海洋油田开发生产的关键技术―水下生产技术

COOEC2009-08-20Page1SubseaEngineeringInc黄培山博士PeterPeishanHuang,PhD,P.E.SubseaEngineering,[e-mail]海洋油田开发生产的关键技术――水下生产技术Subsea—OffshoreE&PCoreTechnologiesCOOEC2009-08-20Page2SubseaEngineeringInc内容提要••海洋石油工业的未来是水下生产技术海洋石油工业的未来是水下生产技术•水下生产技术的发展趋势•水下生产技术是海洋石油生产的关键技术•水下技术业务块一：系统工程技术•水下技术业务块二：设备产品—生产系统的主要组成块•水下技术业务块二：设备产品—水下处理技术•水下技术业务块二：设备产品—材料和测试•水下技术业务块二：设备产品—开发例子/管汇设计•水下技术业务块二：设备产品—行业标准•水下技术业务块三：水下安装技术•水下生产关键技术设备和竞争分析•为什么要发展水下技术及其发展战略(市场资料均来源：OffshoreQuest,Douglas-Westwood,Infield,IEA,WorldOil等)COOEC2009-08-20Page3SubseaEngineeringInc石油工业的未来——海洋石油高油价将长期持续高油价将长期持续•能源是世界各国可持续发展的战略物资。•石油是最主要的能源。•世界油气资源有限。•高油价将长期持续。o全球经济高涨；资源有限；中东政局动荡；可替代能源未能形成力量。在可预见的未来，中美经济同时衰退、中东和平、可替代能源的大跃进都不太可能。石油工业的未来在于海洋石油！石油工业的未来在于海洋石油！•陆地油气资源得到应有的开发且正在迅速枯竭。•海洋油气资源丰富，勘探开发正在迅速发展。•石油工业的未来在于海洋石油！•海洋油气开发生产工业将蓬勃发展！COOEC2009-08-20Page4SubseaEngineeringInc海洋石油的发展趋势：•勘探和开发：向深水发展（3000m）•设施的应用：深水发展采用Subsea和FPSO+Subsea技术•设备的发展：更大的压力、温度、口径（15ksi,350F,5～9）石油工业的未来——海洋石油COOEC2009-08-20Page5SubseaEngineeringInc海洋石油的未来——水下生产技术Statoil和Shell—海洋油气开发生产关键技术发展趋势路线图•水下生产技术和设备将是今后海洋油气开发生产的关键！COOEC2009-08-20Page6SubseaEngineeringInc海洋石油的未来海洋石油的未来————水下生产技术•挪威北海的海洋石油开发生产技术发展历程平台为主平台为主浮体＋水下浮体＋水下水下到陆地水下到陆地COOEC2009-08-20Page7SubseaEngineeringInc内容提要•海洋石油工业的未来是水下生产技术••水下生产技术的发展趋势水下生产技术的发展趋势•水下生产技术是海洋石油生产的关键技术•水下技术业务块一：系统工程技术•水下技术业务块二：设备产品—生产系统的主要组成块•水下技术业务块二：设备产品—水下处理技术•水下技术业务块二：设备产品—材料和测试•水下技术业务块二：设备产品—开发例子/管汇设计•水下技术业务块二：设备产品—行业标准•水下技术业务块三：水下安装技术•水下生产关键技术设备和竞争分析•为什么要发展水下技术及其发展战略COOEC2009-08-20Page8SubseaEngineeringInc全球每年投产水下生产井口数全球水下井口投产数，五年增长100％（2004年250套，2009年500套）（FPSO：2004年22座，2009年25座）.COOEC2009-08-20Page9SubseaEngineeringInc全球每年投产水下井口数•全球水下井口投产数今后五年增长一倍。COOEC2009-08-20Page10SubseaEngineeringInc全球水下生产系统的应用688742610921341249671140200040006000800060s70s80s90s2000-2010e2011-2025e#SubseaTreesActual#SubseaTreesForecast(Normalized)+30%+490%+250%+350%+185%•水下生产系统的全球发展十分迅猛！COOEC2009-08-20Page11SubseaEngineeringInc全球水下生产系统的应用?1水下分离系统504383水下管汇78148水下基盘219519水下基盘井23492067水下卫星井2006-2010年（套）2006年前（套）水下生产系统今后5年的水下生产系统需求超过以前50年的总和！•水下生产系统的全球市场需求猛增！COOEC2009-08-20Page12SubseaEngineeringInc美国墨西哥湾的深水生产系统•美国墨西哥湾的深水生产系统：–水下生产系统240个，占总数的85％！–顺应塔式平台3个–固定式平台5个–半潜式平台5个–张力腿平台14个–SPAR平台14个COOEC2009-08-20Page13SubseaEngineeringInc全球水下生产设备投资•2008-2013全球水下生产投资800亿美元COOEC2009-08-20Page14SubseaEngineeringInc美国墨西哥湾油气开发总投资分类—浮体平台—固定式平台—水下生产技术和设备•美国墨西哥湾水下生产技术和设备的投资超过各种平台的投资！美国墨西哥湾油气开发美国墨西哥湾油气开发总投资分类总投资分类20082008--20112011（（百万美元百万美元））COOEC2009-08-20Page15SubseaEngineeringInc内容提要•海洋石油工业的未来是水下生产技术•水下生产技术的发展趋势••水下生产技术是海洋石油生产的关键技术水下生产技术是海洋石油生产的关键技术•水下技术业务块一：系统工程技术•水下技术业务块二：设备产品—生产系统的主要组成块•水下技术业务块二：设备产品—水下处理技术•水下技术业务块二：设备产品—材料和测试•水下技术业务块二：设备产品—开发例子/管汇设计•水下技术业务块二：设备产品—行业标准•水下技术业务块三：水下安装技术•水下生产关键技术设备和竞争分析•为什么要发展水下技术及其发展战略COOEC2009-08-20Page16SubseaEngineeringInc海洋油气开发生产的关键技术—水下生产技术油气21世纪组织（油公司和大型工程和设备公司组成的组织）列出以下海洋油气开发生产的八大未来关键技术:1.未来的环境技术2.勘探开发技术3.提高采收率技术4.经济的钻井和修井技术5.综合运行操作和实时油气藏管理6.水下生产处理和传输技术7.深水和水下生产技术8.天然气技术COOEC2009-08-20Page17SubseaEngineeringInc海洋油气开发生产的关键技术—水下生产技术海洋油气开发生产的重大关键技术:灵活：任何水深、任何规模油气藏、远近距离使开发技术可行降低开发成本提高采收率COOEC2009-08-20Page18SubseaEngineeringInc海洋油气田的基本生产系统•FixedPlatform固定式平台•~610m•CompliantTower顺应式平台•305~610m•FPSO/FPS浮体生产系统•~2300m•ProductionSemi生产半潜平台•~2300m•TLP张力腿平台•305~1524m•Spar平台•~1370m•SubseaSystems水下生产系统•20~3000mCOOEC2009-08-20Page19SubseaEngineeringInc海洋油气田的基本开发方案•FPS+水下生产系统•TLP+水面采油树•TLP+水下生产系统•回接到岸(水下生产系统)•丛式井(水下生产系统)•……MooredSemiCOOEC2009-08-20Page20SubseaEngineeringInc水下生产技术和设备的关键应用深水开发应用•水下生产系统可应用于任何水深•可以把一些上部设施移到水下，可以增加平台上部的处理能力•水下生产技术和系统(回接技术)可以使深水平台覆盖更大的油气藏面积和井口数FPS/FPSO配套应用•FPS和FPSO在深水油气田开发生产中的大量应用•水下生产技术是FPS和FPSO必备的关键配套生产系统和技术油气田分阶段开发•使油气田的分阶段开发经济可行COOEC2009-08-20Page21SubseaEngineeringInc水下生产技术和设备的关键应用边际油气田开发•经济快速开发大量边际油气田和中小油气田•边远井的开发•长距离回接技术和系统中老期油气田的增产开发•大量的中老期油气田的增产开发•水下油气处理、分离、增压、传输技术等•水下多相流技术稠油田的开发•……COOEC2009-08-20Page22SubseaEngineeringInc水下生产技术的三个关键领域1.水下系统工程技术•工程技术服务占海洋油气田开发项目预算20％2.水下生产设施•生产设施占海洋油气田开发项目预算的30～50％3.水下安装•海上安装占海洋油气田开发项目预算的40～60％COOEC2009-08-20Page23SubseaEngineeringInc水下生产技术的三个关键领域Kisomba的一个开发方案水下油气田开发需要系统工程、水下设备、水下安装等工作COOEC2009-08-20Page24SubseaEngineeringInc内容提要•海洋石油工业的未来是水下生产技术•水下生产技术的发展趋势•水下生产技术是海洋石油生产的关键技术••水下技术业务块一：系统工程技术水下技术业务块一：系统工程技术•水下技术业务块二：设备产品—生产系统的主要组成块•水下技术业务块二：设备产品—水下处理技术•水下技术业务块二：设备产品—材料和测试•水下技术业务块二：设备产品—开发例子/管汇设计•水下技术业务块二：设备产品—行业标准•水下技术业务块三：水下安装技术•水下生产关键技术设备和竞争分析•为什么要发展水下技术及其发展战略COOEC2009-08-20Page25SubseaEngineeringInc水下技术业务一：水下系统工程技术水下油气田水下油气田概念概念设计和可行性研究：设计和可行性研究：•完整水下油气田生产系统开发方案•详细的概念设计和成本研究•投资分析和费用比较•风险评估等水下生产系统工程水下生产系统工程//项目项目：：•油气田系统工程•水下生产系统布局•管道和管汇设计•采油树和井口装置•控制系统设计•水下生产操作支持•水下安装管理•项目管理等COOEC2009-08-20Page26SubseaEngineeringInc水下技术业务一：概念设计、预可研、可研概念设计、预可研、可研概念设计•ConceptSelection/Development•RoughCAPEX•RoughOPEX•RecoveryEstimates•CostEstimates+/-30%预可研•ConfirmTechnicalFeasibility•Risers•FlowAssurance•CostEstimates+/-20%•SchedulesCOOEC2009-08-20Page27SubseaEngineeringInc水下技术业务一：概念设计、预可研、可研概念设计、预可研、可研可研•Risers•FlowAssurance•Installation•ReliabilityAnalysis•TenderDocuments•RefineCost&Schedule+/-10%(参见：SystemEngineering2.ppt)(实例参见：OsebergDeltaConceptualDesign.pdf)PETRONASCARIGALICOO