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極端環境海洋石油開發中裝備結構的新概念設計研究

[加入收藏][字號: ] [時間:2012-08-22  來源:全球石油化工網  關注度:0]
摘要: 【岳前進】:大家辛苦了,剛才講得很精采。我是高校來的,可能技術層面比較深,我就盡量通俗講一下。 我們油田開發,好的都開發完了,往邊緣極端的環境下開發,需要對策。一個裝備設計有一個流程,需要概念設計,標志知識產權的創新。這個形式...

    【岳前進】:大家辛苦了,剛才講得很精采。我是高校來的,可能技術層面比較深,我就盡量通俗講一下。

    我們油田開發,好的都開發完了,往邊緣極端的環境下開發,需要對策。一個裝備設計有一個流程,需要概念設計,標志知識產權的創新。這個形式、材料是你自己的,后期才有基本設計,到了詳細設計,加工設計、安裝設計。我們國家主要還在做詳細設計。基本設計我們還比較欠缺。剛才看到我們的企業已經進入到詳細設計,這是一個很好的現象。

   我們有些概念是根據不同的原因,我們說的概念,主要是由于海洋開發的環境造成你必須產生新的概念。今天集中在兩個方面,一個是我們到寒區,現在寒區很熱,如果遇到冰,我們開發受到限制,主要受到水深、離岸距離的大小。如果在寒區開發有什么手段和辦法,如果在深水有什么手段和辦法。我想跟大家分享一下體會。

    剛才只關注渤海和南海的開發,實際上很多地方又結冰又有石油。渤海也是石油資源非常豐富的,但渤海都結冰。這些平臺規范設計上一定要想出新的辦法設計它。

    現在寒區有很多的概念,比如說有窄結構,還有寬結構。還有北極比較深,在寒區的深水八九十米就是深水,也是用浮式平臺、半潛式平臺。我們用什么辦法去克服冰,我們中海油連續做了很多年,在世界上甚至可以領先。我們也到知道69年推倒過平臺。后期日本人幫我們開發,我們設計的平臺過于保守。我們在國家863的支持下,我們設計了一個自己新概念平臺。它可以降低冰力,可以減少振動,可以消除冰塞,也很經濟,是世界上用鋼量最少的,這是中海油和我們聯合制造的。

    下面說說深水,由于水很深,我們用導管架不行了,我們大概用浮式平臺。這些平臺到了極深的時候,也會出現很多的問題。比如說南海風浪是世界上最大的,它到深水的時候,浮體到底怎么去設計?立管怎么設計?系泊怎么設計?

    從中深水到超深水,通過什么原理去設計。講個例子,如果五六百米水深,系泊比較好辦,如果到了1000米水深,錨鏈重量就會很大,立管重量很大,需要很大的浮力,動力定位又很貴,這是一個挑戰的問題,從原理層怎么考慮這個事情。比如說立管超深水也好辦,用鋼水。如果1500米水深的話,只能用符合的柔性管道,涉及到很多負荷的管道,這個技術在國外控制著。我們剛才說開發安全的問題,如果所有的東西都在國外控制著,不僅是政治問題,還有很多技術問題。所以柔性立管,它整個截面怎么設計,線型怎么設計,完全要通過原理層開始搞。包括水下深淺系統,水下油井,水下上岸,后面有一個平臺,有一個控制,這條線我們叫臍帶纜,這個東西在超深水下如何設計,也是我們面臨的一個挑戰問題。

    它的基本概念就是讓它的彎曲方向非常柔順,拉順方向非常鋼,必須從原理上設計。它在不同的水深,比如說臍帶纜,可以用不同的概念,有不同的材料,要根據水深自己去選擇。比如說不同的水深布置的線型也需要不同,有很多的概念要去考慮。比如說超深水的立管,有很多問題,再加上浮筒、鋼管和負荷管,這種東西在國際上已經出現了概念。如果我們自己能不能在這個概念上提出自己的理論,比如說超深水不好辦,但超淺水也很難辦,如果渤海30米水深用立管,也很難辦,我們幫它設計了一套超深水的概念設計。

    另外,我們剛才說軟管怎么鋪設?也有新概念的裝備,不像鋼管的鋪設。它可以有很大的順應性,但它又比較軟,有一套自己的裝備設計,所以我們國內要提前做設計。

    另外,深遠水,從開發的供給方面,如果從工程來講,深遠邊境油田開發,用鋪管船鋪管不合算。如果用比較經濟的開發模式,現在國際上有兩種比較成熟的概念,一個是IBDSO,一個是FNG,它實際上如果全海式的開發模式,比如有一個鉆井船,如果這兩個都很貴,合并在一起,到底行不行呢?如果天然氣管線輸不過來,就是FNG的新概念。剛才說一天至少是50萬美金,如果合并在一起的話,這種概念能不能行。在這種概念下派生出幾種小概念。在南海可不可以?我們重大專項就在研究,主要解決系泊和深沉的問題。還有FDPSO加水下產生系統的概念,這種已經實現了。

    還有一種叫多功能浮體的概念,實際上在鉆井船上加大,可以儲存。這個是NPF1000,聯合幾個國家申請。

    FLNG有兩個難點,一個是小型化的問題,第二個貨物維貨倉,它有很大的倉型,比我們這個房子大得很多,如果它晃蕩起來的話,就會把倉壁打壞,這個問題也需要從根本上考慮的。它的晃蕩問題是一個最重要的問題,人家國外早就有NO96,我們國內也在跟蹤他們的概念,現在全世界范圍內只能跟著挪威GGT公司走,我們想自己創新,從原始上研究它。

    我們再談談工程裝備,一個海洋工程裝備無外乎安裝,不是鋪管就是起吊,這樣在深遠海最好是又大又重。首先我們說說起重船,8000噸的話,大概要8000噸的臂架,臂架輕量化的問題需要解決。另外升沉補償的問題。還有鋪管的問題。

    這是我們國內7000噸,還有201船,我們國家正在研究上8000噸。另外如何實現它的補償問題,吊車控制的問題,如何從原理上進行克服。

    還有一個超深水的鋪管,如果鋪管當中,水平鋪設完了再放下去,從水平到垂直,有很大的弧度,如果是鋼管的話,承受很大的彎曲半徑,托管架是一個很大的問題。這個重量都托到托管架上,這個托管架的設計,我們國家也在研究,我們也參加了這個項目。深水S-Lay鋪設的話,如何解決它的彎曲半徑,我們造的一個201可以鋪設到3000米,綜合能力上是世界上最好的,但單個達不到世界最好的。我們現在有兩個王牌,一個是981,另外一個201正在試航。

    這個是我們國家863支持的,托管架的模型實驗,可以發現整個托管架的實驗,這些不細講了。

    我們再回到淺水,導管架看起來很簡單,沒有任何討論的問題。如果我們用全海式的開發,不用鋪管,比較經濟,就有IPSO的船在這兒,如果在淺海的系泊有很大的問題,因為有冰,冰區的系泊怎么辦?這個是淺海的碼頭這是一種形式。另外淺水系泊的問題怎么設計?渤海有兩種概念,這種概念是新的,一個叫水下系泊。這種東西很危險,我們出了很大的問題。還有水上的軟鋼壁,是通過重量換取它的鋼度,這個概念上有問題,會產生共振。我們希望出現一個新的概念取代它,必須想辦法要克服它。

    新概念設計要有新的理論支撐,新概念設計,要有新的辦法,首先幾種,一個是它的理論,這個理論是支撐新概念的基本原理。比如說軟管基本的原理。第二個我們現在都是用數字化樣機,怎么驗證這個概念,就是數字化。還有物理模型,我們國內建了很多大型的水池,可能是國際上這方面做得最好的。另外,我們開辟了一些新概念的實驗方案,比如說半物理實驗,半物理實驗通常用在航天上,現在我們用在浮體上,還有子結構實驗,可以放大模型實驗。還有一個好辦法,用現有的裝備做原形的實驗,可以保證和驗證你的概念。

    現在有一種新的辦法叫做混合實驗,數值和模型實驗綜合做,以往數值是數值,模型是模型,必須要綜合實驗。還有半物理實驗,就是模擬實體,就可以把托管架放大的倍數很大,也可以做航行架。我們在上面做過很多驗證性的實驗。

    另外,比如說我們用300米的半潛式,來預測未來的實驗。我們利用現有的平臺,做原形的測量,它可以對你的概念,對你的數值、模型實驗,甚至對你的設計,都可以提供第一手的資料。同時,它可以對平臺本身的安全提供健康的診斷,當然它要同時提供風浪流和相應。我們在渤海已經連續測了20年的實驗,每年冬天都要對平臺進行測量獲取數據。比如說我們在渤海的IPSO也在做原形的測量。比如說在南海的半潛式平臺,也做大規模的實驗。它是可以對半潛式平臺一直引申到浮式平臺系泊、立管綜合的分析,可以做現場實驗室。這個地方已經得到了幾個臺風周期的環境荷載響應。

    我們國家在“十二五”大踏步發展,我們國家在寒區和深海開發,基本掌握了國外的思路和技術,我們一定有信心。我們原來只注重詳細設計,開始初步設計。為了適應惡劣和極端的環境下,在研發自主產權的新概念上需要加大的投入,需要國家高效,企業和油公司聯合起來,我們國家在整個宏觀的科技管理上,和西方有差別,希望通過中國的智慧,可以把這一塊做得非常好。

    謝謝大家。

    【提問】:對寒區的平臺,在中國如何解決低溫材料的問題?如果考慮經濟性的話,在我們國內的鋼廠如何解決?

    【岳前進】:寒區的話,零下二十多度,我們國內鋼材沒有問題。我們國家的鋼材價格上我不知道,承受四五十度的鋼材還是比較大眾化的,是不是一下價格提高了很多,這方面我研究不太多,我只知道抗冰平臺的形式、荷載的問題。這是好問題。

    【提問】:我聽了岳教授的介紹,我想提一個問題,我們深水系泊系統以及單點系泊的旋轉頭方面,岳教授有沒有研究?

    【岳前進】:環環我們沒有做,我們是工業裝備偏重于結構這一塊。因為來講,浮體和系泊和立管不能割裂開來,設計立管必須考慮系泊,如果到超深水動力定位。實際上我們在南海檢測硫化平臺上,把立管、系泊首先建了模型,再去監測的,我們是基于監測去研究它。

    【提問】:這個會議是國家海洋工程裝備高端的研討會,我剛才提這個問題,就想在座的各位廠家是否有科技能力,協助我們來研究這方面的技術,打破設備國外進口的問題。因為南海開發油田絕大部分是用浮式系統的,無形之中,單點系泊系統的技術現在沒有打破進口,進口的費用特別特別高,所以是否能夠打破,以便于我們更好的開發油田。

    【陳衛東】:岳教授講了很多,我很關注他最后講的兩個片子,就是我們做一些基礎的測試。沒有這種基礎的測試和數據,沒法做到突破,只能是跟著別人走。他講這個事情,我想另外一個故事,大家都知道瓦特蒸汽機成功了,推進了工業革命,但很少人知道第一個支持瓦特做蒸汽機實驗的商人破產了,最后瓦特被放在一邊了。后來有一個商人并不需要瓦特的機器,他只是覺得瓦特這個機器出來,應該很有價值,所以他是不計報酬的支持瓦特把蒸汽機做完了。我為什么講這個故事呢?就是剛才岳教授講的這個事情,很多東西他提交上去了以后,不見得會得到支持的,不見得會有回報。但我們要能夠慧眼識珠的話,在別人不愿意做的東西,我們能助他一臂之力,其實岳教授希望我們合作去進行一些基礎的實驗,只有這樣才能有我們自己的東西。就說這點感受,休息到4點,我們再回來。

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