荔湾3-1气田海底管道深水段地质灾害特征

基于船载多波束测深、浅地层剖面和深水浅层高分辨多道地震剖面等数据资料,以我国第一个深水气田—荔湾3-1气田海底管道路由区深水段(>200m)为研究区,划分海底地形地貌分区,识别可能危害海底管道的地质灾害类型,分析其特征与分布规律。结果表明,研究区内主要地质灾害类型为海底峡谷、海底滑坡和滑塌、古珊瑚礁、海底沙波和大波痕、海底陡坎、断崖和陡坡、碎屑流沉积和浊流沉积等。其中,海底滑坡和滑塌在上陆坡和峡谷谷壁上十分发育,海底滑坡(滑塌)、古珊瑚礁和沙波(沙丘)等影响和威胁着海底管道的铺设与安全运行。

深水管汇安装方法及其在南海荔湾3-1气田中应用研究

针对深水、超深水中水下管汇的安装问题,以巴西Roncador油田P-52油藏MSGL-RO-02气举管汇的安装为例,对比了吊装法、滑轮法和下摆法的特点,详细分析了三种安装方法对该气举管汇安装的适应性。分析表明,吊装法因自身载重能力、轴向共振问题不适合MSGL-RO-02气举管汇的安装;滑轮法因Roncador油田自身半潜式平台的吊装能力无法满足而被弃用;下摆法是目前最先进的深水、超深水大型装备的安装方法,因避免了吊装法和滑轮法的弊端,成功将重280 t的MSGL-RO-02气举管汇安装在1 845 m的超深水中。在此基础上,初步提出适合荔湾3-1气田的可选安装方案——滑轮法或下摆法,对我国南海深水油气田大型深水设备的安装具有一定的指导意义。

荔湾3-1气田管线路由海底峡谷段斜坡稳定性分析

针对南海荔湾3-1气田管线穿过的海底峡谷区6个典型斜坡剖面,分别采用有限元强度折减法和极限平衡法开展斜坡稳定性分析,模型考虑了土层强度随深度的变化。计算结果对比表明,有限元强度折减法与极限平衡法分析结果一致,其中与Spencer法结果最接近,稳定系数相对误差小于3.5%。重力作用下各斜坡基本处于相对稳定状态,峡谷中下部土强度较低且坡度较高的局部区域接近临界状态,峡谷头部因坡度相对较小且土体强度相对较大,其斜坡稳定系数相对较高。地震水平加速度能够明显降低该区斜坡的稳定系数,且随着加速度值的增大滑动深度逐渐变大。当水平加速度达到0.2g时峡谷中下部区域大部分会发生滑动。海底地形坡度和土层强度是影响峡谷区斜坡稳定性的主要因素,且稳定系数与滑动面对局部坡度和强度分布较为敏感,合理的稳定性评价依赖于精确的地形数据与土层力学参数。

珠江口盆地荔湾3-1深水气田成藏模拟实验

为了厘清深水区天然气成藏过程及其成藏控制因素,在对珠江口盆地白云凹陷荔湾3-1气田基本地质特征、天然气来源与成藏过程进行分析的基础上,开展了深水天然气成藏物理模拟实验,最终建立了白云凹陷的天然气成藏模式,明确了其成藏特征。实验研究的结果表明:1荔湾3-1断背斜型气田的形成与大断层的长期活动有着密切的关系,其天然气组成以烃类为主,非烃类含量很低,高成熟阶段的湿气垂向运移效应显著;2天然气伴生液态烃来自晚始新统—早渐新统恩平组和晚渐新统珠海组烃源岩,而天然气则以恩平组烃源岩来源为主,但早始新统文昌组烃源岩也有贡献;3白云凹陷天然气在早期由于断裂活动性较强,虽有运移,但以散失为主,晚期断裂活动逐渐减弱,天然气开始聚集成藏;4油气的垂向运移作用明显大于侧向运移作用,断裂沟通有效烃源岩与储集层的部位最有利于气藏的形成;5源—断—储时空晚期有效耦合是该区天然气成藏的关键;6圈闭距大断裂和烃源灶越近,越有利于天然气的晚期聚集,反之则天然气成藏效率明显降低。

珠江口盆地荔湾3-1气田珠江组深水扇沉积相分析

根据已钻井取芯段岩相分析,从荔湾3-1气田珠江组深水扇沉积体系中划分出巨厚层和厚层块状砂岩相、厚层正粒序砂岩相、厚层逆粒序砂岩相、平行—板状斜层理砂岩相、滑塌变形砂岩相、薄层砂岩夹层相、薄层(粉)砂岩与泥岩互层相、厚层粉砂岩相、厚层泥岩相和层状深水灰岩相等10种岩相类型和识别出砂岩相组合、泥岩相组合、(粉)砂岩与泥岩互层相组合、粉砂岩相组合和深水灰岩相组合等5种岩相组合类型,在此基础上,从珠江组深水扇沉积体系中进一步识别出内扇主水道、中扇分支水道、水道间、天然堤—溢岸、外扇和盆地等微相类型,将珠江组下部确定为以砂岩相组合为主的盆底扇内扇和斜坡扇内-中扇沉积组合,其中内扇主水道和中扇分支水道是最有利储层发育的沉积微相。中、上部确定为以泥岩相组合为主的外扇和盆地沉积组合,具有随海侵扩大,深水扇最终被远洋所取代的沉积演化特征。

荔湾3-1上部组块浮托安装实测研究

随着海洋资源的开采走向深海,海上平台需要面对更加恶劣的海洋环境,因此,需要平台的质量更大,结构更强。而如何安装这些大型平台成为工程施工的重要挑战。浮托安装法是大型平台安装的一种十分有发展前景的安装方法,在浮托安装过程中进行实时监测,可以为浮托安装提供直接的信息反馈,保障安装的顺利进行。以荔湾3-1浮托安装为例,讨论了浮托安装过程中用到的实测技术,主要包括:浮托驳船及组块插尖的六自由度运动监测;施工海域海洋气象条件监测——风、浪、表面流和潮位;浮托驳船两侧护舷的载荷监测。并通过对实测结果进行综合分析,给出可靠的实测数据,为对比理论计算和模型试验,检验预报方法的可靠性提供支持。

荔湾3-1气田深水段管线路由区工程地质分区与评价

详细分析了荔湾3-1气田深水段管线路由区前期的勘察数据,并且结合路由区地形地貌特征、海底浅层土的分布与工程地质特性以及海底土体稳定性等要素对气田管线范围内土层进行了工程地质分区与评价,对在不稳定区的工程设施提出了相应的工程措施。荔湾3-1气田深水段管线路由区地质分区与评价有利于指导该区管线铺设与油气开采设备装配,同时也可为深水项目工程场地评价提供参考。

荔湾3-1气田1500m深水采油树单体船安装作业实践

阐述了"海洋石油708"深水工程勘探船在荔湾3-1气田1 500m水深成功完成水下采油树回收与安装的过程,验证了"海洋石油708"船舶的性能、船体的稳定性和克令吊的实际能力。相比目前世界主流使用钻井平台或浮吊进行深水采油树安装的做法,"海洋石油708"单船安装采油树具有船舶灵活机动、施工环节简便、作业时间短和日租费用低等优点,且缓解了深水钻井平台资源有限的紧张情况,开创了海洋石油工程界单船安装深水采油树的新模式。

荔湾3-1外输海底管道中落管抛石技术

落管抛石是进行深水抛石的一种工程技术,可作为保证管道稳定性、处理悬跨、抑制隆起屈曲和进行跨越支撑的工程解决方案。系统研究了抛石在波流作用下的稳定性,落石对管道冲击的影响以及施工技术。针对南海环境条件下的抛石稳定理论进行了修正;分析了三层聚丙烯涂层管道在落石冲击下的可接受抛石粒径;提出同时结合石块稳定性结果和管道抗冲击性能要求下的石料分级的方法;最后,对该技术在荔湾3-1外输海底管道的工程应用进行详细阐述。

荔湾3-1平台水下桩基动力检测技术的应用

荔湾3-1中心处理平台位于水深189.5 m处,平台基础为带16根桩的群桩结构,每根钢桩质量754 t、直径2743 mm、长度158 m、入泥深度135 m、设计承载力130 MN。该桩基工程具有土层地质条件复杂、施工难度大、工程造价高等特点,在钢桩的结构设计、桩可打入性分析及具体打桩施工过程的监测方面面临很多问题。为保证荔湾3-1中心处理平台钢桩的顺利打入,需要进行水下桩施工检测,检测施工过程中钢桩的受力状态、打桩锤的效率传递等,以期获得真实可靠的桩基承载力数据。采用的桩基高应变动力检测技术和检测结果有效地指导了现场施工,并为类似水下钢桩动力检测提供了宝贵经验。

荔湾3-1导管架平台运输工况运动响应监测分析

文中完成了对荔湾3-1导管架海洋平台运输工况下的运动响应监测分析,现场监测克服了计算模拟时的物理模型的边界条件假设影响和水池试验的缩尺比的影响,可以得出真实的运动响应相关参数,并且可以随时发现拖航过程中出现的运动情况,及时与拖带拖轮沟通,避免出现运动峰峰值超过上限值的危险工况;并且测量的结果也验证了模型试验和理论计算的结果,为今后大型导管架平台结构拖航的设计和施工提供了技术支持。

荔湾3-1气田输气管道排水干燥工艺设计与应用

根据荔湾3-1气田浅水段登陆管线的特点对海底管线常用的干燥方法进行了研究,选择干空气干燥与三甘醇干燥相结合的排水干燥工艺。在此基础上对清管器及清管列车布置进行了优化设计,所设计的排水干燥列车由10个双向直板清管器组成(包含2段淡水段塞、2段水基凝胶段塞、3段三甘醇段塞和2段干空气段塞),最终提出了预投产工艺中所需的压缩机、增压机、干燥器等设备选型。应用效果表明,采用水基凝胶对排水干燥列车中三甘醇段塞进行密封隔水能有效保障荔湾3-1气田海底输气管道排水和干燥剂干燥效果;由空气驱动排水干燥列车可以一次性完成除盐、测径、排水与干燥。荔湾3-1气田输气管道干燥工艺施工取得令人满意的效果,为国内长距离、大口径深水天然气管线的排水干燥提供参考,对今后类似工程具有借鉴意义。

荔湾3-1组块浮托安装实船监测与数值模拟

目前海洋平台日趋集成化、模块化,重量和体积都逐渐增大,使得适合安装大型组块的浮托安装法得到飞速发展。介绍荔湾3-1大型导管架平台浮托安装中使用的实测技术,对驳船的运动监测和海洋环境监测等测量数据进行分析,分析结果被应用于指导整个浮托安装过程,保证浮托安装符合安全施工标准。对浮托安装载荷转移阶段采用数值计算方法进行作业过程模拟,将计算结果与实测结果进行对比分析,两者具有较好的相似性。

熵权密切值法完井方式优选模型的建立及在荔湾3-1深水气田的应用

深水气田开发高投入、高风险,完井方式的选择直接影响其开发的整体效益。为优选出适合深水气田的完井方式,综合考虑初始产气量、累计产气量、完井成本、财务净现值、动态投资回收期、防砂效果和施工风险等7个影响因素,将多目标决策密切值法与熵权法结合,建立了深水气田完井方式优选模型。以荔湾3-1深水气田某定向井为例,对深水气田常用的裸眼、裸眼砾石充填、套管压裂砾石充填、套管微压裂砾石充填和裸眼下高级优质筛管等5种完井方式进行了优选分析,结果表明该定向井最优完井方式为套管压裂砾石充填,与荔湾3-1深水气田2口直井、6口定向井实际生产情况相吻合,说明本文建立的熵权密切值法完井方式优选模型具有较好地推广应用价值,可为深水气田完井方式优选提供指导。

南海深水陆坡区油气集输的重大挑战与技术创新——荔湾3-1深水气田及周边气田水下及水上集输工程关键技术

为解决南海陆坡区荔湾3-1深水气田及周边气田油气集输工程中面临的深水环境、恶劣海况、集输高差及复杂路由等重大挑战,创新性提出了"深-浅-陆"开发模式,其中多相流控制及集输安全保障、超大型海上油气集输处理系统设计建造和安装、高分辨率深拖和深水工程地质调查分析、高压小径厚比海管国产化技术及深水气田生产运维应急处理等多项关键创新技术为该项大型深水工程的成功实施提供了支撑。荔湾3-1深水气田的顺利投产验证了"深-浅-陆"开发模式在南海陆坡区深水气田的可行性,对南海油气田开发与国家能源安全战略具有重大意义。

荔湾3-1深水气田开发中心平台工艺设计若干问题研究

在荔湾3-1深水气田开发工程中,采用在深水区气田设置水下生产系统、在浅水区建设中心集输处理设施的工程模式,实现深、浅水天然气的区域性开发,既可以满足深水区气田开发的依托要求,也能提高浅水区气田开发的经济效益。对荔湾3-1深水气田开发中心平台工艺设计中登平台压力对平台工艺设计的影响、气体脱水系统压力和增压设备配制、中心平台节能降耗工艺设计等问题进行了研究,提出了相应的解决措施,以期为我国海上类似工程工艺设计提供参考。

深水导管架结构设计与安装技术研究——以荔湾3-1气田中心平台导管架为例

以南海荔湾3-1气田中心平台导管架为例,分析了深水导管架结构设计和安装中的关键技术问题,包括设计环境条件研究、导管架结构方案选择与优化、导管架基础结构设计、导管架施工技术研究等。荔湾3-1气田中心平台深水导管架结构设计和施工的成功经验,可以为类似导管架结构设计提供借鉴。

超大型平台安装试验研究——以荔湾3-1气田中心平台为例

以荔湾3-1气田中心平台导管架和组块安装设计为例,分析了超大型导管架和平台组块安装设计及安装实施过程中的关键风险点,针对这些风险点,采用水池模型试验方法进行了验证。对于基本设计结果与模型试验结果之间由于尺度效应造成的差异,进行了模型尺度的数值分析以保证设计成果的可靠性。本文提出的超大型平台安装设计的技术流程,对于后续超大型深水平台安装方案的设计具有借鉴意义。

荔湾3-1气田水下设施布置设计中的一些考虑

荔湾3—1气田是中国第一个深水气田，由中海油与哈斯基石油（中国）有限公司合作开发。2006年4月，第一口探井荔湾3-1—1井钻探成功，海域水深1350m至1500m。2009年哈斯基石油（中国）有限公司委托马来西亚worley Parsons开展了该气田深水部分基本设计。目前该部分基本设计工作已近尾声，即将进入工程建设、采办、建造、安装实施阶段。作者于2009年马来西亚参与了这部分工作。在对外方设计理念理解的基础上，从海底管道专业角度对气田开发模式比选、水下设施布置方案比选以及荔湾3-1气田最终确定的水下设施布置方案进行了介绍，以供同行参考。

数值分析技术在荔湾3-1项目安全施工方面的应用

海上油气田开发具有高风险、高投入、高技术的特点。基于我国第一艘深水铺管起重船"海洋石油201"的技术参数特点,研究了"海洋石油201"船在荔湾3-1项目中可能的应用范围及可行性。提出了对应的深水海管铺设工艺、PLEM&PLET安装方案,并采用专业计算分析软件对上述安装过程进行了计算模拟,计算结果表明本文所提出方法可以很好地实现海管和PLET以及PLEM的安全安装。