日益增長的市場需求與材料、建模技術的進步正在推動柔性立管技術及產(chǎn)品實現(xiàn)跨越發(fā)展。
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立管技術是深海開發(fā)行業(yè)最具挑戰(zhàn)的領域之一，因為隨著儲層環(huán)境和超深海條件越來越困難，該技術可以應對其從事前沿發(fā)展相關的一系列問題。當談及柔性立管時，石油公司和承包商充分注重盡快發(fā)展這復雜領域的技術，以致于深海產(chǎn)業(yè)最完整的生產(chǎn)解決方案之一能夠安全將物品從海底運輸?shù)奖砻妗，F(xiàn)在，隨著一切不斷發(fā)展的技術，推動柔性立管解決方案進步的動力是深海勘探開發(fā)行業(yè)的水深達到3,000米(9,850英尺)，甚至更深。當然，柔性立管并不是唯一選擇。各種創(chuàng)新的剛性懸索以及混合立管也是有效的，并且得到經(jīng)常的使用-----巴西石油公司在墨西哥灣的Cascade和Chinook油田開發(fā)中采用了 Technip公司的自立式混合立管就是最近的一個典型案例。但是，許多深海開發(fā)相關人士認為，柔性立管以及它們的創(chuàng)新變異是關鍵能動技術之一，世界范圍內浮式生產(chǎn)急速擴大(數(shù)量至少233個，國際海事協(xié)會最新統(tǒng)計的數(shù)字)，該技術也被認為是一種關鍵技術。
為什么柔性立管如此備受關注呢?所有的承包商都把目光聚焦在努力爭取的利益上——據(jù)估計，每年全球柔性立管市場達約1,200km (730miles)(理論上的測量的標準長度是8-in)，將其轉化為市場價值，意味著每年超過15億美元，據(jù)NKT柔性立管(2012年初采購國民油井的)信息，巴西無疑是柔性立管的最大單一市場，占據(jù)全球消費的50%以上，其它重要的市場是北海、西非和遠東地區(qū)。
高增長市場
根據(jù)行業(yè)能源咨詢機構道格拉斯威斯特伍德(Douglas-Westwood)分析，深海撓性軟管需求(主要由立管和管線需求推動)是一個高增長市場。預計2012年，深海撓性軟管的全球支付達7億美元，其中，4.78億美元主要在巴西，到2016年，這些數(shù)字有望增加到每年30億美元，僅巴西的支出可達 22億多美元(非洲的支出大約5億美元)。
追朔撓性軟管的根源，它的突飛猛進的發(fā)展給人留下深刻的印象。早在上世紀七十年代初，撓性軟管首創(chuàng)，并最初用于淺水區(qū)域如西非、遠東和地中海。時值今日，撓性動力生產(chǎn)和出口立管、管線及跨接線已經(jīng)很普遍，其應用的水深達1,900m(6,235ft)，挑戰(zhàn)北海、西非和巴西的深海油田開發(fā)，插件配置包括 “高彎度S型”和“低彎度S型”(采用錨定浮力模塊)與“陡波”和“懶波”(合并浮力模塊)，在不利的氣象條件下，它們能夠承受劇烈的垂直方向和水平方向的運動。
撓性軟管組成管壁構成部分中不同數(shù)量的不同材料滲層，例如，內撓性金屬殼，防漏熱塑性隔層和螺旋狀耐腐蝕性鋼或者鎧裝電纜，所有這些基本上隨意交叉滑過，經(jīng)歷內部載荷和外部載荷。鋼束為其結構提供了它的耐高壓和易彎曲特征。
在各種配置中部署它們的能力取決于水深和油田開發(fā)條件，這意味著每個滲層都是“量體裁衣”，并各自調整到最佳以滿足作業(yè)者的要求。最復雜的撓性軟管可能達到19個滲層。
無邊界的創(chuàng)新技術
傳統(tǒng)上，粘結和無粘結受直徑和水深的約束和限制，但是，這是該行業(yè)正在不斷發(fā)展并支持的技術邊界。超深水即達到資質的3,000m(9,850 ft)的水深的設計是有效的，而高溫(150°C或者302℉)和高壓，適于9-in內直徑(ID)管的7,200 psi和適于7.5-in內直徑(ID)管的10,000 psi也實現(xiàn)了。
來自伍德集團肯尼的立管領域的一位專家指出，最鼓舞人心的市場趨勢之一是新產(chǎn)品或增強產(chǎn)品和解決方案的出現(xiàn)。“對我而言，主要的事情之一是產(chǎn)品的數(shù)量和競爭者進入解決或潛在對策，”他說，“一些人有不同的解決方法，一些人堅持采用傳統(tǒng)的管材，另外一些人尋求撓性復合管，而更多的人關注復合粘結管。”
“在很大程度上這由少數(shù)的競爭者推動，巴西國家石油公司是推動市場的參與者之一。參與競爭和得到最好的價格是必須的，這對撓性軟管的制造商是最受鼓舞人心的。巴西國家石油公司在推動技術邊界的同時，也被強烈競爭驅動。”
巴西國家石油公司是全球撓性軟管最大的用戶，制造商們正在積極使自己為巴西鹽下油田遠景區(qū)提供服務，該油田提出了嚴峻挑戰(zhàn)，涉及挑戰(zhàn)性的鉆孔環(huán)境、極其苛刻的水深，甚至更多這就是為什么巴西國家石油公司近一兩年與供應商、其他組織簽署了一些大型交易，致力于技術并贏得制造商繼續(xù)支持他們建設制造基地和應對挑戰(zhàn)的適當研發(fā)設施的規(guī)劃。
巴西鹽下油田的研究
根據(jù)巴西國家石油公司去年和日本石油天然氣金屬公司簽訂的協(xié)議，巴西鹽下(Presalt)油田石油生產(chǎn)中有關撓性軟管的技術可行性研究母線正在進行中，預計將在2014年12月完成，此合作協(xié)議有助于日本財團包括古河電工在內應對用于巴西鹽下油田石油生產(chǎn)的撓性軟管設計的發(fā)展。
新一代柔性立管要取得資格是許多技術的挑戰(zhàn)之一，巴西國家石油公司正試圖克服這些挑戰(zhàn)，因為它正在努力開發(fā)它的鹽下油田遠景區(qū)。在天然氣混合中出現(xiàn)的相對較高的CO2和H2S要求油田采用耐腐蝕性高的立管，同時，作業(yè)者也正在也現(xiàn)存的重點供應商包括Technip公司和Wellstream公司(現(xiàn)在屬于 GE石油天然氣)合作推出一系列新的更耐磨的柔性立管。
未來的挑戰(zhàn)
據(jù)業(yè)內專家Brien表示，對深�？碧介_發(fā)來說，更需挑戰(zhàn)的是水深、立管腐蝕以及疲勞。“深海開發(fā)能力和更苛刻的環(huán)境是撓性軟管面臨的挑戰(zhàn)，深海開發(fā)行業(yè)正在嘗試在溫度方面達到最高境界。”他指出了具有挑戰(zhàn)性的重點范圍，如下: 柔性立管的疲勞;柔性立管中的“局部扭曲分析”;直流撓性軟管技術;適于柔性立管的Anti-H2S滲層;撓性軟管中的復合鎧裝。
腐蝕是一個嚴重的問題，尤其是立管中的金屬降解機制，這一般發(fā)生在環(huán)隙區(qū)，由于高度腐蝕性環(huán)境。腐蝕氣體如CO2和H2S可以通過立管的聚合物內鞘從鉆孔滲透到環(huán)形空間，這是因為鉆孔中產(chǎn)品的高壓形成了環(huán)隙區(qū)中的腐蝕環(huán)境。柔性立管外鞘的機械損傷發(fā)生，留下一個允許海水進入的小洞。
這結合來自鉆孔滲透的CO2或H2S，將對立管鎧裝電纜形成一個腐蝕環(huán)境，反過來可促使氫致開裂機理或者鎧裝電纜的應力腐蝕開裂。
“柔性立管在深海開發(fā)行業(yè)使用一段時間以來，許多的日常業(yè)務都在進行中。”他說，“我們仍然推行技術無邊界，將有必要了解更多柔性立管自身內部發(fā)生什么了，以及更好監(jiān)測服務中相關管的完整性內的一系列事情。”
他進一步指出，作為一個行業(yè)，深海開發(fā)依然努力想要得到撓性軟管使用壽命的預測，并傾向于警惕性這方面。“我們擅長分析重點，但是好像我們對環(huán)形空間內的環(huán)境和管孔還沒有一個很好的應對舉措，因此，現(xiàn)在我們必須進一步深入評估環(huán)形環(huán)境，但最大可能是我們的保守預測。”
當然，行業(yè)合作是戰(zhàn)勝當前這些挑戰(zhàn)的關鍵，同時，撓性部分正在創(chuàng)造這方面令人鼓舞的紀錄。SureFlex聯(lián)合產(chǎn)業(yè)項目已經(jīng)建立了介紹撓性軟管完整性狀況以及關于撓性軟管完整性保障和監(jiān)測方法的生產(chǎn)須知。
經(jīng)歷了一個長期的發(fā)展過程，柔性立管及其技術對深海開發(fā)行業(yè)完全采用浮式生產(chǎn)做出了重大貢獻。未來還有許多新的挑戰(zhàn)，其中，最大的挑戰(zhàn)是必需獲取更多行業(yè)最新的經(jīng)驗和實踐。
但是，隨著不斷的技術革新和市場需求，柔性立管的發(fā)展空間巨大，該領域現(xiàn)在的進步動力如重量輕材料的使用、更好耐腐蝕性、混合設計更多、模塊技術的提升以及改進的環(huán)狀監(jiān)測技術等意味著撓性軟管技術正在快速上升。
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