我國海洋鉆井裝備國產(chǎn)化現(xiàn)狀及發(fā)展展望

賴笑輝,王維旭,欒 蘇,弓英明

(寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司,陜西寶雞721002) *

我國海洋鉆井裝備國產(chǎn)化現(xiàn)狀及發(fā)展展望

賴笑輝,王維旭,欒 蘇,弓英明

(寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司,陜西寶雞721002)*

介紹了我國海洋鉆井裝備的國產(chǎn)化現(xiàn)狀,分析了國產(chǎn)裝備與國際先進(jìn)裝備的差距,提出鉆井裝備國產(chǎn)化的研制思路。對(duì)鉆井裝備的國產(chǎn)化重要性進(jìn)行了說明,對(duì)發(fā)展我國海洋鉆井裝備提出了建議。

海洋;鉆井裝備;國產(chǎn)化;發(fā)展

據(jù)國外權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),未來世界油氣總儲(chǔ)量的44%將來自海洋。海洋石油資源潛力巨大,已成為世界各大石油公司競爭的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。立足于近海大陸架、積極拓展深水領(lǐng)域是我國未來海洋油氣勘探開發(fā)的戰(zhàn)略目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我國必須加快技術(shù)創(chuàng)新,縮短與世界先進(jìn)水平的差距。

勘探開發(fā)海洋油氣資源的關(guān)鍵在于裝備水平的高低。我國自20世紀(jì)60年代開始海洋油氣自營勘探開發(fā),經(jīng)過幾十年發(fā)展,目前國內(nèi)油氣勘探開發(fā)企業(yè)已具備了300 m水深以內(nèi)的海洋油氣田自主開發(fā)能力,國內(nèi)裝備企業(yè)已經(jīng)具有全面自主設(shè)計(jì)和建造淺海鉆井、采油平臺(tái)的能力,基本具備深水鉆井平臺(tái)設(shè)計(jì)建造能力[1]。

隨著我國海洋勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的擴(kuò)大,國內(nèi)主要鉆井裝備制造商整體的實(shí)力和競爭力得到很大提高,已開發(fā)出應(yīng)用于各種淺海平臺(tái)配套的鉆井設(shè)備,并得到市場的認(rèn)可,但國內(nèi)在深海高端鉆井裝備和集成技術(shù)方面與國外先進(jìn)水平還有較大差距,還不具備提供成套深海高端鉆井裝備的能力。

1 國產(chǎn)化裝備現(xiàn)狀[2-7]

寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司(以下簡稱寶石機(jī)械公司)、蘭州蘭石國民油井石油工程有限公司、四川宏華石油設(shè)備有限公司等企業(yè)先后生產(chǎn)制造成套1 500～7 000 m系列陸地鉆機(jī)及其配套儀表。尤其是2008年,寶石機(jī)械公司研制成功陸地12 000 m鉆機(jī)和1 600 kW(2 200 hp)高壓泥漿泵后,國內(nèi)可制造1 500～12 000 m全系列陸上鉆機(jī)及各種裝備,得到油氣勘探開發(fā)企業(yè)高度認(rèn)可,目前中國已成為世界最大石油鉆采機(jī)械制造和出口國。

我國海洋石油裝備的研制始于20世紀(jì)70年代初期,20世紀(jì)80年代后,我國在海洋鉆井裝備研制方面有所突破,寶石機(jī)械公司在20世紀(jì)80年代研制的動(dòng)態(tài)井架及泥漿泵配套在“勘探三號(hào)”半潛平臺(tái)上。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國石油裝備的研制進(jìn)入一個(gè)新的空間,有了較快的發(fā)展。隨著我國海洋油氣的勘探開發(fā),國內(nèi)陸續(xù)研制成功了在灘海、近海等鉆深不超過7 000 m、水深不超過300 m區(qū)域進(jìn)行鉆井作業(yè)的各種類型鉆井裝備,并具有淺水區(qū)域的鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)、制造能力。

特別是寶石機(jī)械公司近10 a來研制出適合人工島鉆機(jī)、固定式鉆井平臺(tái)、坐底式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)等各種類型的海洋鉆井系統(tǒng)及裝備,并已設(shè)計(jì)制造三十余套,目前在用裝備使用狀況良好。上述各種鉆井裝備可滿足各種灘海、近海等海域的鉆井作業(yè)。

a) 人工島鉆機(jī) 就是在淺海地區(qū)利用人工吹砂填海、修建人工島,以叢式井進(jìn)行開采,實(shí)現(xiàn)海洋石油陸采化的鉆機(jī)。國內(nèi)已研制可鉆深7 000 m的人工島鉆機(jī)。寶石機(jī)械公司已向冀東油田提供5套人工島鉆機(jī)。

b) 固定式鉆井平臺(tái) 根據(jù)形式不同分為樁基式、重力式、繃?yán)K塔式、張力腿式等,國內(nèi)大多為樁基式固定式鉆井平臺(tái),寶石機(jī)械公司已為惠州HZ19-3/2、春曉項(xiàng)目、南堡NB35-2、番禺 PY30-1、BZ28-2S等提供十余套模塊鉆井系統(tǒng)。

c) 自升式鉆井平臺(tái) 國內(nèi)已制造60 m水深的平臺(tái),可完成全部系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備制造,正在與船廠合作制造用于出口的90 m水深自升式鉆井平臺(tái)。寶石機(jī)械公司通過與國外公司的合作,已掌握適應(yīng)水深121.92 m(400英尺)的自升式鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)。至目前,寶石機(jī)械公司已為CPOE5～10、COSL等自升式平臺(tái)提供十余套鉆井系統(tǒng)。

寶石機(jī)械公司已完成 863計(jì)劃(課題編號(hào): 2006AA09A104)“3 000 m水深半潛式平臺(tái)鉆井系統(tǒng)”的概念設(shè)計(jì),并通過驗(yàn)收。雖然該項(xiàng)目沒有進(jìn)行工程建造,但是給國內(nèi)企業(yè)提供了大量海洋鉆井裝備研發(fā)信息和經(jīng)驗(yàn)。

在深水鉆井方面,寶石機(jī)械公司已完成3 000 m水深的海洋勘察船鉆井系統(tǒng)的設(shè)計(jì),該鉆井系統(tǒng)可滿足水深3 000 m、鉆深4 000 m的鉆井作業(yè)。該船由挪威維克(VIK-SANDVIK)公司負(fù)責(zé)船體基本設(shè)計(jì),上海船舶研究設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)詳細(xì)設(shè)計(jì),廣州黃埔船廠負(fù)責(zé)建造,其中寶石機(jī)械公司負(fù)責(zé)完成鉆井系統(tǒng)、取樣提升系統(tǒng)及水下基盤的設(shè)計(jì)與制造。該鉆井系統(tǒng)配套有具有升沉補(bǔ)償功能的鉆井絞車、游車型主動(dòng)補(bǔ)償裝置、動(dòng)態(tài)井架、遙控水下基盤、自動(dòng)化的管子處理系統(tǒng)、一體化控制系統(tǒng)等鉆井裝備。該項(xiàng)目已經(jīng)完成系統(tǒng)及設(shè)備的設(shè)計(jì),部分設(shè)備已完成模擬試驗(yàn),并已進(jìn)入生產(chǎn)試制階段,預(yù)計(jì)2011年可完成整個(gè)工程建造。勘察船的成功建造將標(biāo)志著我國在深水鉆井系統(tǒng)及裝備研制方面有了新突破。

通過幾年的研究,我國已開發(fā)出大量可適應(yīng)海洋鉆井的各種裝備。包括4 400 kW的大功率絞車、最大開口尺寸1 537 mm(60.5英寸)的轉(zhuǎn)盤、最大鉤載9 000 kN的頂驅(qū)及游吊設(shè)備、1 600 kW (2 200 hp)的高壓泥漿泵、載荷4 500 kN的動(dòng)態(tài)井架等關(guān)鍵裝備。但是部分高端鉆井裝備的國產(chǎn)化還有待進(jìn)一步的開發(fā)。雖然國內(nèi)能夠完成諸如深水勘察船鉆井系統(tǒng)等設(shè)計(jì),但是配套的升沉補(bǔ)償裝置等設(shè)備還需進(jìn)口。我國國產(chǎn)化主要海洋鉆井裝備的參數(shù)如表1。

表1 國產(chǎn)化關(guān)鍵鉆井裝備主要數(shù)據(jù)

2 國產(chǎn)化研制思路

2.1 創(chuàng)新思想

我國正在逐步加大海洋石油勘探開發(fā)力度,需要大量相應(yīng)的高端技術(shù)裝備,必須增強(qiáng)實(shí)施國產(chǎn)化的信心與決心,加快主要裝備的自主研發(fā)進(jìn)度,加速提升裝備業(yè)整體技術(shù)水平。

國家正在實(shí)施走出去向深海要石油的戰(zhàn)略,相應(yīng)地需要大量的鉆井裝備,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)裝備的國產(chǎn)化是實(shí)施走出去向深海要石油的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。

2.2 裝備海洋化的改造

國內(nèi)制造企業(yè)在陸地鉆井裝備方面發(fā)展迅速,已覆蓋1 000～12 000 m全系列井深的各種鉆井裝備。絞車、鉆井泵、轉(zhuǎn)盤、頂驅(qū)等常規(guī)陸地鉆井裝備的性能與國外相差不大,也得到了國際用戶的認(rèn)可。要將上述設(shè)備配套在海洋平臺(tái)上,就必須對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行更深層次的改進(jìn)開發(fā),以滿足海洋尤其是深海環(huán)境要求。例如,根據(jù)海洋氣候要求進(jìn)行防腐方面的改造、根據(jù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)備的輕量化改造等。

2.3 鉆井裝備的研制

海洋鉆井裝備不僅包括常規(guī)的起升、旋轉(zhuǎn)、泥漿等各系統(tǒng)裝備,還包括眾多能夠滿足海洋環(huán)境的裝備。例如浮式平臺(tái)鉆機(jī)無論性能高低都必須配有升沉補(bǔ)償裝置,而我國在這方面的研究還相當(dāng)滯后,想在深海鉆井裝備市場有所作為,升沉補(bǔ)償技術(shù)是必須克服的瓶頸。海洋平臺(tái)由于補(bǔ)給困難,并為減少人力成本配套的鐵鉆工、管子處理工具等一系列自動(dòng)化工具也是今后開發(fā)的重點(diǎn)。其他在國內(nèi)作業(yè)平臺(tái)上配套的諸如為滿足鉆井需要的水下防噴器、隔水管系統(tǒng)、集成控制系統(tǒng)、張緊系統(tǒng)等幾乎全是進(jìn)口設(shè)備。

2.4 先易后難重點(diǎn)突破

雖然海洋鉆井裝備眾多,但是部分與常規(guī)陸地鉆機(jī)裝備類似,例如絞車、泥漿泵、頂驅(qū)、轉(zhuǎn)盤等。在海洋鉆井中這些裝備需要大功率的設(shè)備,如4 400 kW(6 000 hp)絞車、9 000 kN頂驅(qū)、鐵鉆工等國產(chǎn)化裝備已開發(fā)成功,2 200 kW(3 000 hp)高壓泥漿泵、開口尺寸1 537 mm(60.5英寸)轉(zhuǎn)盤等裝備已在成熟的技術(shù)上進(jìn)行了開發(fā),目前已投入試制階段。其他諸如管子處理、隔水管系統(tǒng)等產(chǎn)品可逐步突破。

2.5 部分裝備技術(shù)引進(jìn)

國產(chǎn)化并非一蹴而就,應(yīng)有正確策略,應(yīng)循序漸進(jìn),有所為,有所不為。對(duì)耗資大、一時(shí)難以掌握的高新技術(shù)產(chǎn)品,可通過引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新等思路進(jìn)行。例如,升沉補(bǔ)償裝置、水下防噴器等裝備。

3 國產(chǎn)化研制條件

設(shè)備的國產(chǎn)化不僅僅包括設(shè)備的研發(fā)能力,也包括設(shè)備的制造和試驗(yàn)?zāi)芰Φ榷喾N工序。隨著我國鉆井裝備制造能力的提高,尤其是經(jīng)過數(shù)個(gè)鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)與建造,培養(yǎng)了一大批這方面的研發(fā)人員。目前國內(nèi)海洋高端裝備的研制剛剛起步,還需在國家戰(zhàn)略指引下,各裝備企業(yè)整合國內(nèi)外社會(huì)資源,通過企業(yè)聯(lián)合、國內(nèi)相關(guān)科研院所合作進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān),以攻克鉆井系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)為突破口,自主研發(fā)各種鉆井裝備、系統(tǒng)集成技術(shù)及配套裝備。

在研發(fā)的同時(shí)也需要重視裝備的加工制造能力,加強(qiáng)試驗(yàn)?zāi)芰?包括一些加工設(shè)備的改進(jìn)、加工工藝的改進(jìn)等手段支持國產(chǎn)化的進(jìn)程。

希望各鉆井作業(yè)企業(yè)盡可能支持裝備研發(fā)企業(yè),為其工程依托和完成工業(yè)性試驗(yàn)提供條件。

4 國產(chǎn)化裝備發(fā)展展望

4.1 市場前景

隨著石油勘探開發(fā)力度日益加大,陸地石油資源必將趨向枯竭,因此各國紛紛將勘探開發(fā)戰(zhàn)場轉(zhuǎn)向海洋。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快速增長,石油需求快速增加,陸上和淺海油田增產(chǎn)潛力相對(duì)較小,石油、天然氣進(jìn)口量逐年增大,石油供應(yīng)對(duì)外依存度過大已經(jīng)成為影響國家經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的重要因素之一。我國南海和東海廣闊的海域有著豐富的油氣資源,初步估計(jì)南海的地質(zhì)石油儲(chǔ)量可達(dá)(200～300) ×108t[8]。目前中海油、中石油、中石化均有大力開發(fā)深海油氣的計(jì)劃,這為深海高端鉆井裝備國產(chǎn)化提供了廣闊的市場前景。

4.2 采購成本

目前,我國油氣勘探開發(fā)集中在淺海、近海區(qū)域,深海開發(fā)技術(shù)能力與國際水平差距較大,尤其是動(dòng)力定位鉆井船和深水半潛式鉆井平臺(tái)關(guān)鍵裝備處于國外企業(yè)壟斷。例如,在外高橋船廠建造中海油981深海半潛平臺(tái)的鉆井裝備幾乎全部采用進(jìn)口設(shè)備,由于缺少國內(nèi)企業(yè)的競爭,采購和后期維護(hù)成本極高的情況給國產(chǎn)化鉆井裝備提供了有利的機(jī)遇。

4.3 技術(shù)提高的帶動(dòng)作用

深海油氣開發(fā)裝備是一個(gè)高技術(shù)、先進(jìn)制造業(yè)的代表,目前被國外公司高度壟斷。預(yù)計(jì)經(jīng)過5～10 a,我國石油鉆采裝備企業(yè)必將實(shí)現(xiàn)我國在深海鉆井裝備關(guān)鍵設(shè)備全面重大的突破,這將打破西方國家對(duì)鉆井平臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備的壟斷,結(jié)束我國依賴進(jìn)口國外高端海洋鉆井裝備來滿足深海鉆井作業(yè)的需要,同時(shí)將促進(jìn)我國石油勘探開發(fā)領(lǐng)域的裝備水平和競爭力上一個(gè)新臺(tái)階。

5 結(jié)語

當(dāng)前,我國海洋石油的開發(fā)已進(jìn)入重要時(shí)期,海洋石油裝備的國產(chǎn)化雖然進(jìn)步較快,但在海洋高端鉆井裝備的研制方面還比較落后,鉆井平臺(tái)配套的高端裝備還需花巨資進(jìn)口。隨著我國工程研究經(jīng)驗(yàn)的積累和制造水平的提高,相信在不久的將來,具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端鉆井裝備將會(huì)誕生。

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[8] 廖謨圣.海洋石油開發(fā)[M].北京:中國石化出版社,2006.

Developing Prospect and Localization Situation of Chinese Offshore Drilling Equipment

LAI Xiao-hui,WANG Wei-xu,LUAN Su,GONG Ying-ming
(Baoji Oilf ield Machinery Co.,Ltd.,Baoji721002,China)

The paper mainly presents the localization situation of Chinese offshore drilling equipment and analyzes the deficiency gap on the characteristic of offshore drilling equipment the between China and fremdness.The developing way and significance on the localization of offshore drilling equipment are expatiated in the article.In the end,the paper puts forward some proposals on the developing of localization of Chinese offshore drilling equipment.

offshore;drilling equipment;nationalization production;development

1001-3482(2010)12-0015-04

TE951

A

2010-07-22

工信部高技術(shù)船舶科研計(jì)劃項(xiàng)目“深海半潛式鉆井平臺(tái)工程開發(fā)”(工信部裝[2009]381)

賴笑輝(1971-),男,四川遂寧人,工程師,主要從事石油機(jī)械研究與開發(fā)工作。