中国海洋石油深水钻完井技术

第37卷第1期2015年1月石油钻采工艺OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYVol.37No.1Jan.2015作者简介：姜伟，1955年生。1982年毕业于西南石油学院钻井工程专业，现任副总工程师兼钻完井技术管理部总经理，长期从事钻完井技术研究和管理工作,高级工程师。电话：[phone]。E-mail：[e-mail]。文章编号：1000–7393（2015）01–0007–04　　　doi:10.13639/j.odpt.2015.01.002中国海洋石油深水钻完井技术姜　　伟（中国海洋石油总公司，北京　100010）引用格式：姜伟.中国海洋石油深水钻完井技术［J］.石油钻采工艺，2015，37（1）：7-10.摘要：回顾了中国海洋石油深水工程技术的发展历程，探讨了国内深水工程技术的发展方向。进入21世纪以来，中国海洋石油总公司加快了进军深水的步伐，无论是在投资规模还是技术储备以及人才培养等方面都高度重视，逐步形成了深水技术、深水科研、深水管理的三大体系，经过海外和国内两个方面的作业实践，建成了适应不同水深梯度的钻井装备，具备了国内外深水自主作业能力，积累了深水实践的组织管理能力，5年时间内实现了从深水到超深水的跨越。关键词：海洋石油；深水工程技术；深水管理；作业实践；钻井装备；作业能力；超深水跨越中图分类号：TE52　　　文献标识码：ADeepwaterdrillingandcompletiontechnologyofChinaNationalOffshoreOilCorporationJIANGWei（ChinaNationalOffshoreOilCorporation,Beijing100010,China）Abstract:ThedevelopmenthistoryofdeepwaterengineeringtechnologyofChinaNationalOffshoreOilCorporationhasbeenreviewedandthedevelopmentdirectionofdeepwaterengineeringtechnologyinChinahasbeendiscussed.Aftertheentryintothe21stcentury, China National Offshore Oil Corporation has accelerated the march towards the deepwater field, and had also attached great importancetotheinvestmentscale,technicalreserve,talentcultivationandotheraspects.Itgraduallyformedthreesystems,namely,deepwater technology, deepwater scientific research and deepwater management, constructed the drilling equipment suitable for differ-entwaterdepthgradientsviatheoperationpracticesathomeandabroad,whichpossessedtheinternationalanddomesticdeepwaterself-supportoperationcapacity,accumulatedtheorganizationmanagementcapacityofdeepwaterpractices,andhadachievedtheleapfrogfromdeepwatertoultra-deepwaterwithin5years.Keywords:offshoreoil;deepwaterengineeringtechnology;deepwatermanagement;operationpractice;drillingequipment;op-erationcapacity;ultra-deepwaterleapfrog随着世界经济的发展与人类科学技术水平的进步，人类社会进入21世纪以来，深水作为现代科技和能源技术的标志性领域，引来了各国的广泛关注。世界范围内已发现的深水油气区已达30个左右，世界油气的增长有近50%来自于海上。我国近海有十分丰富的油气资源，特别是南海油气资源更加丰富。据估计，南海的油气储量在230~300亿t之间，约占我国总资源量的三分之一，且70%的储量是在深水区。南海属于世界四大油气聚集区之一，具有广阔的油气勘探、开发前景。一直以来，由于经济和技术方面的原因，我国在深水方面做的工作很少，勘探程度很低。走向深水面临4大挑战。挑战1，高风险高投入：海洋石油是高投入高风险行业，而深水是海洋石油工业中最具高投入和高风险特点的领域，是双高的典型和代表；挑战2，高技术：深水在深海工程技术领域里技术含量最高，高科技涵盖最广，国内缺乏成熟经验，缺少深水技术储备；挑战3，缺乏进军深水的大型装备及手段；挑战4，没有进入深水作业的人才团队。石油钻采工艺　2015年1月（第37卷）第1期8中国海洋石油总公司（以下简称中海油）深水钻完井工程技术的发展，主要经历了2个阶段。第1阶段，以引进、消化、吸收为主，通过对外合作，开始步入深水。通过单井股份参入、并购大型油田、反承包作业、合作研究等不同方式，沉淀深水技术，培养作业能力，汲取管理经验，为日后的深水油气田自主作业奠定了基础。第2阶段，中海油深水钻井进入到自营阶段。在这一阶段，中海油当作业者，依靠自己的技术力量对深水钻井进行管理和运营，标志着中海油逐步具备了深水作业能力。2012年3月，以海洋石油981为代表的中海油第1座国内自行建造的第6代半潜式动力定位钻井平台，开启了南海深水自营作业新时代，它标志着中海油已经建立起了自己的深水钻井装备体系、深水钻井技术体系，具备了深水自主作业能力、深水人才队伍的建设及管理能力。2014年，981平台完成了中石油ZS深水项目，开创了零污染、零事故、零伤亡的作业先例，标志着中海油完全具备了走向深水、走向远海的技术水平与作业能力［1-3］。1　深水钻完井的对外合作学习阶段1987年，南中国海开始了第1口深水井BY7-1-1井的钻探工作，该井的作业水深499.42m，由中海油的南海5号半潜式平台承钻，使中海油有机会接触和学习到外国公司先进的深水钻井技术和深水作业管理。从此，中海油的深水钻井开始了学习、消化以及吸收历程，在此期间国外深水安全钻井技术，如表层喷射下入导管、动态压井、南海台风期作业的安全应急等技术的应用实践，为我们走向深水，掌握安全，应对海上作业的重大气象环境条件的影响提供了示范，为中海油走向深水油气勘探开发奠定了坚实的技术和管理基础。在这一阶段，外国公司在中国南海的深水钻井情况和特点如下。（1）钻井数量少、学习机会少。1987—2012年的25年时间，共计钻深水井8口，这充分体现了深水井高投入高风险，工作量远远小于浅水；从另一个侧面也说明了学习和了解更多的国外深水知识和技术的机会来之不易。（2）深水钻井装备跨度大。在这一阶段，深水钻井装备涵盖了第2代半潜式钻井平台、第3代半潜式钻井平台、第6代半潜式钻井平台。因此，在钻井装置上，对深水装备和性能特点、各平台之间的参数对比、世界深水钻机技术有了更多的体会和认识。（3）作业水深与定位方式变化大。作业水深涵盖499~1920m的范畴，从定位方式上历经传统的锚链定位、第5代动力定位、最新的第6代钻井平台的动力锚链混合定位方式，钻井最深达5237m。（4）作业投资者少。25年间，合作的外国公司仅包括BP、BG、Chevron、Anadarko、Devon等。同时，海上钻井的井身结构、套管层数、作业风险随水深的增加变化很大，工艺更趋于复杂。详细的钻井情况见表1。表1　1987—2012年外国公司在我国深水钻井情况井名作业者钻井装置类型井型水深/m井深/m施工年份BY7-1-1OccidentalEasternNH5第1代半潜直井499.435271987CC12-1-1HuskyAtwoodFalcon第3代半潜直井576.017552004LW3-1-1HuskyDiscoverer534第3代钻井船直井（侧钻取心）1480.038432006BY6-1-1DevonLegend第3代半潜定向井1020.051922008LS22-1-1BGWestAquarius第6代半潜直井1335.836232010LS33-1-1BGWestAquarius第6代半潜直井1462.843502010LW13-1-1ChevronWestAquarius第6代半潜直井1920.646502011YL-19-1-1ChevronWestAquarius第6代半潜直井1695.4523720122　深水钻完井的自营作业阶段2.1　中国海洋深水钻井技术的突破中海油进入深水领域，自己当作业者进行深水钻井工作，是在2010年1月15日以赤几S-1井为标志开始的，该项目是中海油在非洲开始的第1个深水勘探项目，至当年的4月19日结束，安全顺利完成了2口井的钻探任务，平均井深3700m，最大水深1096m，平均钻井周期37d，全井无安全事故，提前7.6d完成任务，实现了中海油深水钻井历史上的3个突破：首次作为深水作业者，成功组织、实施深水钻井作业；首次在海外实施深水钻井作业；首次组织水深突破1000m的深水钻井作业。赤几深水钻井的成功，使中海油的深水技术顺利通过了初步的检验。同时，一批年轻的钻井技术和管理人员经受了西非艰苦环境条件的考验，这个历史性的机遇对于中海油具有3个方面的重要意义。（1）掌握了一套深水钻井技术。如深水钻井浅9姜　伟：中国海洋石油深水钻完井技术层地质灾害评估、深水锚泊定位、深水动力锚泊组合定位、深水钻井工程设计、深水钻井工程作业等。（2）掌握了深水钻井工程中的诸多国际通行惯例和做法，为今后海外深水作业管理奠定了坚实基础。（3）租用国际深水钻井船完成海外的勘探深水项目，丰富了在国际市场的大环境条件下，组织、管理海外深水作业的经验。2.2　中国海洋深水钻井装备的旗舰以海洋石油981为代表的深水实践，标志着中国海油走向深水迈出了实质性的步伐，对实现海油“二次跨越”具有重要的战略意义。中海油从2004年起就开始顶层设计，2009年建成我国第一座第6代动力定位深水半潜式钻井平台“海洋石油981”（图1）。该平台的建造，为我国进行深水勘探奠定了装备基础，体现了我国走向深水，开发海洋的决心和能力。图1　海洋石油981平台海洋石油981平台，最大工作水深3000m，钻井深度10000m，可变载荷90000kN，可抵抗200年一遇的台风袭击（最大风速109节），是目前我国深海勘探开发的深水旗舰。平台自2012年3月投入运营，取得了一系列钻完井技术的新突破和进展。（1）成功实施了水深2454m超深水钻井作业，使中国钻井技术和作业能力进入到世界超深水行列。（2）平台投入至今，经历了南海13个台风、季风、5次内波流等恶劣海况的严峻考验，最大风力15级台风，平台安全可靠，人员安全无恙，平台定位系统和结构完好，验证了平台设计、建造的科学性、使用的安全性与良好的可操作性。（3）历时3年的南海作业，成功完成了20口钻完井、1口井测试作业，平均水深1530m，最大水深2454m，平均作业时效高达86%，高出国际同类先进平台10%，平台设备最高时效达到99%，已进入到世界同类钻井平台最佳作业水平的第一阵容。2.3　中国海洋深水作业能力的提升“十二五”期间，已经建成满足不同作业水深勘探开发的梯次船队。NH8半潜式钻井平台，最大作业水深800m，钻井能力7600m；NH9半潜式平台，最大作业水深1615m，钻井能力7600m。这2座半潜式平台已经陆续完