国产聚酯缆性能评估及其在陵水17-2气田“深海一号”能源站的适用性研究

聚酯缆系泊系统已在国际上广泛应用于浮式平台,但在国内的应用还未有先例。本文基于国内研发的深海系泊聚酯缆,通过试验的方法评估国产聚酯缆在材料丝、破断载荷、子绳伸长和刚度等方面的性能,明确了国产聚酯缆在材料丝和破断载荷方面与进口聚酯缆没有差距,但在子绳伸长和刚度性能,测试所得多组数据之间的偏差比进口缆较大。通过数值模拟的方法,开展了国产聚酯缆在陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站的水动力分析和系泊系统时域耦合分析,结果表明国产聚酯缆的伸长性能和刚度性能也能够较好地满足深水半潜式生产平台系泊系统的设计要求。本文研究成果为国产聚酯缆在中国南海深水海域的进一步应用提供了参考依据。

陵水17-2半潜式生产储油平台船体总段合拢技术

针对陵水17-2平台船体建造施工周期短、施工区域无龙门吊、舱壁薄难以设置大吨位吊点等施工难点,根据项目工期、船体场地布置和设备情况,设计SPMT轴线车+云轨车运输、浮吊吊装、履带吊吊装3种总段合拢技术,SPMT轴线车+云轨车合拢技术应用于3000 t级的L型总段、浮吊合拢技术应用于靠海侧总段、履带吊合拢技术应用于远离码头侧总段,3种合拢技术联合施工,提高了合拢效率。

大型半潜式生产平台桁架组块设计关键技术——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例

由于浮式平台对重量控制的敏感性,而桁架式结构能使材料应用更充分,且更易获得开阔的甲板空间,因此,陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站组块采用了大型桁架式结构设计。对比了固定式平台和半潜式平台组块在设计上的差异,首次在中国国内平台组块主结构设计中采用了屈服强度达414 MPa的高强钢,以增加平台组块的刚度;基于该平台组块跨度大、主梁高的特点,对组块梁格进行了合理规划,保证组块结构具有良好的刚度且传力路径较优,并改进了以往用筋板加强主梁下翼缘的常规做法,提出了采用隅梁增加主梁稳定性的方法,以确保大梁的稳定性;针对半潜式生产平台组块疲劳问题突出的特点,在设计时强调了组块主桁架的保护,提出了优化结构连接形式、设置不可焊接区域等解决措施;完成了组块各类节点的疲劳计算分析,结果表明平台的疲劳寿命满足设计要求;此外,为了提高平台组块疲劳寿命的冗余度,指出了疲劳关键区域建造时的注意事项。本文的相关经验做法可为今后其他半潜式平台设计提供参考。

陵水17-2气田深水钻完井关键技术研究与应用

陵水17-2气田平均作业水深约1500 m,其钻完井作业面临着因复杂地质条件、较大水深等带来的浅层地质灾害、海底低温、压力窗口窄、井控风险高等难题。通过分析陵水17-2在钻完井作业面临的挑战,探索出了以深水表层规模化批钻技术、上下部完井一体化作业技术等安全高效建井技术,创建了深水井筒环空压力安全管控技术,形成了深水井控安全屏障体系,建立了一套深水高产井高效安全测试技术。工程实践表明,本文所提出的深水钻完井关键技术成功支撑了陵水17-2气田的安全高效钻完井作业,具有较好的推广应用价值。

南海陵水17-2深水气田开发工程方案研究

陵水17-2气田是中国海油在南海自主勘探发现的第一个自营深水气田,该气田所在海域水深1 220~1 560 m。针对陵水17-2气田气藏的分布状况,提出了回接至浅水导管架平台开发和回接至深水浮式平台开发2种工程方案。基于中国现有海洋工程工业技术水平及南海的适应性,确定了适用于陵水17-2气田的深水浮式平台方案;基于该方案及南海现有油气管网的分布现状,首次提出了凝析油储存在深水半潜式浮式平台的创新方案;在确定了水下生产系统及深水半潜式浮式平台方案的基础上,对回接浅水导管架平台开发和回接深水浮式平台开发2种工程方案进行了对比研究,得到了气田采收率、技术和经济性等多方面的对比结果,最终选择采用深水浮式平台方案对陵水17-2气田进行开发,并对深水浮式平台特殊技术进行了研究。本文研究思路和方法有效支持了陵水17-2气田开发工程方案的科学决策,对于南海深水油气田开发具有一定的指导意义。

陵水17-2气田半潜式生产储油平台合龙方案研究

基于陵水17-2气田半潜式生产储油平台深吃水、船体自由漂浮状态下上部敞口等设计特点,通过对平台合龙方案的比选,论证了该平台采用整体吊装合龙方案的可行性。结合国内来福士现有的合龙资源,制定了平台的合龙步骤,确定了采用漂浮对接,坐底焊接的合龙方案。对于建造及合龙过程中船体对接点精度及船体下水的变形控制、组块建造公差管理及吊装变形控制、船体坐底及进出坞精确定位等关键问题提出了针对性的解决措施。最终依据合龙方案顺利实施了该平台的整体吊装合龙。本文研究成果不仅为陵水17-2气田半潜式生产储油平台的顺利合龙提供了技术支持,也为后续同类大型半潜式储油平台整体吊装合龙提供了参考。

陵水17-2气田深水水下生产系统工程设计关键技术

陵水17-2气田位于琼东南盆地深水陆坡区,其水下生产系统设计面临大高差、大跨距、海底低温等带来的井位分散、远距离油气水多相混输系统中水合物防控、液塞控制、水下远程通信和供电以及安全运行等挑战。本文通过对7口探井转开发井的可行性分析,确定了气田的井位布置方案,并确定了水下4井式从式双管管汇的水下生产系统应用模式;开展了从油藏-井筒-水下井口-海管的流动安全保障分析,确定了海管及立管的最大气速,使海管及立管的内径比常规设计小了一个等级,并基于不同抑制剂浓度下水合物生产相平衡曲线,制定了水合物的防控策略;通过对深水远程通信及供电分析,论证了采用电力载波通信和常规低压交流供电方式的可行性;针对深水长距离回接立管中存在较多可燃物可能导致事故升级的问题,提出了将水下隔离阀位置设置在平台浮箱上,降低了事故风险及工程投资;此外还探索了应对气田开发后期井口产水量高问题的水下气液分离与增压技术。本文相关成果为陵水17-2气田的成功开发提供了技术支持,也为推动深水水下生产系统的工程应用和技术的深入研究、助力中国深水油气田自主开发提供了参考。

“海洋石油201”用于陵水17-2气田深水钢悬链立管铺设的可行性分析

为充分发展我国自有深水铺管装备能力,对"海洋石油201"(HYSY201)铺管船用于陵水17-2气田深水钢悬链立管(SCR)S-Lay铺设的可行性进行了研究。以外径323.9 mm的SCR为例,采用有限元软件OrcaFlex就SCR起始、正常和终止铺设等3个阶段进行了静态分析,并基于静态分析结果选择对应的关键步骤进行了动态分析,评估了SCR最大顶部张力、上弯段和悬垂段的最大应变、托管架滚轮最大支反力等,进而判断HYSY201可否用于陵水17-2气田SCR的铺设。结果表明,HYSY201可用于陵水17-2气田外径不大于323.9 mm的SCR的铺设作业,但是无法用于外径为457 mm的SCR铺设作业,需要使用其他更高能力的S-lay铺管船或J-lay铺管船完成铺设。本文研究结果为陵水17-2气田深水SCR铺管船的选择及铺设方法的确定提供了重要的参考依据,具有实际工程指导意义。

南海陵水17-2深水气田开发钻完井工程方案研究与实践

陵水17-2气田是中国海油在中国南海自主勘探发现的第一个自营深水大型天然气田。针对该气田开发面临的气藏位置分散、水深跨度大、压力窗口窄、储层疏松易出砂等钻完井技术挑战,研究提出了分散式深水气藏开发钻完井总体布局定量评估、复杂地质环境开发井安全钻井、弱胶结边底水气藏高效完井等关键技术,建立了大跨度深水气田钻井井间移位及规模化深水表层批钻方式,优选形成了适合于该气田开发的钻完井工程技术方案。工程实践表明,该套钻完井工程方案有效支撑了陵水17-2气田安全高效钻完井作业,方案研究思路与关键技术对于未来南海深水油气田开发具有一定的指导意义。

陵水17-2气田“深海一号”能源站总体设计及关键技术研究

陵水17-2气田开发采用带凝析油储存和外输功能的深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站,为国际上首个采用立柱储油的半潜式生产平台,该平台设计面临环境条件恶劣、建造场地和合龙资源受限、凝析油储存和外输安全性要求高、立管运动要求严格等诸多挑战。本文详细阐述了“深海一号”能源站总体设计技术,包括深水环境条件分析、基于受限场地资源的定制化设计、凝析油U型储存隔离与安全储存和动力定位外输以及整体船型参数设计等,并重点介绍了深水系泊系统设计、深水钢悬链立管布置与疲劳寿命分析、平台低频运动响应预报、关键结构设计及30年不进坞的防腐方案设计等关键技术。基于上述技术,研制出了新型半潜式生产储油平台母型船——“深海一号”能源站。该平台建造完成并投入使用,标志着中国海洋工程制造业逐步向深水浮式生产平台等高端装备业进军,也为同类深水浮式平台的设计提供了借鉴。

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术

“深海一号”能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10^(4)m^(3)的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为“深海一号”能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。

陵水17-2半潜式生产储油平台落物风险分析

落物风险是海上浮式生产设施的主要风险之一,开展平台落物风险分析对保障海上油气安全生产具有现实意义。本文识别了陵水17-2半潜式生产储油平台的主要落物风险区域,根据落物风险区域划分了4种吊机工况;基于国外海上油气行业的统计数据,计算了该平台落物频率和冲击能量关联曲线,分析了万年一遇风险可接受标准下各落物风险区域所能接受的最大冲击能量。本文分析结果有助于指导陵水17-2半潜式平台的落物保护设计,避免冗余安全设计导致的成本增加。

深水半潜式生产平台全时在位腐蚀防控安全保障技术研究——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例

陵水17-2气田开发工程是中国首个自主设计的深水气田开发工程。为了保障陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站的全生命周期安全生产,降低半潜式生产平台坞修频率,最大限度提高生产时率,基于系统性安全原则,提出了全寿命周期设施腐蚀预测及材料选择、长寿命涂层选型、“牺牲阳极+外加电流”联合阴极保护等系统性防腐设计方案;基于风险防控原则,提出了应对半潜式生产平台阴极保护不足的张紧式外加电流阴极保护在位延寿方案,并论证了其有效性。本文提出的深水半潜式生产平台长寿命防腐系统性解决方案能够支持“深海一号”能源站30年不回坞全时在位安全运行,对中国其他深水油气田全时在位系统化腐蚀防控具有一定指导和借鉴意义。

深吃水半潜式储油生产平台结构设计分析

以陵水17-2气田群开发为例,介绍具有储油和外输功能的半潜式平台在结构设计分析中的基本流程与方法。半潜式生产平台的结构设计分析流程为舱室划分、结构尺度规划设计、总体结构分析和关键连接部位的局部结构分析及特殊情况的结构分析。由于平台的储油和外输功能,平台设计压头和舱室布置等均与常规半潜式生产平台存在一定的特殊性。通过对流程和方法介绍,展现了各阶段设计中的具体方法和相应的特殊性。结果显示,通过特殊的舱室划分形式、结构设计和腐蚀余量考虑,平台结构能够满足储油和外输功能的要求。

“深海一号”能源站钢悬链立管总体方案研究

陵水17-2气田开发生产平台——"深海一号"能源站,是国内首次应用钢悬链立管的深水半潜式生产平台,如何在南海恶劣海况条件下使立管满足总体强度指标和30年疲劳寿命要求是该气田采用半潜式生产平台开发模式成功实施的关键。开展了不同浮式平台和立管形式的可行性研究,论证了自由钢悬链立管回接至直角立柱深吃水半潜式生产平台开发模式的可行性。针对平台垂荡和偏移较大的问题,开展了精细化环境参数研究,波浪参数采用方向极值,风和流采用相应的条件极值,解决了大管径钢悬链立管触地段在极端海况下出现压缩的问题。基于平台储卸油特性和涡激运动显著的特点,采用不同吃水工况平台运动计算了立管强度和疲劳寿命,确保立管强度及疲劳寿命满足要求,并指出平台涡激运动和波浪对立管疲劳损伤存在较大影响,后续应重视对波浪数据、平台涡激运动监测数据以及外输立管监测数据的后评估。开展了立管泄漏对生活楼的定量风险评估,合理确定了立管布置位置,降低了立管泄漏对生活楼的损伤风险。陵水17-2气田已于2021年6月成功投产,充分说明了钢悬链立管在"深海一号"能源站的适用性,所采用的外输立管创造了同等水深半潜式平台钢悬链立管最大管径的应用记录,相关经验做法可为类似深水油气田开发工程钢悬链立管的设计提供参考。