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1、水下多相流油气自动开采技术水下多相流油气自动开采技术■文/李清平中海石油研究中心技术研究部一,刖吾水下多相流油气自动开采技术是相对于水面开采技术(如井口平台,浮式生产设施)的一种海上油气田开发技术.它通过水下井口,部分或全部放置在海底的水下生产设施,以及海底管线和电缆,将油井生产的油气混合物输送至较远的处理平台或岸上油气处理进行海上油气田的开采.这一技术具有以下特点:●可以避免就地建造昂贵的海上采油平台和卫星井井口平台,从而节省大量建设投资,为经济,高效地开发边际油田,卫星油田,特别是深水油田提供了可能;●水下生产系统适用的水深范围从数百米到千余米,而且经过优化组合的设计方案可以适合各种海况
2、的海域,生产连续性好,安全可靠性高;●采用水下多相流油气自动开采与远距离混输技术,可以避免采用油气分离设备,通过降低井口背压,提高油田的采收率,使距中心平台或油轮较远的卫星油田得到经济开发;●水下生产系统的大部分设备具有可回收,重复利用性.因此,在降低油田开发成本的同时,还有利于海洋环境的保护和海上交通航行的安全.正是由于水下生产系统的以上特点,因而得到越来越广泛的应用.二国外水下生产技术发展现状与动态1.发展概述从1947年第一个水下井口在美国艾利湖安装开始,随着各种新技术的应用,水下生产系统经历了由浅海一中深水域(100-500米)一深水(500～1500米)一超深水(1500-3000
3、米),由有潜水作业一无潜水作业的不断发展和完善的过程,特别是20世纪70年代以后,一些关键技术和设备,如海底丛式井口,干式与湿式采油树,多井管汇,海底计量装置等在水下油田的成功应用,为这一技术在更深,更复杂海域的应用提供了可能,目前水下作业机器人(ROV)的作业海域已经超过水深4000米.从北海,墨西哥湾,西非及北大西洋纽芬兰海域的Asgard,TerraNorva,Madim等处,水深400米~1J2407米开采周期较长的大型油气田,~IJLF22—1,Cannemara(OffshoreIreland)等井数少,开采周期也较短的小型油田,水下生产系统已广泛地应用于世界各大海域.这一方面缘
4、于海上油气田开发深度的不断增加,另一方面也充分证明:高技术在水下生产系统中的应用,是有效地降低水下油田的开发成本的关键.正是基于这一点,早在20世纪8O年代初,许多国家就采取以科研机构,石油公司,设备公司三方合作的方式,投入大量的人力,物力,开始进行一系列与水下油田开发相关的新技术的研究,如着名的海神计划,海王星计划,以及巴西的PROCAP研究计划,这些项目包括深水勘探开发,深水钻完井,深水工程等在内的系统工程技术研究.目前,全世界已经发现33个超过亿吨级的大型油气田,墨西哥湾,巴西,西非正在成为世界深水勘探的主要区域,与此同时深水技术研究已经取得了显着成果,深水平台的设计建造技术逐步完善,
5、水下生产新技术不断涌现,一大批深水油气田建成投产,深水开发的记录被快速刷新,到2007年,运行在世界各大海域的水下井口3600多套,已经投产的油气田最大水深为2407米,钻探水深记录为3095米.远距离油气多相混输技术在水下生产技术中的应用是该项技术发展的主要方向.其中海神计划最具代表性,它投资2000万英磅,研究内容涉及油气多相混输泵及辅助系统的开发研制,多相计量装置的开发研制,多相管流的动态模拟技术的研究,水下动力供应问题以及深水遥测遥控技术等七个方面.迄今为止,海神计划的主要成果油气多相混输泵已进入工业化应用,陆上应用已较为成熟,世界各地有几十台泵在运行,水下多相增压也已进入现场实验阶
6、段,其他方面的研究也取得了较大的进展.其项目研究进度见表2.在深水技术的开发方面,巴西是不惜重金的,开发的目标已经到达了2000米水深的油田,CamposBasin海域的Albacora,Marlim油田均是水下生产系统应用的典范,其中Marlim'SUL油田是迄今为止世界上最深的海上油田,水深达1750米,全部采用水平井进行开发.初步勘探表明:目前巴西有64%左右的油藏储存在中深水域,其中37%在4001000米之间,27%在2000米水深以上的海域,1995年巴西24%的产量来N400米水深的油田,~1J2003年约达~1J63%,这与巴西在深水技术方面的一系列投入是密切相关的.2008
7、年12月高科技与产业化372.研究动态水下生产系统是一个技术密集,综合性很强的海洋工程高技术领域,而且其研究内容几平涉及到与水下技术相关的各个领域,如水下井口及设备,海底管线,水下作业及监控等.下面以当前研究的重点一水下远距离多相混输为主,简单介绍国外在多相混输泵,多相计量,水下遥控,遥测及水下技术其他方面的主要研究动态.(1)多相输送与多相计量?油气多相混输泵研制:关键在于优化泵内转子结构,使水下多相泵的运
