陵水17-2气田“深海一号”能源站总体设计及关键技术研究北大核心CSCD

陵水17-2气田开发采用带凝析油储存和外输功能的深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站,为国际上首个采用立柱储油的半潜式生产平台,该平台设计面临环境条件恶劣、建造场地和合龙资源受限、凝析油储存和外输安全性要求高、立管运动要求严格等诸多挑战。本文详细阐述了“深海一号”能源站总体设计技术,包括深水环境条件分析、基于受限场地资源的定制化设计、凝析油U型储存隔离与安全储存和动力定位外输以及整体船型参数设计等,并重点介绍了深水系泊系统设计、深水钢悬链立管布置与疲劳寿命分析、平台低频运动响应预报、关键结构设计及30年不进坞的防腐方案设计等关键技术。基于上述技术,研制出了新型半潜式生产储油平台母型船——“深海一号”能源站。该平台建造完成并投入使用,标志着中国海洋工程制造业逐步向深水浮式生产平台等高端装备业进军,也为同类深水浮式平台的设计提供了借鉴。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术

"深海一号"能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10~4m~3的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为"深海一号"能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台正式交付 中海油深水再亮剑

“航道海况良好,半潜平台状态一切正常!”1月31日,由我国自主研发建造的全球首座10万吨级深水半潜式生产储油平台——“深海一号”能源站,在三艘大马力拖轮的牵引下顺利通过台湾海峡,正式进入我国南海海域。     

陵水17-2气田“深海一号”能源站立柱储油关键技术北大核心CSCD

“深海一号”能源站是部署在陵水17-2气田之上的深吃水半潜式生产平台,为世界首个深水半潜式立柱储油生产平台。与常规半潜式生产平台不同,该平台需要在立柱内储存最多2×10^(4)m^(3)的凝析油,给平台立柱结构设计、平台在位性能、凝析油储卸安全控制等方面带来前所未有的技术挑战。本文基于半潜式生产平台立柱储油面临的技术难题,对立柱凝析油舱的舱容计算及布置方案、装载变化对平台在位性能的影响、平台立柱结构设计与防碰撞分析以及凝析油储卸安全控制措施等关键技术进行了研究。相关成果为“深海一号”能源站的成功研制提供了强有力的技术支持,有效解决了中国南海天然气开发凝析油管网依托设施缺乏的难题。目前该平台已建造完成,即将用于陵水17-2气田的开发。本文所涉及的深水油气开发高端装备技术,为深水油气田开发提供了借鉴。     

“深海一号”能源站钢悬链立管总体方案研究

陵水17-2气田开发生产平台——"深海一号"能源站,是国内首次应用钢悬链立管的深水半潜式生产平台,如何在南海恶劣海况条件下使立管满足总体强度指标和30年疲劳寿命要求是该气田采用半潜式生产平台开发模式成功实施的关键。开展了不同浮式平台和立管形式的可行性研究,论证了自由钢悬链立管回接至直角立柱深吃水半潜式生产平台开发模式的可行性。针对平台垂荡和偏移较大的问题,开展了精细化环境参数研究,波浪参数采用方向极值,风和流采用相应的条件极值,解决了大管径钢悬链立管触地段在极端海况下出现压缩的问题。基于平台储卸油特性和涡激运动显著的特点,采用不同吃水工况平台运动计算了立管强度和疲劳寿命,确保立管强度及疲劳寿命满足要求,并指出平台涡激运动和波浪对立管疲劳损伤存在较大影响,后续应重视对波浪数据、平台涡激运动监测数据以及外输立管监测数据的后评估。开展了立管泄漏对生活楼的定量风险评估,合理确定了立管布置位置,降低了立管泄漏对生活楼的损伤风险。陵水17-2气田已于2021年6月成功投产,充分说明了钢悬链立管在"深海一号"能源站的适用性,所采用的外输立管创造了同等水深半潜式平台钢悬链立管最大管径的应用记录,相关经验做法可为类似深水油气田开发工程钢悬链立管的设计提供参考。     

深水半潜式生产平台全时在位腐蚀防控安全保障技术研究——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例

陵水17-2气田开发工程是中国首个自主设计的深水气田开发工程。为了保障陵水17-2气田半潜式生产平台——"深海一号"能源站的全生命周期安全生产,降低半潜式生产平台坞修频率,最大限度提高生产时率,基于系统性安全原则,提出了全寿命周期设施腐蚀预测及材料选择、长寿命涂层选型、"牺牲阳极+外加电流"联合阴极保护等系统性防腐设计方案;基于风险防控原则,提出了应对半潜式生产平台阴极保护不足的张紧式外加电流阴极保护在位延寿方案,并论证了其有效性。本文提出的深水半潜式生产平台长寿命防腐系统性解决方案能够支持"深海一号"能源站30年不回坞全时在位安全运行,对中国其他深水油气田全时在位系统化腐蚀防控具有一定指导和借鉴意义。     

深水半潜式生产平台全时在位腐蚀防控安全保障技术研究——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例北大核心CSCD

陵水17-2气田开发工程是中国首个自主设计的深水气田开发工程。为了保障陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站的全生命周期安全生产,降低半潜式生产平台坞修频率,最大限度提高生产时率,基于系统性安全原则,提出了全寿命周期设施腐蚀预测及材料选择、长寿命涂层选型、“牺牲阳极+外加电流”联合阴极保护等系统性防腐设计方案;基于风险防控原则,提出了应对半潜式生产平台阴极保护不足的张紧式外加电流阴极保护在位延寿方案,并论证了其有效性。本文提出的深水半潜式生产平台长寿命防腐系统性解决方案能够支持“深海一号”能源站30年不回坞全时在位安全运行,对中国其他深水油气田全时在位系统化腐蚀防控具有一定指导和借鉴意义。     

海上平台临时避难所独立式空气供给系统设计——以“深海一号”能源站为例

为解决海上平台临时避难所常规空气供给系统设计方案中存在的空气供给中断问题,在陵水17-2气田半潜式生产平台——"深海一号"能源站上设计了一套独立式的空气供给系统。对该系统的组成及工作原理,空气总量、空气储存瓶数量与喷头数量等系统设计参数以及系统控制方式、储存房间的设计、临时避难所超压保护和防冷保护等配套设计进行了详细介绍。本文设计成果通过了授权检验机构的校验,目前已应用于"深海一号"能源站临时避难所空气供给系统的设计,为类似海上平台临时避难所的设计提供了参考。     

国产聚酯缆性能评估及其在陵水17-2气田“深海一号”能源站的适用性研究

聚酯缆系泊系统已在国际上广泛应用于浮式平台,但在国内的应用还未有先例。本文基于国内研发的深海系泊聚酯缆,通过试验的方法评估国产聚酯缆在材料丝、破断载荷、子绳伸长和刚度等方面的性能,明确了国产聚酯缆在材料丝和破断载荷方面与进口聚酯缆没有差距,但在子绳伸长和刚度性能,测试所得多组数据之间的偏差比进口缆较大。通过数值模拟的方法,开展了国产聚酯缆在陵水17-2气田半潜式生产平台——"深海一号"能源站的水动力分析和系泊系统时域耦合分析,结果表明国产聚酯缆的伸长性能和刚度性能也能够较好地满足深水半潜式生产平台系泊系统的设计要求。本文研究成果为国产聚酯缆在中国南海深水海域的进一步应用提供了参考依据。     

我国深水石油钻采装备现状及发展建议

从我国自行设计建造的勘探3号半潜式石油钻井平台、渤海友谊号浮式生产储油船(FPSO)、伊朗戴维尔号30万t超大型油船(VLCC)、海洋石油941自升悬臂式钻井船、中海油3000m深水半潜式钻井平台及深水导管架等方面阐述了我国深水石油钻采装备的现状。对深水石油钻采装备国产化进行了初步探索,提出制订深海发展计划,建立多元化、多渠道的资金投入体系,开展深水钻采系列技术交流与技术储备,开发拥有自主知识产权的深水钻采装备以及优先实现大型装备配套件国产化等多项建议。     

半潜式生产平台湿拖拖点结构强度分析

为研究并获得大型半潜式生产平台拖点结构设计与强度分析的通用方法,以深水半潜式生产平台深海一号长距离湿拖为例,基于理论计算与有限元分析相结合的方法,介绍大型浮式平台湿拖拖点设计分析的常规流程。该半潜式平台已安全抵达南海陵水17-2海域,进一步验证拖点结构设计与分析的正确性和可靠性。所建立的一套大型深水半潜式生产平台长距离湿拖拖点的强度分析与设计方法可为今后类似平台的拖点结构设计提供参考和依据。     

国产聚酯缆性能评估及其在陵水17-2气田“深海一号”能源站的适用性研究北大核心CSCD

聚酯缆系泊系统已在国际上广泛应用于浮式平台,但在国内的应用还未有先例。本文基于国内研发的深海系泊聚酯缆,通过试验的方法评估国产聚酯缆在材料丝、破断载荷、子绳伸长和刚度等方面的性能,明确了国产聚酯缆在材料丝和破断载荷方面与进口聚酯缆没有差距,但在子绳伸长和刚度性能,测试所得多组数据之间的偏差比进口缆较大。通过数值模拟的方法,开展了国产聚酯缆在陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站的水动力分析和系泊系统时域耦合分析,结果表明国产聚酯缆的伸长性能和刚度性能也能够较好地满足深水半潜式生产平台系泊系统的设计要求。本文研究成果为国产聚酯缆在中国南海深水海域的进一步应用提供了参考依据。     

海上平台临时避难所独立式空气供给系统设计——以“深海一号”能源站为例北大核心CSCD

为解决海上平台临时避难所常规空气供给系统设计方案中存在的空气供给中断问题,在陵水17-2气田半潜式生产平台———“深海一号”能源站上设计了一套独立式的空气供给系统。对该系统的组成及工作原理,空气总量、空气储存瓶数量与喷头数量等系统设计参数以及系统控制方式、储存房间的设计、临时避难所超压保护和防冷保护等配套设计进行了详细介绍。本文设计成果通过了授权检验机构的校验,目前已应用于“深海一号”能源站临时避难所空气供给系统的设计,为类似海上平台临时避难所的设计提供了参考。     

南海陵水17-2深水气田开发工程方案研究

陵水17-2气田是中国海油在南海自主勘探发现的第一个自营深水气田,该气田所在海域水深1 220~1 560 m。针对陵水17-2气田气藏的分布状况,提出了回接至浅水导管架平台开发和回接至深水浮式平台开发2种工程方案。基于中国现有海洋工程工业技术水平及南海的适应性,确定了适用于陵水17-2气田的深水浮式平台方案;基于该方案及南海现有油气管网的分布现状,首次提出了凝析油储存在深水半潜式浮式平台的创新方案;在确定了水下生产系统及深水半潜式浮式平台方案的基础上,对回接浅水导管架平台开发和回接深水浮式平台开发2种工程方案进行了对比研究,得到了气田采收率、技术和经济性等多方面的对比结果,最终选择采用深水浮式平台方案对陵水17-2气田进行开发,并对深水浮式平台特殊技术进行了研究。本文研究思路和方法有效支持了陵水17-2气田开发工程方案的科学决策,对于南海深水油气田开发具有一定的指导意义。     

深水浮式生产平台特点对上部模块总体布置影响的研究

随着海洋工程油气开发逐渐走向深水,深水浮式生产平台得到广泛应用。深水浮式生产平台类型主要包括张力腿平台(TLP)、立柱式平台(SPAR)、半潜式生产平台(SEMI)以及浮式生产储卸油系统(FPSO)。浮式生产平台的特点影响着上部组块的总体布置,由于这四类平台都具有浮式的特性,在总体布置上有共性的规律,同时也由于不同类型浮式生产平台有其自身的特点,在总体布置上也存在一定差异。本文以南海目标油气田不同深水开发方案为研究对象,对这四种浮式生产平台特点进行了对比分析,并对不同类型浮式平台总体布置的共性和特性进行了研究,为我国深海浮式生产平台的总体布置设计提供参考。     

大型半潜式生产平台桁架组块设计关键技术——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例

由于浮式平台对重量控制的敏感性,而桁架式结构能使材料应用更充分,且更易获得开阔的甲板空间,因此,陵水17-2气田半潜式生产平台——"深海一号"能源站组块采用了大型桁架式结构设计。对比了固定式平台和半潜式平台组块在设计上的差异,首次在中国国内平台组块主结构设计中采用了屈服强度达414 MPa的高强钢,以增加平台组块的刚度;基于该平台组块跨度大、主梁高的特点,对组块梁格进行了合理规划,保证组块结构具有良好的刚度且传力路径较优,并改进了以往用筋板加强主梁下翼缘的常规做法,提出了采用隅梁增加主梁稳定性的方法,以确保大梁的稳定性;针对半潜式生产平台组块疲劳问题突出的特点,在设计时强调了组块主桁架的保护,提出了优化结构连接形式、设置不可焊接区域等解决措施;完成了组块各类节点的疲劳计算分析,结果表明平台的疲劳寿命满足设计要求;此外,为了提高平台组块疲劳寿命的冗余度,指出了疲劳关键区域建造时的注意事项。本文的相关经验做法可为今后其他半潜式平台设计提供参考。     

海洋钻井平台技术现状与发展趋势

概述了国内外海洋钻井平台的发展历史与现状,分析了固定式、座底式、自升式和半潜式(钻井船)等各类钻井平台的性能特点,介绍了我国目前新建的几个平台(船),包括中海油3号座底式钻井平台、海洋石油981号半潜式钻井平台,"SEVANDRILLER"海洋钻探储油平台、BinGo9000半潜式钻井平台以及3000m水深海洋勘察船等,指出海洋钻井平台将向高可靠性、自动化、多功能化以及深水领域方向发展。     

深水半潜式生产及凝析油储存平台风险分析及实践

深水气田开发投资大、风险高,而我国深水气田开发缺乏经验,更加突显风险管理的重要。综合HAZOP、HAZID、SIL和改进专家统计分析法等风险分析方法,从常规风险和特有风险两个方面建立了深水天然气开发及凝析油储存平台风险管理流程;重点开展了半潜式平台的火灾爆炸、立柱储存大容量凝析油、国内资源建造、首次聚酯缆、首次大直径SCR和缺乏深水经验等因素导致的特有风险分析;从项目管理、船体结构、立管、系泊系统、船体系统和平台调试等方面,充分识别了该平台的潜在风险,并给出了主要风险应对措施,从而有效实施风险管理,给工程设计和实施提供了指导,可供今后深水气田开发工程的风险管理参考。     

大型半潜式生产平台桁架组块设计关键技术——以陵水17-2气田“深海一号”能源站为例北大核心CSCD

由于浮式平台对重量控制的敏感性,而桁架式结构能使材料应用更充分,且更易获得开阔的甲板空间,因此,陵水17-2气田半潜式生产平台——“深海一号”能源站组块采用了大型桁架式结构设计。对比了固定式平台和半潜式平台组块在设计上的差异,首次在中国国内平台组块主结构设计中采用了屈服强度达414 MPa的高强钢,以增加平台组块的刚度;基于该平台组块跨度大、主梁高的特点,对组块梁格进行了合理规划,保证组块结构具有良好的刚度且传力路径较优,并改进了以往用筋板加强主梁下翼缘的常规做法,提出了采用隅梁增加主梁稳定性的方法,以确保大梁的稳定性;针对半潜式生产平台组块疲劳问题突出的特点,在设计时强调了组块主桁架的保护,提出了优化结构连接形式、设置不可焊接区域等解决措施;完成了组块各类节点的疲劳计算分析,结果表明平台的疲劳寿命满足设计要求;此外,为了提高平台组块疲劳寿命的冗余度,指出了疲劳关键区域建造时的注意事项。本文的相关经验做法可为今后其他半潜式平台设计提供参考。     

半潜式生产平台上部组块总体布置探索

随着海洋石油开发向深水水域的深入,深水生产平台的使用愈发普遍。半潜式生产平台作为主要的深海石油平台,得到了广泛应用,其结构主要由上部组块、立柱、下部浮体、系泊系统等组成。上部组块总体布置对半潜式生产平台功能的实现,重量重心的控制,下部浮体总体性能的优化起到重要作用。文章首先介绍了半潜式生产平台的特点及上部组块甲板的主要类型,以中国南海某气田半潜式生产平台开发方案为实例,分析总结半潜式生产平台上部组块总体布置要点,为国内海洋工程设计人员进行深水半潜式生产平台设计提供参考。