1、深水海域油氣開采關鍵技術追蹤深水海域油氣開采關鍵技術追蹤三、深水海域完井采油關鍵技術三、深水海域完井采油關鍵技術二、深水開發模式與水下生產系統二、深水開發模式與水下生產系統一、深水海洋資源與開發概況一、深水海洋資源與開發概況q 根據各權威機構的數據源顯示，海洋石油資源將是未來原油產量增長根據各權威機構的數據源顯示，海洋石油資源將是未來原油產量增長的重要來源，的重要來源，全球全球50%50%以上的油氣產量和儲量將來自海洋以上的油氣產量和儲量將來自海洋。 海洋石油開采，大勢所趨海洋石油開采，大勢所趨近近5 5年來，年來，新增新增油氣探明儲量油氣探明儲量164164億噸中，億噸中，海洋儲量占海洋儲量

2、占72%72%p 據專家估計，到據專家估計，到20152015年年，深水油田深水油田的石油產量將增至總產量的的石油產量將增至總產量的25%25%。陸上、淺水和深水油田的歷史原油產量陸上、淺水和深水油田的歷史原油產量目前，深海油氣產量主要來自墨西哥灣、巴西海域和西非海域目前，深海油氣產量主要來自墨西哥灣、巴西海域和西非海域 概念：概念：深水深水p 深水是一個相對的概念，它隨著科技進步與發展而不斷變化；深水是一個相對的概念，它隨著科技進步與發展而不斷變化；p 結合我國現有技術現狀，我們以權威的結合我國現有技術現狀，我們以權威的“OFFSHORE” OFFSHORE” 分類為標準：分類為標準：p 淺

3、海淺海0 0305m305m；深海；深海3053051524m1524m；超深海大于；超深海大于1524m1524m。海洋工程界對深水的不同標準海洋工程界對深水的不同標準p 全球海洋全球海洋石油資源量石油資源量13501350億噸億噸，其中有，其中有44%44%儲存在儲存在300300米米以上水域；以上水域；深水區深水區發現了發現了3333個儲量個儲量超過超過億噸級億噸級大型油氣田；大型油氣田；p 自自19901990年以來，深水油氣產量快速增長，預計到年以來，深水油氣產量快速增長，預計到20152015年年，深水產量年產可能達到，深水產量年產可能達到4 4億噸億噸 ；p 此外，海洋深水區同時

4、具有廣闊的此外，海洋深水區同時具有廣闊的天然氣水合物天然氣水合物資源前景。資源前景。 p 中國中國擁有擁有300300多多萬平方公里的萬平方公里的“藍色國土藍色國土”，石油資源量達，石油資源量達400400億噸億噸；p 南海海域南海海域是世界上尚待開發大型石油寶庫，初步估計，整個南海石油地質儲量約為是世界上尚待開發大型石油寶庫，初步估計，整個南海石油地質儲量約為230230300300億億噸，約占中國總資源的三分之一，其中的噸，約占中國總資源的三分之一，其中的70%70%蘊藏在深水海域。蘊藏在深水海域。世界及中國深水海域海洋資源世界及中國深水海域海洋資源海洋總投資將達2500300025003

5、000億元人民幣，再建設50005000萬噸油當量的生產能力，油氣總產量要達到11.211.2億噸油當量。“十二五十二五”油氣產量翻番增長油氣產量翻番增長南海深水戰略啟動試水；20152015年中海油南海深水區總產量達到25002500萬噸油當量。“十二五十二五”開啟南海深水戰略開啟南海深水戰略規劃20202020年前，在深水投資20002000億元，打800800口探井，總產量50005000萬噸油當量。“十三五十三五”建成建成“深海大慶深海大慶“規劃規劃中國海洋油氣整體發展規劃中國海洋油氣整體發展規劃中石化海洋油氣中石化海洋油氣“十二五十二五”開發戰略開發戰略 繼續完善配套渤海淺海油氣田（

6、埕島油田、遼東區塊）勘探開發技術裝備，在“十二五”建成500萬噸生產能力，具備東海等淺海中深水區開發大型油氣田的能力。建成海上產能建成海上產能500萬噸萬噸 初步配套和探索深水（500至2000米）油氣田勘探開發技術，爭取在南海瓊東南等深水區塊開發打開新局面。開發南海瓊東南開發南海瓊東南深水區塊深水區塊深水特點與開發難點深水特點與開發難點深水海域特點深水海域特點開發特點開發特點資源豐富，油田油氣資源規模與效益遠資源豐富，油田油氣資源規模與效益遠超陸地與淺海油田超陸地與淺海油田預期收益高預期收益高風浪、洋流、颶風，環境惡劣，風浪、洋流、颶風，環境惡劣，開發風險高開發風險高水深、壓力大；水深、壓力

7、大；海底低溫、地層高溫；海底低溫、地層高溫；海底地形復雜，油藏類型復雜；海底地形復雜，油藏類型復雜；遠離陸地。遠離陸地。深水鉆探作業與采油生產技術高，投入高；深水鉆探作業與采油生產技術高，投入高；可靠性與安全性要求極高，出事就是大事；可靠性與安全性要求極高，出事就是大事；少井高產，油水井高效長壽命難度大。少井高產，油水井高效長壽命難度大。 環境因素深水、海底低溫；地處偏遠風浪、洋流颶風；不穩定的海床油藏地質因素淺層流、淺層氣；低的破裂壓力梯度疏松的表層；水合物、高溫高壓開發因素大斜度、大跨度水平井、分注井等復雜井深井；高產；出砂；高效長壽、高風險高技術高投入p 全世界目前共有全世界目前共有20

8、0200多個海上油田投入開發；開發范圍從淺海轉入深海；多個海上油田投入開發；開發范圍從淺海轉入深海；p 目前，深水主要開發模式以目前，深水主要開發模式以浮式生產（浮式生產（FPSOFPSO）+ + 水下生產系統水下生產系統為主。為主。國外海上油田開發設備狀況國外海上油田開發設備狀況 深水平臺深水平臺200200多座多座第六代深水鉆井船工作水深第六代深水鉆井船工作水深3658m 3658m 水下生產裝置水下生產裝置23002300多座多座第六代深水鉆井船鉆井深度第六代深水鉆井船鉆井深度11000m 11000m 油田最大水深油田最大水深2192m 2192m 深水鋪管作業船起重能力深水鋪管作業船

9、起重能力14000t14000t水下作業機器人作業水深水下作業機器人作業水深3000m 3000m 水下焊接深度水下焊接深度400m 400m 最大鉆探水深最大鉆探水深3095m 3095m 維修深度維修深度2000m 2000m 國內海上油田開發設備狀況國內海上油田開發設備狀況 p 掌握掌握水深水深200m200m內內、淺海海上油田淺海海上油田開發技術。開發技術。p 通過合作引進，中海油在深水海域建成了南海流花通過合作引進，中海油在深水海域建成了南海流花11-111-1、陸豐、陸豐22-122-1油田（油田（ 310m310m、333m333m ）；）；p 擁有擁有1313座海上浮式生產儲卸

10、油裝置（座海上浮式生產儲卸油裝置（FPSOFPSO）、）、1 1座半潛式生產設施（座半潛式生產設施（FPSFPS）、水下生產系統）、水下生產系統4 4套；套；p 目前建成半潛式鉆井平臺目前建成半潛式鉆井平臺“981”981”，鉆探水深，鉆探水深3km3km，鉆井能力，鉆井能力12km12km，提升了我國深水作業能力。，提升了我國深水作業能力。 三、深水海域完井采油關鍵技術三、深水海域完井采油關鍵技術二、深水開發模式與水下生產系統二、深水開發模式與水下生產系統一、深水海洋資源與開發概況一、深水海洋資源與開發概況半海半陸式生產模式半海半陸式生產模式 固定式平臺（FP） 610m 順應式平臺（CT）

11、 305610m 張力腿平臺（TLP ）3051524m 簡易張力腿平臺（mini-TLP ）488-1067m全海式生產模式全海式生產模式 浮式生產系統 FPSO/FPS 2300m 生產半潛平臺（PS） 2300m Spar 平臺 1370m 水下生產系統（SS） 203000m 深水海域目前常采用：深水海域目前常采用：“FPSO + 水下生產系統水下生產系統”與與“水下生產系統水下生產系統 + 海管直輸陸地海管直輸陸地”兩種開發模式。兩種開發模式。美國墨西哥灣的深水生產系統 水下生產系統240個，占總數的85 固定式平臺5個 順應塔式平臺3個 張力腿平臺14個 半潛式平臺5個 SPAR平

12、臺14個水下生產技術是深水開發的主要發展方向水下生產技術是深水開發的主要發展方向 典型的典型的水下生產系統水下生產系統即是把即是把采油樹、水下管采油樹、水下管匯匯或或水下管匯中心水下管匯中心( (能完成油氣計量、控制、集輸、能完成油氣計量、控制、集輸、注氣、注水、注添加劑等功能注氣、注水、注添加劑等功能) )、貯油貯油和和水下處理水下處理設備設備等放在水下的生產系統等放在水下的生產系統 。水下生產系統水下生產系統關鍵設備關鍵設備11水下采油樹水下采油樹 (1)(1)按結構分按結構分干式與濕式干式與濕式采油樹；采油樹；目前多采用濕式采油樹。目前多采用濕式采油樹。濕式濕式采油樹采油樹干式干式采油樹

13、采油樹干式采油樹干式采油樹 采油樹安裝于水下艙內，與海水不接觸采油樹安裝于水下艙內，與海水不接觸 采油樹工作環境好、可靠性高采油樹工作環境好、可靠性高 不需要潛水員安裝維護不需要潛水員安裝維護 但入內作業安全性差，安全設備復雜但入內作業安全性差，安全設備復雜濕式采油樹濕式采油樹 采油樹與海水直接接觸；采油樹與海水直接接觸； 無服務艙等設備，結構簡單，維護方便；無服務艙等設備，結構簡單，維護方便； 但海水腐蝕、海底淤泥與微生物影響。但海水腐蝕、海底淤泥與微生物影響。與常規采油樹相同點與常規采油樹相同點p 組成：由閥門、變徑接頭及管路配件組成；p 作用：控制生產，保障安全生產；為海上井筒安全控制、

14、井下測試與智能控制提供通道；為修井等作業提供保障。與常規采油樹不同點與常規采油樹不同點p 結構更復雜，調節控制智能化；p 安全等級要求更高；p 設備與儀表承壓、耐蝕性能更高。(2) 按安裝形式分立式采油樹、臥式采油樹按安裝形式分立式采油樹、臥式采油樹立式：立式： 采油樹安裝在油管掛上面，直立于海床上；采油樹安裝在油管掛上面，直立于海床上； 但修井時必須移但修井時必須移開采油樹與控制管纜、甚至連接管線，費時費力，成本高。開采油樹與控制管纜、甚至連接管線，費時費力，成本高。臥式：臥式：采油樹平臥于海床上；便于修井，還可以允許使用直徑更采油樹平臥于海床上；便于修井，還可以允許使用直徑更大的裝置，更易

15、于后期的維修、鉆井。大的裝置，更易于后期的維修、鉆井。 FMCFMC深水臥式采油樹深水臥式采油樹 通過水下機械手（通過水下機械手（ROV）操控各閥）操控各閥。關鍵設備關鍵設備11水下采油樹水下采油樹 關鍵設備關鍵設備22水下井口水下井口 VetcoGrayVetcoGray公司三種最新水下井口系統公司三種最新水下井口系統技術特點技術特點p 金屬密封，自鎖機構；金屬密封，自鎖機構；p 耐高溫高壓：耐高溫高壓：350350F F，20000psi20000psi；p 通徑大通徑大18-3/4”18-3/4”；p 裝卸簡單迅速，最大限度減少連接工作量及設備。裝卸簡單迅速，最大限度減少連接工作量及設備

16、。關鍵設備關鍵設備33水下控制系統水下控制系統 水下采油樹控制系統主要包含：采油樹上水下采油樹控制系統主要包含：采油樹上生產閥門生產閥門、井下安全閥井下安全閥、化學劑注入閥化學劑注入閥等的控制、油井參數檢測等等。等的控制、油井參數檢測等等。 功功能能控制管束控制管束水下采油樹內控制管路水下采油樹內控制管路原理原理 弱電信號弱電信號-SCM-SCM-單片機單片機-高壓蓄高壓蓄能器能器-閥組閥組 特點：水面為主，水下為輔特點：水面為主，水下為輔地面控制中心水下管匯特征特征p 水深可達水深可達3000 3000 米；米； 緊湊、輕便和小巧，安裝方便；可靠性高；緊湊、輕便和小巧，安裝方便；可靠性高；p

17、 功能齊全，每個標準模塊里共有功能齊全，每個標準模塊里共有3232種控制功能；種控制功能；p 可使用常規的可使用常規的ROVROV進行維修和檢測；進行維修和檢測；p 目前已在墨西哥灣、西非深水油田廣泛使用。目前已在墨西哥灣、西非深水油田廣泛使用。關鍵設備關鍵設備33水下控制系統水下控制系統其它技術與設備其它技術與設備 三、深水海域完井采油關鍵技術三、深水海域完井采油關鍵技術二、深水開發模式與水下生產系統二、深水開發模式與水下生產系統一、深水海洋資源與開發概況一、深水海洋資源與開發概況少井高產，使深水完井更加復雜化少井高產，使深水完井更加復雜化 p 深水開發經濟可行性：深水開發經濟可行性：要求以

18、安全、環保的方式，要求以安全、環保的方式，獲得最高的產量和最終采收率獲得最高的產量和最終采收率；p 因此，海洋尤其是深海更廣泛采用因此，海洋尤其是深海更廣泛采用MRCMRC技術，技術，采用大位移井或分支井開發；采用大位移井或分支井開發；完井難度大，油井高完井難度大，油井高產、長壽高效采油難度大產、長壽高效采油難度大。原因：在原因：在油氣井油氣井實現實現最大限度與儲層接觸最大限度與儲層接觸的同時，大大降低的同時，大大降低多井眼的多井眼的鉆井作業時間與成本鉆井作業時間與成本，減少深水開發昂貴的，減少深水開發昂貴的平臺數平臺數量及平臺尺寸量及平臺尺寸，盡可能使投入與風險最低。，盡可能使投入與風險最低

19、。南海東部西江大位移水平井南海東部西江大位移水平井XJ24-3-A14XJ24-3-A14； “智能完井采油智能完井采油”成為深水油氣田開發的必然選成為深水油氣田開發的必然選擇擇減少深水修井作業工作量與成本減少深水修井作業工作量與成本 利用智能完井可按需打開產層，不需重入修井換層作業，節省修井時間與費用；還可避免不理想的產層；控制高壓、低壓層層竄。油藏管理、提高采收率與延長油井壽命油藏管理、提高采收率與延長油井壽命 利用監測數據，可做出實時響應，優化和更新生產模型，實時調整生產及工藝參數，延長油井壽命，提高采收率。深水海域完井采油關鍵技術深水海域完井采油關鍵技術 形成實時測量數據、流動模型及控

20、制循環回路，制定最合理的主動性預防措施或補救技術，防止堵塞流動安全問題出現，避免昂貴的鉆機修井作業。智能完井智能完井“測測”復雜油氣藏特性：流動安全問題復雜油氣藏特性：流動安全問題高粘高粘. .易凝易凝. .高含蠟高含蠟. .高溫高溫. .高壓高壓. .高高COCO2 2光纖多相流量計光纖多相流量計光纖分布式測溫測壓光纖分布式測溫測壓p 毛細管壓技術毛細管壓技術p 電子壓力計測壓技術電子壓力計測壓技術p 井下光纖測溫測壓技術井下光纖測溫測壓技術我們的測試技術我們的測試技術在研的測試技術在研的測試技術p 井下光纖溫度、壓力、流量井下光纖溫度、壓力、流量及含水率四參數測試技術及含水率四參數測試技術

21、智能完井智能完井“數據處理數據處理”p 數據挖掘技術（DECIDE）p 自動化油藏監測系統（ARS） 測得的數據龐大，需要進行數據篩選、挖掘、測得的數據龐大，需要進行數據篩選、挖掘、優化與決策，以實時的反饋；優化與決策，以實時的反饋； 速度和準確度是該技術的要求所在。速度和準確度是該技術的要求所在。智能完井智能完井“控控” 滑套鋼絲或連續管開關 遠程電控 最新研制：可無限設置變量的節流閥和井底流動驅動閥。滑套遠程液控p 單向井下液壓控制開關單向井下液壓控制開關p 雙向井下液壓控制開關雙向井下液壓控制開關 p 井下電動控制開關井下電動控制開關p 多管穿越封隔器、油管錨多管穿越封隔器、油管錨我們的

22、控制技術我們的控制技術智能完井智能完井實例實例防水淹防水淹沙特沙特HaradhHaradh油田油田增加可采儲量增加可采儲量北海北海GullfaksGullfaks油田油田 構造復雜，多個斷塊，非均質性儲層； 初始認為：可采儲量240萬噸； 下入3口智能井，重新認識，可采儲量達540萬噸； “測”溫度、壓力； “控”液控 分支井水平段長2300m； 生產初期不含水，不到一年含水率達23%； 下入斯倫貝謝智能完井，對三層分別控制，含水率幾乎降到零， 該油田目前總產量14.3萬方/天。 PhaseTester便攜式多相油井生成監測系統和InterACT實時監測及數據傳輸系統相結合后，以對井下流量控制

23、閥實時調整。地面PhaseTester便攜式多相油井生成監測系統 一個深水油氣田建設耗資數億美元，建井成本通常占采油總一個深水油氣田建設耗資數億美元，建井成本通常占采油總成本的成本的 50-60%50-60%，但建井成本通常還包括，但建井成本通常還包括 24%-27%24%-27%的非生產時間的非生產時間（NPTNPT），），縮短縮短NPTNPT也就降低了投入成本。也就降低了投入成本。深水完井管理技術深水完井管理技術系統集成測試（系統集成測試（SITSIT） 驗證完井裝置的性能是否能夠滿足或超過規定的標準，并發現驗證完井裝置的性能是否能夠滿足或超過規定的標準，并發現所有未預料到的接口兼容性問題

24、。使工程師可以開發出效率更高所有未預料到的接口兼容性問題。使工程師可以開發出效率更高的安裝程序，測試應急方案，從而的安裝程序，測試應急方案，從而縮短非生產時間縮短非生產時間。水下生產系統整體測試SIT得克薩斯州測試實驗中心系統集成測試SIT認識與下一步工作認識與下一步工作 p 目前具備目前具備淺海油氣田勘探開發淺海油氣田勘探開發系列技術與裝備的自主設計和制造。系列技術與裝備的自主設計和制造。認認 識識下一步工作下一步工作預期目標預期目標p 智能完井采油技術，在多相及電泵隨泵等智能完井采油技術，在多相及電泵隨泵等測試測試技術、數據挖掘優技術、數據挖掘優化化決策決策技術、井下技術、井下控制等技術控

25、制等技術還有一定的差距，或是空白。還有一定的差距，或是空白。中石化前瞻：深水海域完井與采油關鍵技術中石化前瞻：深水海域完井與采油關鍵技術中石化攻關：油水井光纖四參數測試技術中石化攻關：油水井光纖四參數測試技術采油院攻關：井下可分控開關的研制采油院攻關：井下可分控開關的研制p 尚不具備尚不具備中深水海域中深水海域系列勘探開發技術與裝備的自主設計能力，系列勘探開發技術與裝備的自主設計能力，如：水下生產系統等主流裝備。如：水下生產系統等主流裝備。p 深入開展深水海域油氣田開發技術調研，建立深水海域開深入開展深水海域油氣田開發技術調研，建立深水海域開發相關技術儲備；發相關技術儲備；p 形成一套適合形成

26、一套適合深水海域的井筒安全控制技術深水海域的井筒安全控制技術；適應水深：；適應水深：300-1000m300-1000m，溫度，溫度150150，壓力，壓力70MPa70MPa； p 初步形成初步形成深水海域的智能完井采油深水海域的智能完井采油關鍵技術；分層層數關鍵技術；分層層數33層。層。 二、光電實驗室二、光電實驗室一、井下安全閥檢測實驗室一、井下安全閥檢測實驗室p 目前井下安全閥檢測獲目前井下安全閥檢測獲美國美國APIAPI認證認證機構僅有兩家機構僅有兩家 美國西南研究院井下安全閥檢測實驗室；美國西南研究院井下安全閥檢測實驗室； 勝利采油院井下安全閥檢測實驗室編號：勝利采油院井下安全閥檢

27、測實驗室編號：14A-003314A-0033；p 目前，采油院實驗室資質目前，采油院實驗室資質 具有氣體流量與泄漏檢測系統、液體流量檢測系統等具有氣體流量與泄漏檢測系統、液體流量檢測系統等各類井下安全閥專用檢測設備各類井下安全閥專用檢測設備5 5套。套。 可以對地面控制井下安全閥（可以對地面控制井下安全閥（SCSSVSCSSV）進行功能及驗）進行功能及驗證檢測。證檢測。一、實驗室總體情況一、實驗室總體情況二二. .主要實驗設備及功能主要實驗設備及功能 井下安全閥檢測主要包括：功能檢測、驗證檢測井下安全閥檢測主要包括：功能檢測、驗證檢測驗證檢測驗證檢測1.1.氣體流量檢測氣體流量檢測2.2.液

28、體流量檢測液體流量檢測3.3.丙烷檢測丙烷檢測4.4.溫度檢測溫度檢測5.5.非平衡開啟檢測非平衡開啟檢測6.6.操作壓力檢測操作壓力檢測功能檢測功能檢測1.1.操作壓力檢測操作壓力檢測2.2.液體泄漏檢測液體泄漏檢測3.3.氣體泄漏檢測氣體泄漏檢測4.4.整體密封檢測整體密封檢測二二. .主要實驗設備及功能主要實驗設備及功能 液控壓力檢測液控壓力檢測氣體流量與泄漏檢測氣體流量與泄漏檢測丙烷浸泡與泄漏檢測丙烷浸泡與泄漏檢測溫度控制檢測溫度控制檢測液體流量檢測液體流量檢測主要主要功能功能井下安全閥液控系統密封及井下安全閥液控系統密封及穩定性檢測穩定性檢測井下安全閥本體密封性檢測井下安全閥本體密封

29、性檢測井下安全閥閥板液體密封檢井下安全閥閥板液體密封檢測測非平衡開啟檢測。非平衡開啟檢測。井下安全閥氣體密封檢測井下安全閥氣體密封檢測井下安全閥氣體流量檢測井下安全閥氣體流量檢測井下安全閥閥板氣體密封性檢測井下安全閥閥板氣體密封性檢測井下安全閥本體密封檢測井下安全閥本體密封檢測井下安全閥液控系統密封檢測井下安全閥液控系統密封檢測井下安全閥液控系統穩定性檢井下安全閥液控系統穩定性檢測測井下安全閥液控系統穩定井下安全閥液控系統穩定性檢測性檢測井下安全閥氣體密封檢測井下安全閥氣體密封檢測井下安全閥閥板密封性檢井下安全閥閥板密封性檢測測液體流量適應性檢測液體流量適應性檢測閥泥漿流量適應性檢測閥泥漿流量

30、適應性檢測主要主要技術技術參數參數氣動壓力：氣動壓力：0.7-0.9MPa0.7-0.9MPa檢測壓力：檢測壓力：10000PSI10000PSI（70MPa70MPa）測試壓力精度：測試壓力精度：2%2%最大檢測氣體流量：最大檢測氣體流量：0.5x100.5x106 6mm3 3/d/d系統氣源壓力：系統氣源壓力：35MPa35MPa檢測氣壓：檢測氣壓：13.8MPa-17.3MPa13.8MPa-17.3MPa氣體泄露量：氣體泄露量：0.14m3/min 0.14m3/min 檢測壓力：檢測壓力：2.8MPa2.8MPa丙烷浸泡時間：丙烷浸泡時間：2h2h實驗溫度：實驗溫度：383833、828233實驗壓力：實驗壓力：75%75%額定工作額定工作壓力壓力測試壓力：測試壓力：0.35MPa0.35MPa0.38MPa0.38MPa最大檢測流量：最大檢測流量：550m3/d550m3/d泥漿含砂量：泥漿含砂量：2%2%0.5%0.5%泥漿粘度：泥漿粘度：7070秒秒5 5秒秒 項目項目美國西南研究院美國西南研究院勝利采油院勝利采油院安全閥規格安全閥規格2 3/8”-9 5/8”2 3/8”-9 5/8”2 3/8 ”-3 1/2 ”2 3/8 ”-3 1/2 ”檢測安全閥最大檢測安全閥最大長度長度5638mm5638