齊仁理--東北石油大學(xué)博士
2011中國(guó)海洋油氣鉆采與工程裝備高峰論壇報(bào)道
齊仁理——東北石油大學(xué)博士
【齊仁理】： 今天我做的報(bào)告題目是“國(guó)外海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)與裝備綜述。
我會(huì)從11個(gè)方面做一下論述。
目前海洋油氣勘探聚焦了全世界的目光，主要大國(guó)處于經(jīng)濟(jì)和政治利益的考慮，加大對(duì)海洋尤其的投入。
世界上第一口海上油井是1887年，但真正的海洋發(fā)展是始于上世紀(jì)三四十年代，海上石油鉆井已經(jīng)頒布了世界的每一個(gè)角落。
海洋上的油氣資源非常豐富，據(jù)我們調(diào)研的數(shù)據(jù)顯示，海洋石油資源占據(jù)石油資源總量的34%。在這么多的海洋資源中，主要分布在大陸架上，但是在深水、超深水的海域也受到關(guān)注。這是一些學(xué)者對(duì)深水的定義，因?yàn)樯钏统钏饕前凑占夹g(shù)裝備能實(shí)現(xiàn)的程度定義的，被普遍接受按照500米為界進(jìn)行分的。目前深水和超深水可采的常規(guī)資源，主要是位于巴西、安哥拉、尼日利亞和美國(guó)。目前海上探井的水深也在不斷增加。目前全世界的海洋油氣開(kāi)采有這樣一個(gè)格局，三彎和兩海和兩湖。目前全球海洋油氣開(kāi)發(fā)的分布，目前處于開(kāi)發(fā)階段的海上油田的發(fā)布，具體內(nèi)容大家可以看一下。
目前深水跟淺海還有一些不同，目前深水在非洲和北美的產(chǎn)量是最高的，而且還有進(jìn)一步增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從國(guó)內(nèi)和國(guó)外看到一些資料，大家有一種共識(shí)，就是說(shuō)在今后一段時(shí)間里，海上油氣的產(chǎn)量就會(huì)不斷的增加。既然有這么大的一塊“蛋糕”，來(lái)介紹一下海上石油開(kāi)發(fā)的困難。第一在海上要克服各種影響，2005年的颶風(fēng)讓海上石油平臺(tái)受到很大的損失。在海上進(jìn)行石油勘探開(kāi)發(fā)中，如果一旦發(fā)生泄露，它的問(wèn)題不僅與經(jīng)濟(jì)狀況，包括對(duì)政治、環(huán)境、生態(tài)都會(huì)有巨大的影響。但是與陸上相比，雖然人類不宜涉足，但是使用海底電纜進(jìn)行勘探的時(shí)候，相比陸上相對(duì)方便一些。而對(duì)于采油來(lái)說(shuō)，在陸上使用鉆井，而在海上使用不同的設(shè)備，應(yīng)付不同水深的影響。
從經(jīng)濟(jì)層面來(lái)講，因?yàn)楹Ｑ笊嫌刑厥獾沫h(huán)境，所以說(shuō)海上勘探的投資非常的高，與陸上相比通常是三到五倍。隨著水深的增加，投資指數(shù)呈現(xiàn)線性一直往上升。但是與陸上相比，我們使用拖船進(jìn)行勘探的時(shí)候，這個(gè)成本相對(duì)低一些。
下面是海洋工程裝備的格局。海洋油氣資源勘探，海工裝備從我們的角度包括資源的勘探、開(kāi)發(fā)、加工、儲(chǔ)運(yùn)、管理以及相關(guān)的裝備。而海洋油氣資源開(kāi)發(fā)的裝備目前是海洋工程裝備的主體，包括各種鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)，啟動(dòng)船、鋪管船，還有一些潛水作業(yè)設(shè)備等等。目前很多公司為了從事這個(gè)業(yè)務(wù)，按照產(chǎn)品的特點(diǎn)和種類而言，把它簡(jiǎn)單分了三個(gè)層面，一個(gè)是美歐公司，第二個(gè)層面是韓國(guó)、新加坡，在建造領(lǐng)域發(fā)展速度比較快，而我國(guó)目前是處于第三個(gè)層面上。
這個(gè)就是對(duì)我剛才做的一段分析的具體說(shuō)明。因?yàn)闅W美的國(guó)家在設(shè)備的設(shè)計(jì)、總裝方面有很多的優(yōu)勢(shì)。亞洲一些國(guó)家，包括韓國(guó)、新加坡、中國(guó)、阿聯(lián)酋目前發(fā)展的速度比較快。
另外一個(gè)特點(diǎn)，資源大國(guó)俄羅斯、巴西，依托本國(guó)海洋油氣資源巨大的需求，邀請(qǐng)別的國(guó)家進(jìn)入它的市場(chǎng)，所以這些國(guó)家在海洋工程裝備領(lǐng)域的發(fā)展也是比較迅速的。
海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)的裝備，下面通過(guò)海洋油氣勘探的步驟做一個(gè)介紹。首先是海洋地質(zhì)調(diào)查。在海上進(jìn)行勘探的時(shí)候，更關(guān)心島嶼。除了這個(gè)我們還要更多的了解水下深海的情況，就需要在潛水的范圍內(nèi)進(jìn)行海底的漏油，海底地質(zhì)的產(chǎn)狀要素等等。除了之外，還有航空的地質(zhì)觀測(cè)，通過(guò)航空照片確定水下地層的分界線等等，通過(guò)使用航空航天包括衛(wèi)星的一些設(shè)備，對(duì)水下地層進(jìn)行觀測(cè)。
另外做石油勘探的時(shí)候，大家關(guān)心的是海下改造的情況，通過(guò)海洋的地貌調(diào)查，尤其是通過(guò)島嶼以及附近的觀測(cè)，可以確定構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的期次，還有構(gòu)造活動(dòng)之間的關(guān)系等等。而我們所作的這一系列的工作最終的目的要得到海洋地質(zhì)圖件，就可以了解海下的情況。在我們得到這張圖件需要更多的方法，其中可以分成兩種，物理類的和化學(xué)類的。海洋地球勘探主要是使用設(shè)備，分析海洋水中游離的烴類特征確定海下有沒(méi)有油氣場(chǎng)。地球物理方法相對(duì)于化學(xué)方法用得更多一些，通過(guò)我們?cè)诖卜糯帕x，了解水下的構(gòu)造情況。除了磁法還有電法。這種技術(shù)目前已經(jīng)有了一些新的方法，可以實(shí)現(xiàn)量的采集和分析。這是國(guó)外進(jìn)行海上電子勘探的情況。
重力也是一種方法，當(dāng)?shù)叵麓嬖诘V產(chǎn)的時(shí)候，存在密度的差異，所以在重力上有很好的反應(yīng)，所以在海洋上也會(huì)進(jìn)行重力的勘測(cè)。但海洋重力通常進(jìn)行區(qū)域調(diào)查的時(shí)候會(huì)使用，但在詳細(xì)調(diào)查的時(shí)候，用得少一些。目前最主要的方法是海洋地震勘探，通過(guò)人工激發(fā)地震波的方法，分析地下的情況，我們?cè)陉懮峡梢源竽芰康恼ㄋ�，但是在海上更多的是使用氣槍等等。在不同水深的時(shí)候，使用地震勘探也是不同的，比如說(shuō)在淺海的時(shí)候，要盡量避免潮汐的影響，可以使用一些陸地上勘探的方法來(lái)施工。而在深水的話，我們就要使用拖船，有地震波的激發(fā)裝置在后面進(jìn)行電纜接受它的信號(hào)，可以進(jìn)行海上二維、三維甚至四維地震數(shù)據(jù)的采集，相對(duì)效率還是比較高的。
應(yīng)該說(shuō)早期進(jìn)行地質(zhì)勘探的時(shí)候，識(shí)別只是垂直一個(gè)分量的信息，而導(dǎo)致我們漏掉一些信息�，F(xiàn)在隨著技術(shù)的分析，可以多種量的分析。我們使用拖船收集信號(hào)的時(shí)候，只在拖船游過(guò)的時(shí)間采集到信號(hào)，于是有人想出另外一種手段，把這個(gè)設(shè)備做成一體化的布置于海底，這樣可以連續(xù)時(shí)時(shí)的接收信號(hào)，這個(gè)是施工的模式圖，把檢波器的結(jié)點(diǎn)布置于水下。正是因?yàn)檫@種技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了海洋四維地震勘探的進(jìn)步。我們?cè)赬、Y、Z上面加上一個(gè)時(shí)間，我們?cè)谝淮慰吹剿聵?gòu)造條件，而我們?cè)诓煌臅r(shí)間使用同樣的方法檢測(cè)，差別變化就是油水的變化，通過(guò)兩次一比較，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)油場(chǎng)的檢測(cè)。
前面說(shuō)到的可以看得到的，但如果真的把油采出來(lái)，更多的了解水下地質(zhì)情況，當(dāng)然需要鉆井。陸上鉆井實(shí)施比較簡(jiǎn)單，更多使用垂直井，而在海水更多使用分支井等。通過(guò)更多的信息，選擇有有利的構(gòu)造，更少的投資取得更多的回報(bào)。通過(guò)多分支井進(jìn)行海下石油的開(kāi)發(fā)。
下面是海上鉆井需要使用平和鉆井船，因?yàn)槲覀儜?yīng)對(duì)水深的不同，一定要使用不同的裝備。從自升式、雙塔式、半潛式，通過(guò)這些設(shè)備克服水深的影響。因?yàn)樵谀壳昂Ｑ笫偷母哂蛢r(jià)的刺激下，目前海工裝備的使用情況是非常高的，這張圖表是按照不同類型的設(shè)備進(jìn)行分類，使用的狀況可以看到都是比較高的，高的可以達(dá)到百分之百。
這是在不同區(qū)域我們使用的海上鉆井設(shè)備的使用情況，總的來(lái)說(shuō)，使用率也是很高的。
接下來(lái)介紹一下海上油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)裝備，海上油田開(kāi)發(fā)與陸地上相比有自身的特點(diǎn)。在海上油氣場(chǎng)的開(kāi)發(fā)方案中有一些與傳統(tǒng)方案不相同的地方。首先在低井網(wǎng)密度的情況下，達(dá)到更高的采油速度。我們可以看到海上采油速度相對(duì)高的，首先一點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在單井的控制面積大一點(diǎn)。首先是英國(guó)北海油田開(kāi)發(fā)的面積，普遍是比較大的。陸上世界上比較重要的油田，單井的面積都是比較小的，前幾個(gè)是在1平方公里以下的。
在海上更多強(qiáng)調(diào)一套井網(wǎng)開(kāi)采多套采油系，我們可以看到單井設(shè)計(jì)的采收率是比較高的。海上油田進(jìn)行開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，通常分成幾個(gè)階段，第一個(gè)階段是單層開(kāi)采，第二個(gè)選擇性的層系開(kāi)采，第三個(gè)階段跨層系的混采。
在海上我們經(jīng)常會(huì)看到一些作為單獨(dú)小油田開(kāi)發(fā)不好的地方，而在海上使用多個(gè)小油田聯(lián)合開(kāi)采，制定聯(lián)合方案的模式開(kāi)發(fā)。我們看到在北海油田和其他油田都使用這種整體開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)，已經(jīng)取得了比較好的效果。
從設(shè)備的使用情況分類，目前海上油田的開(kāi)發(fā)大概可以分成兩種模式，半海半陸式的和全海式的開(kāi)發(fā)方案。半海半陸式的是淺水方式，另外已經(jīng)有一些近海的模式已經(jīng)開(kāi)始使用二氧化碳EOR的開(kāi)發(fā)了，目前還是實(shí)驗(yàn)性的，但是可能我們要做到的比預(yù)計(jì)的2020年早一點(diǎn)。而全海式的開(kāi)發(fā)模式，把生產(chǎn)、處理設(shè)備都放在海上，主要是依據(jù)使用的設(shè)備不同有一些不同。首先就是說(shuō)裝機(jī)式的，設(shè)備的核心就是裝機(jī)式的固定平臺(tái)。
另外，我們海工裝備經(jīng)常講的半潛式平臺(tái)，以半潛式平臺(tái)為核心做的半潛式開(kāi)發(fā)模式，還有FPSO的開(kāi)發(fā)模式，是目前最常用的，也是用得最多的，因?yàn)镕PSO可以重復(fù)利用，減少投資。目前墨西哥灣、挪威、北海、巴西都在做FPSO的開(kāi)發(fā)。不同的設(shè)備比起來(lái)，目前FPSO更多，我這個(gè)數(shù)據(jù)相對(duì)有些早，現(xiàn)在可能會(huì)更多。
而在油氣田的裝備與100年前有天壤之別了。我們使用的海上設(shè)備已經(jīng)不再簡(jiǎn)單的是一種設(shè)備或者裝備，而是一個(gè)大的系統(tǒng)的總成，包括定位系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、海上結(jié)構(gòu)、水下工程船舶等眾多系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)包含底下的子系統(tǒng)。
具體的哪一種的設(shè)備都有它使用的條件和環(huán)境。包括導(dǎo)管式的，半潛式的，還有移動(dòng)式的平臺(tái)，還有自升式的使用范圍和環(huán)境。
目前半潛式平臺(tái)的數(shù)量，除了半潛式平臺(tái)，還有張力腿平臺(tái)等等目前也是發(fā)展得比較迅速。
下面是Spar平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特征、適應(yīng)的環(huán)境。
FPSO有很多的技術(shù)特征，前面有很多的代表講過(guò)了。
下面簡(jiǎn)單的看一下使用FPSO開(kāi)發(fā)的實(shí)例，包括巴西的，還有FPSO自身特點(diǎn)，自身的分類，包括軟地的硬地的。目前我們可以看到全世界在幾個(gè)重點(diǎn)的海區(qū)都在使用FPSO進(jìn)行作業(yè)。通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)圖可以看到FPSO的數(shù)量包括改裝的和新建的增長(zhǎng)的速度都是比較快的。
下面幾個(gè)用FPSO進(jìn)行海上油田開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，包括油氣的處理系統(tǒng)，油氣的外輸系統(tǒng)，與FPSO相連接，包括水下的生產(chǎn)系統(tǒng)以及生產(chǎn)設(shè)備、海底的輸油管線等等。
目前FPSO出現(xiàn)了一些新的發(fā)展，不再單純的用于海上石油，也包括天然氣。甚至已經(jīng)開(kāi)始有一些設(shè)計(jì)單位著手將鉆機(jī)放在FPSO上面，做FDPSO，這樣可以讓一條船完成油田的開(kāi)發(fā)，縮短了油田的開(kāi)采周期，節(jié)約了油田的成本。
這是FLNG的應(yīng)用，有它自身的技術(shù)特點(diǎn)，每一種FLNG的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)。
下面有一些比較先進(jìn)的設(shè)備，包括目前用得比較多的海上連續(xù)油管設(shè)備。BP公司使用連續(xù)油管設(shè)備的技術(shù)規(guī)范和每一部分的拆解和作用，包括它的滾筒、液壓動(dòng)力裝置包括操作室、整體組合。目前這個(gè)平臺(tái)的發(fā)展也是比較快的，平臺(tái)的發(fā)展主要是促進(jìn)智能化、機(jī)械化，減少了成本。
因?yàn)槲覀兪褂枚喾种Ь�，所以它的射孔也取得了不斷的進(jìn)步。因?yàn)槲覀冊(cè)谒碌脑O(shè)備需要很多的檢查、維護(hù)，正常狀況下，人是很難下去的。所以說(shuō)也開(kāi)發(fā)了這種深水的設(shè)備維護(hù)和檢查的系統(tǒng)。
剛才講過(guò)我們?cè)诤Ｑ笫涂碧介_(kāi)發(fā)中更多使用多分支技術(shù)，就是說(shuō)最大的油藏的位移技術(shù)，這種技術(shù)目前適應(yīng)的地質(zhì)條件比較多。而這種技術(shù)也是一個(gè)集成的技術(shù)，通過(guò)MRC技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，已經(jīng)取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，包括油藏基礎(chǔ)范圍，減少平臺(tái)的尺度，降低了成本，減少了污染，取得了更好的效果。
使用多分支井可以自由的控制地下層面。與MRC技術(shù)相配套的導(dǎo)向技術(shù)，目前也取得了很多的技術(shù)，包括地質(zhì)導(dǎo)向，我們鉆井的時(shí)候，按照地質(zhì)體的模式進(jìn)行實(shí)施。
這些技術(shù)綜合應(yīng)用使我們目前使用MRC水平井、多分支井效率提高了效率，提高了產(chǎn)量，通過(guò)國(guó)外海下油田的調(diào)研，使用了這項(xiàng)技術(shù)以后，產(chǎn)量提高了許多。這是進(jìn)行MRC多分支井設(shè)計(jì)的圖件，我們?cè)谄矫嫔�、剖面上，每次針�?duì)什么地方，使用了這些東西經(jīng)過(guò)了生產(chǎn)實(shí)際驗(yàn)證，使用這項(xiàng)技術(shù)還是有效的提高了油田的產(chǎn)量。對(duì)于我們國(guó)家雖然是開(kāi)發(fā)海上油田，但是在油田形成的時(shí)候，有很多是陸相盆地。
這是我們?cè)陉懮嫌吞锏娜侵抻吞锏那闆r。在平面上三角洲，使用MRC，在這樣情況下進(jìn)行地質(zhì)的分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)可以看到沿著谷水流的方式，順著這個(gè)方向可以取得很好的效果。在布井的時(shí)候，使用地質(zhì)分析的模式，進(jìn)行注水、采油。目前很多老油田在講剩余油的挖潛，剩余油在哪里？在河道流過(guò)，使用MRC技術(shù)，可以更好的解決開(kāi)發(fā)的剩余油。
通過(guò)對(duì)國(guó)外油氣勘探開(kāi)發(fā)模式經(jīng)驗(yàn)的研究和調(diào)研，我們也學(xué)到了一些東西。第一條，重視基礎(chǔ)與地理研究，調(diào)查評(píng)價(jià)工作，尤其是區(qū)域性的石油地質(zhì)的研究、類比。在國(guó)外，這個(gè)做得比較多。另外重視海上油氣勘探開(kāi)發(fā)的科技攻關(guān)，鼓勵(lì)新技術(shù)的應(yīng)用。
最后，做一下對(duì)海上油氣裝備發(fā)展的前端預(yù)測(cè)。未來(lái)海關(guān)的裝備，大概會(huì)有以下幾個(gè)方面的發(fā)展：大型化、高速化、精密化、電子化、自動(dòng)化、深水化、環(huán)�；�
目前，海洋的石油資源的總量相當(dāng)大，目前只處于勘探開(kāi)發(fā)的早期。因?yàn)樗沫h(huán)境比較特殊，所以它的投資比較大，一般是陸地投資的三到五倍。海上油田的開(kāi)發(fā)是分層次分階段的進(jìn)行。而在技術(shù)上，墨西哥灣、西非和巴西的海域繼續(xù)引領(lǐng)全球油氣勘探開(kāi)發(fā)的潮流，油氣勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)也是越發(fā)的成熟。
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