生产及开发副总裁Tracy感慨道,“2013年以前,哈斯基投资荔湾3-1气田水下生产系统时,几乎看不到中国人的身影。而在流花29-1气田项目上,水下核心设备的制造者绝大部分都是中国人。”


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