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海洋水下采油装备技术 0 海底油气成网生产 水下井和采井设备是开发海洋气田的重要单元设备，也是水下生产系统的重要设备。一般来说, 海洋水下生产系统由多套水下井口和采油装备构成, 水下井口和采油装备作为海底油气输送通道中的关键节点, 其主要功能是有效控制来自海底井口的工作压力, 保证海底油气按照设定的流速和流量输送到海底油气集输处理系统, 并最终输送到采油平台及海岸线上。长期以来, 水下井口和采油装备受西方发达国家的技术垄断和高技术、高风险及高价位等多方面因素的影响, 包括我国在内的许多发展中国家只能依赖于进口以实施海洋油气田的开发建设。这不仅增加了海洋油气资源的开采成本, 而且往往受交货期、服务和配件供应等因素制约, 严重影响了我国海洋油气资源的开发进度。为了加快我国海洋油气的开采力度, 2010年1月, 国家科技部组织我国海洋领域技术专家和相关企业及研究单位等在北京召开了我国“十二·五”海洋技术领域年度大会, 大会提出我国将把“突破一批深海核心技术和重大装备, 初步形成4 500 m水深作业和深海海洋环境监测技术能力, 形成一批海洋技术产品和装备, 培育一批海洋高科技技术团队”等作为今后发展的总体目标。由此可见, 海洋水下井口和采油装备等必将成为重点研发目标。 1 水下矿井及油气管理装备技术发展现状 海洋水下井口和采油装备起源于20世纪60年代。1967年, 美国的FMC公司生产出全球第1套水下采油树, 用于墨西哥湾海域, 适应水深能力20 m。随着时间的推移和技术的不断积累和完善, 海洋水下井口和采油装备得到了快速发展。就其具备规模的公司来说, 除FMC公司外, 美国GE-Vetco Gray公司、Cameron 公司、Dril-quip公司和挪威Aker Kvaerner公司等均有很强的技术实力;就其设备形式而言, 目前已有水平采油树、垂直采油树、混合采油树和有导向绳式采油树及无导向绳式采油树等多种结构形式。同样, 水下井口装备也经历了一个从陆地到海洋, 从干式到湿式, 从简单到复杂, 从浅水到深水的漫长发展历程, 当前能够满足的水深范围已达到3 000 m, 工作压力已形成14、21、35、70、105到140 MPa等不同的系列。据相关资料介绍, FMC公司从1967年到2005年间共提供水下井口及采油树1 433套, 平均每年38套, 其中2001—2005年共提供600多套, 平均每年120套。特别是20世纪90年代以来, 标准化和水平采油树使得水下生产系统的可靠性和维护性有了显著提高, 有效扩大了水下生产系统的应用领域, 目前全球已有1 200多套水下采油树应用在250多个采油项目开发当中, 其发展速度非常迅猛。另据英国著名的石油和天然气工业数据分析机构Infield Systems预测, 全球水下设备市场在今后5 a的投资将达到1 060亿美元, 水下采油树的市场为:非洲263套、欧洲和北美洲674套、亚洲和澳大利亚285套、拉丁美洲300套, 其它地区约130套等。 我国在海洋水下井口及采油装备的技术研究方面起步较晚。20世纪80年代初, 宝鸡石油机械有限责任公司开始生产陆地油田用符合API 6A要求的成套井口装置及采油树;1996年, 该公司为渤海油田研制生产了国内第1套海上固定式平台用电潜泵井口装置及采油树, 使用效果良好。近年来, 该公司加大了海洋水上、水下装备的研究力度, 就海洋钻井隔水管、水下井口装备和采油装备等成立了专门的研究机构, 已取得了多个单元技术开发上的突破, 并将在“十二·五”期间作为开发我国海洋油气层的重点研发内容;另外, 华北荣盛机械制造有限公司在“十一·五”期间已着手水下防喷器组的技术研究, 江汉石油钻头股份有限公司已开始水下井口装备技术研究工作, 这必将为我国今后海洋装备技术的全面快速发展提供良好的技术支撑。 2 浮式水管井管汇管汇管汇管汇管汇管汇管汇管汇管汇管汇管汇运管业施工工艺 海洋水下井口、采油装备仅是整个水下生产系统中的单元产品, 1套水下生产系统可以包含多个水下井口、采油装备, 1套水下井口和采油装备一般只对应1个海底油井。通常水下生产系统的工作流程为:安装在海床上的各个水下井口和水下采油树采出的井液通过水下管汇输送到水下管汇中心, 水下管汇中心完成对各井井液的单井计量、汇集和增压, 然后通过海底管线输送到浮式生产系统上进行处理和储运。水上控制系统通过水下管汇中心对水下井口进行控制、关断、注水、注气、注化学药剂以及维护作业。 一套完整的水下井口和采油装备主要由水下井口、水下采油树和中间连接器 (也称水下连接器) 这3种相互独立并具有不同功能的设备构成, 水下井口装置与套管连接, 安放在井口上部的海床上, 水下采油树通过中间连接器与水下井口装置连接在一起工作。 2.1