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海工装备正阔步挺进深海

近日,中国海洋石油集团有限公司(简称“中国海油”)透露,过去五年,我国海洋石油事业发展迈上新台阶,以深水半潜生产平台、浮式储卸油装置(FPSO)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。这表明,“中国造”海工装备正阔步挺进深海。

前景广阔开发成果显著

随着陆地常规油气资源的枯竭,深海这一极具油气勘探潜力的区域逐渐得到重视。特别是2010年以来,全球深水油气勘探取得了一系列重大突破,深海油气已然成为最重要的能源接替领域。

21世纪被称为海洋的世纪,对石油行业来说,更是如此。《世界石油评估》预计,海上有超过3000亿桶的石油资源尚待发现。据统计,全球海洋石油资源量占全球石油总量约34%,其中约60%分布在大陆架浅水区,而其余40%分布在深水和超深水区。因此,如果掌握了深水海洋石油资源勘探技术,将会给人类带来丰厚的回报。

当前我国的油气资源形势严峻,供需矛盾突出。据《中国油气产业发展分析和展望报告蓝皮书(2019—2020)》,2019年,我国石油对外依存度达70.8%,天然气对外依存度达43%,而深水油气勘探开发已成为保障国家能源安全的重要突破口之一。

近年来,“一带一路”沿线国家和地区的深水油气资源开发成为行业新的增长点。特别是进入2018年以来,南美洲北海岸和北美墨西哥湾等区域相继获得多处重大油气勘探突破,深水油气再度成为石油公司勘探开发活动聚焦的“热点”。其中,埃克森美孚公司在其担当作业者的圭亚那斯塔布鲁克区块分别获得三次重大油气发现,使该区块可采资源量累计超过40亿桶油当量。按照埃克森美孚公司与其合作伙伴赫世公司及中海油初步确定的投资计划,预计2027年Stabroek区块将达到70万桶油当量/日的高产量水平。壳牌公司2018年在美国墨西哥湾也获得了两次重大深水油气资源突破。

装备制造能力跃居世界前列

近日,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。

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。

一般而言,在海洋油气勘探开发中,300米水深以上即为深水,1500米以上为超深水。水深越深,对于海洋石油工程装备技术的挑战就越大。

中国海油表示,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。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。

早在“十二五”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米水深的跨越。

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。中国海油认为,解决这一难题最有效的途径是建设“海上油气加工厂”——FPSO。

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。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。

经过5年发展,中国海油拥有FPSO共计16艘,规模与总吨位均居世界前列。目前已形成了从设计、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。

自主研发水下生产系统取得重大突破

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。

“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2日,河南南阳二机集团承担的“十三五”国家重大科技专项子课题——“水下连接器和安装工具工程样机优化及配套设备研制”顺利通过中海油研究总院组织的专家验收。

该项目打破国外多个方面技术壁垒,取得多项技术自主知识产权,成功实现了国产水下管汇连接器真正下海,使中国深海水下连接装备技术国产化跨出了关键一步,为中国核心关键技术自主掌握、加速装备国产化进程作出了重要贡献。

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。

2020年9月25日,由我国自主建造的首批1500米深水中心管汇在海洋石油工程股份有限公司(简称“海油工程”)天津临港建造场地正式交付,交付周期创造了全球同类型中心管汇的新纪录。这也是目前我国应用水深最大的中心管汇,其工艺复杂性、建造难度均属国内首次,它的成功交付标志着我国深水油气田水下生产系统制造技术取得重要突破。

2020年10月15日,我国首座1500米深水自营油气田——陵水17-2气田开发项目最后一台中心管汇进入交付前的冲刺阶段。

“这个项目的问世,让我们可以自豪地说,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。”海油工程特种设备分公司总经理说。

经过5年发展,我国水下生产系统逐步完成了从简单的水下终端到复杂的水下中心管汇、从靶区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。