國(guó)內(nèi)外深水固井設(shè)備及國(guó)產(chǎn)化方向

侯 林，李 斌，雷 彪, 于海安

（1. 中海油服油化事業(yè)部物資裝備部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事業(yè)部裝備技術(shù)室， 河北 燕郊 065200）

國(guó)內(nèi)外深水固井設(shè)備及國(guó)產(chǎn)化方向

侯 林1，李 斌2，雷 彪1, 于海安1

（1. 中海油服油化事業(yè)部物資裝備部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事業(yè)部裝備技術(shù)室， 河北 燕郊 065200）

全球深水固井裝備市場(chǎng)幾乎被哈里伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯-BJ三大油田服務(wù)公司所壟斷。三家公司掌握了大量關(guān)鍵專利技術(shù)，在深水固井設(shè)備制造和研發(fā)領(lǐng)域處于領(lǐng)先甚至壟斷地位。隨著中國(guó)南海開發(fā)建設(shè)，以及中海油深水戰(zhàn)略的推動(dòng)，中國(guó)迫切需要掌握深水鉆采核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備的制造和研發(fā)。介紹了國(guó)外三家固井服務(wù)商的深水固井裝備性能參數(shù)及特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，總結(jié)歸納了深水設(shè)備的共性，進(jìn)行了深水設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化思考，陳述了國(guó)內(nèi)科研項(xiàng)目開展情況，描繪了國(guó)產(chǎn)化和系列化藍(lán)圖。

深水固井設(shè)備；設(shè)備國(guó)產(chǎn)化；系列化

中國(guó)至今未能生產(chǎn)一臺(tái)深水固井設(shè)備。隨著中國(guó)海洋石油981平臺(tái)的投產(chǎn)應(yīng)用，我們對(duì)深水固井設(shè)備認(rèn)識(shí)更加清晰[1]。為配合總公司深水戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù)，為提升油化事業(yè)部深水固井市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，中海油服油田化學(xué)事業(yè)部聯(lián)合國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)調(diào)研和攻關(guān)，致力于系列深水固井設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。

1 國(guó)際深水固井設(shè)備調(diào)研

1.1 HALLIBURTON深水固井設(shè)備

哈里伯頓公司自主生產(chǎn)的Advantage系列深水固井設(shè)備，其裝機(jī)功率從1 000到4 500馬力不等，可選用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)或者電機(jī)驅(qū)動(dòng)。哈里伯頓制造的4 500馬力固井設(shè)備是有史以來(lái)功率等級(jí)最高、設(shè)備性能最高的固井設(shè)備，是常規(guī)1 000馬力固井設(shè)備的4倍多，超乎想象的高端設(shè)備[2]。4500馬力固井設(shè)備選用了兩臺(tái)CAT 3512或者兩臺(tái)CAT 3412型柴油機(jī)作為動(dòng)力源，選用了哈里伯頓自主研發(fā)的2 000馬力五缸柱塞泵HQ-2000 Grizzly作為固井泵。其設(shè)備特點(diǎn)就是：功率大，排量大，能勝任泥漿泵頂替、循環(huán)和高難度壓井作業(yè)，在某些場(chǎng)合甚至能充當(dāng)泥漿泵或作為泥漿泵的備份。

從哈里伯頓制造的極端設(shè)備特點(diǎn)可以看出，未來(lái)固井設(shè)備的發(fā)展方向和定位：性能更加強(qiáng)大，身份更復(fù)雜。固井、酸化、壓裂設(shè)備一體化，兼顧泥漿泵備份，在鉆井、修井系統(tǒng)中扮演著更加突出的作用。

HALLIBURTON深水固井設(shè)備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)包括：HT400固井泵號(hào)稱工業(yè)界最可靠性的泵，強(qiáng)調(diào)本質(zhì)安全；主設(shè)備及附屬設(shè)備均通過(guò) ABS/DNV系統(tǒng)認(rèn)證；噪音屏蔽、震動(dòng)控制及防塵；獨(dú)立液壓?jiǎn)卧罕ＷC混配及泵注的馬力；可靠的遠(yuǎn)程控制，三級(jí)可選；防爆等級(jí)：發(fā)動(dòng)機(jī)ZONE-II/電機(jī)ZONE-I；HSE設(shè)計(jì)理念：噪聲屏蔽、振動(dòng)控制、防塵、人機(jī)工程系統(tǒng)[3]。

1.2 SCHLUMBERGER深水固井設(shè)備

斯倫貝謝公司自主設(shè)計(jì)的CPS系列深水固井設(shè)備，其裝機(jī)功率從1000到3500馬力不等，可選用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)或者電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

CPS系列設(shè)備包括：CPS665，CPS679，CPS763，CPS977和CPS3000。其中后面四款是采用GE B22電機(jī)驅(qū)動(dòng)的固井設(shè)備。

SCHLUNBERGER設(shè)備特點(diǎn)包括：主設(shè)備及附屬設(shè)備均通過(guò) ABS/DNV系統(tǒng)認(rèn)證；噪音屏蔽、震動(dòng)控制及防塵；遠(yuǎn)程控制；防爆等級(jí)：發(fā)動(dòng)機(jī)ZONE-II/電機(jī) ZONE-I；主要功能備份齊全；大功率、高壓力，滿足超深水作業(yè)能力。裝機(jī)功率最高3 500 HP，壓力等級(jí)最高18 000 psi。

1.3 BAKER HUGHES -BJ深水固井設(shè)備：

BJ公司自主設(shè)計(jì)制造的SEAHAWK系列深水固井設(shè)備，其裝機(jī)功率從1 000到2 300馬力不等，可選用柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)或者電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

SEAHAWK系列深水固井設(shè)備充分運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)理念，按照動(dòng)力單元、泵注單元和混漿單元三類模塊，各自儲(chǔ)備有多款選型，建立了全球統(tǒng)一模塊化選型菜單。

BJ 設(shè)備特點(diǎn)包括：遠(yuǎn)程控制；全球統(tǒng)一的模塊選型及操作規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)；100%備份系統(tǒng)；維?？臻g合理，但安裝尺寸較大；獨(dú)立的混漿系統(tǒng)，可選擇單混或雙混配置；風(fēng)扇水箱外置理念，可降噪至82 dB以下；體系認(rèn)證、噪音防護(hù)、防爆。

2 深水固井設(shè)備特點(diǎn)分析

深水固井設(shè)備特點(diǎn)包括：高壓力：最大泵送壓力可達(dá)15 000～20 000 psi；大排量：三缸-五缸泵配置； 大功率：裝機(jī)功率與高壓力、大排量、長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)相匹配；模塊化設(shè)計(jì)：合理利用有限的空間；遠(yuǎn)程控制技術(shù)：使作業(yè)人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域；自動(dòng)控制技術(shù)：自動(dòng)化、集成化、智能化程度非常高。同時(shí)自動(dòng)與手動(dòng)靈活切換；防爆等級(jí)：柴油機(jī)動(dòng)力可滿足 ZONE-II，電機(jī)可滿足 ZONE-I；隔熱降噪：風(fēng)扇水箱外置，隔音隔熱裝置；功能備份：關(guān)鍵功能備份，機(jī)械系統(tǒng)備份。如：?jiǎn)?dòng)備份、離心泵和混漿系統(tǒng)備份、液添系統(tǒng)備份等；環(huán)境保護(hù)：設(shè)備清洗零排放、恒壓罐、灰罐放空除塵；設(shè)備國(guó)際認(rèn)證要求：DNV、ABS-CDS等[4]。

3 深水固井設(shè)備國(guó)產(chǎn)化探討

3.1 國(guó)產(chǎn)固井設(shè)備現(xiàn)狀

目前，國(guó)產(chǎn)固井設(shè)備已經(jīng)成為海洋鉆井平臺(tái)的主力，但隨著國(guó)家深水戰(zhàn)略的實(shí)施和海洋石油 981深水鉆井平臺(tái)的服役，現(xiàn)有的固井設(shè)備已不能滿足深水工程作業(yè)和國(guó)際市場(chǎng)的需要。對(duì)比國(guó)外先進(jìn)的深水固井設(shè)備，現(xiàn)役的國(guó)產(chǎn)最先進(jìn)的固井設(shè)備在作業(yè)能力、遠(yuǎn)程控制、人性化設(shè)計(jì)、國(guó)際認(rèn)證方面存在一定差距。

3.2 深水設(shè)備國(guó)產(chǎn)化思考

（1）選用大功率原動(dòng)機(jī)，提高作業(yè)能力。根據(jù)平臺(tái)條件選擇柴驅(qū)或電驅(qū)（兩臺(tái)CAT3512柴油機(jī)，總功率4 500 BHP；兩臺(tái)變頻電機(jī)GEB22A3，總功率2 300 BHP）。

（2）五缸柱塞泵的應(yīng)用，滿足大排量需求。國(guó)內(nèi)已具備 600HHP-1000HHP國(guó)產(chǎn)柱塞泵產(chǎn)品線(QPA1000)。

（3）五缸柱塞泵的應(yīng)用，滿足大排量需求。國(guó)內(nèi)已具備 600HHP-1000HHP國(guó)產(chǎn)柱塞泵產(chǎn)品線(QPA1000)。

（4）提高設(shè)備防爆能力。電噴柴油機(jī)與Pyroban 3GP系統(tǒng)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)ZONE-II防爆要求；采用正壓防爆技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制室的防爆要求；如選用電機(jī)作為動(dòng)力源，還可滿足ZONE-I區(qū)域防爆。

（5）研發(fā)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。提高自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近程控制。運(yùn)用電控液、電控氣等技術(shù)，研制遠(yuǎn)程控制室；考慮作業(yè)安全性和操作備份，保留設(shè)備上的機(jī)械控制系統(tǒng)。

（6）多途徑運(yùn)用人性化設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)隔音隔熱室將設(shè)備的主要噪音源和熱源柴油機(jī)與操作人員隔離，極大改善了工作環(huán)境；采用MARINE型冷卻方式，盡可能減小風(fēng)噪；加大操作臺(tái)空間，方便人員活動(dòng)。

（7）設(shè)備國(guó)際認(rèn)證，滿足國(guó)際市場(chǎng)需要。目前固井設(shè)備已取得CCS產(chǎn)品認(rèn)證，通過(guò)與DNV和ABS中國(guó)分部的溝通探討， DNV和ABS取證可行。

3.3 深水設(shè)備系列化構(gòu)想

中海油服油田化學(xué)事業(yè)部計(jì)劃2014年啟動(dòng)“電驅(qū)動(dòng)、大排量固井設(shè)備”國(guó)產(chǎn)化科研項(xiàng)目，將防爆技術(shù)、電驅(qū)動(dòng)技術(shù)、雙混漿技術(shù)、大排量技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)充分運(yùn)用到固井設(shè)備中，致力于構(gòu)建系列化固井裝備隊(duì)伍（表1）。

Domestic and Foreign Deepwater Cementing Equipments and Its Localization Direction

HOU Lin1，LI Bin2，LEI Biao1，YU Hai-an1

（1. COSL Oil Division Supplies and Equipment Department, Hebei Yanjiao 065200，China；2. COSL Oil Division Equipment Technical Room, Hebei Yanjiao 065200，China）

Global deepwater cementing equipment market is almost monopolized by Harry Burton, Schlumberger, Beck Hughes -BJ three oil service corporations. The three companies have a large key patent technology, leading even monopoly in deepwater cementing equipment R & D and manufacturing field. With the development and construction of the South China Sea, and promoting the CNOOC deepwater strategy, China urgently needs to master the manufacturing and R & D of deepwater drilling core technology and key equipments. In this paper, performance parameters and characteristics of deepwater cementing equipments of the three foreign cementing service providers were introduced, similarities of the deepwater equipments were summarized, and deep water equipment localization issue was discussed, domestic situation of research projects was stated, the localization and series blueprint was depicted.

Deepwater cementing equipment; Domestic equipment; Serialization

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0590-02

2014-10-10

侯林（1980-），男，2003年畢業(yè)于西南石油學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事海洋石油固井裝備技術(shù)管理工作。