海洋深水油气田开发工程技术总论(海洋深水油气田开发工程技术丛书)

图书标准信息

• 作者 谢彬 喻西崇
• 出版社 上海科学技术出版社
• 出版时间 2021-03
• 版次 1
• ISBN 9787547852521
• 定价 158.00元
• 装帧 精装
• 开本 16开
• 纸张 铜版纸
• 页数 304页
• 字数 415.000千字

【内容简介】

本专著通过介绍世界和我国深水油气田开发工程装备和技术现状，以及我国深水油气田开发工程装备和技术发展历程，结合我国南海及海外深水油气田开发的实际需求，分析了我国南海深水油气田开发面临的挑战，然后分别归纳和总结了深水油田和气田开发工程工程模式、工程模式选择的原则等，基于我国南海深水油气田开发工程模式所需的关键装备和技术，结合深水油气田开发工程的特点，分别从深水钻完井、深水平台、水下生产系统、深水流动安全保障、深水海底管道和立管、浮式钻井生产储卸油装置、深水油气田开发应急救援等进行介绍，分别介绍每种关键装备和技术的组成、特点、选用原则、设计/实验技术等相关内容。

【作者简介】

丛书主编曾恒一，中国工程院院士，主持设计我国第一代自升式钻井平台，获首届国家科技进步二等奖；主持设计我国第一艘新型单点系泊浮式生产储油船，获国家科技进步一等奖；主持我国第一艘，也是世界最先进的第六代、3000米水深半潜式钻井平台——“海洋石油981”的前期研究与概念设计，获国家科技进步特等奖集体奖。主持国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”项目。获“中国工程设计大师”称号。

主编谢彬，中国海油技术专家，曾担任海洋石油工程股份有限公司副总工程师，现任中海油研究总院有限责任公司技术研发中心主任，享受国家政府津贴专家。从事海洋工程设计与研究近30年，先后参与20余项海上油气田开发工程建设，主持了几十座海上平台的结构设计和10余项海洋工程方面的研究项目。作为项目负责人，负责了3000米深水半潜式钻井平台——“海洋石油981”前期研究和概念设计。作为“十二五”“十三五”国家科技重大专项“海洋深水油气田开发工程技术”的项目长，牵头主持了国内深水油气田开发工程技术研究，研究成果成功应用于中国海油在南海荔湾3-1气田群、流花油田群和陵水深水气田群油气田开发工程项目。

【目录】

第 1章 深水油气田开发工程技术概述 ………………………1

1.1世界深水油气资源开发现状 ……………………………………………………… 3 

1.2我国深水油气资源开发现状 ……………………………………………………………… 4

1.3 世界深水油气田开发工程装备和技术现状 ……………………………………… 5 

1.4 我国深水油气田开发工程装备、技术发展历程和现状分析 ………………… 7

1.4.1 深水勘探装备和技术 …………………………………………………… 9 

1.4.2 深水钻井装备和技术 ………………………………………………… 12 

1.4.3 深水施工作业装备和技术 …………………………………………… 16 

1.4.4 深水油气田生产装备和技术 ………………………………………… 20 

1.4.5 我国深水应急救援装备和技术 ……………………………………… 30 

1.5 我国南海深水油气田开发面临的挑战 ……………………………………… 34 

1.6 展望 …………………………………………………………………………… 35

第 2 章 深水油气田开发的典型工程模式 …………………………………………… 37

2.1 深水油田开发的典型工程模式 ………………………………………………… 39

2.1.1 干式井口为主的深水油田开发典型模式 ……………………………… 39 

2.1.2 湿式井口为主的深水油田开发典型模式 …………………………… 40 

2.2 深水气田开发的典型工程模式 …………………………………………… 46

2.2.1 干式井口为主的深水气田开发典型模式 …………………………… 46 

2.2.2 湿式井口为主的深水气田开发典型模式 ………………………… 47 

2.3 深水油气田开发工程模式选择的原则 ……………………………………… 54 

2.4 展望 …………………………………………57

第 3 章 深水钻完井工程技术与装备 ………………………………………59

3.1 深水钻采装备及设施 …………………………………………………61

3.1.1 深水钻井平台 …………………………………………………………… 61 

3.1.2 隔水管与防喷器系统 ………………………………………………………… 64

3.1.3 水下井口和水下采油树系统 ……………………………………… 66 

3.1.4 压力控制系统 ……………………………………………………………… 70 

3.1.5 深水弃井工具 …………………………………………………………………… 71 

3.1.6 连续循环钻井系统 ………………………………………………………… 75 

3.1.7 智能完井井下流量控制系统 ………………………………………… 76 

3.2 深水钻井工程设计 ………………………………………………………………… 78

3.2.1 表层地质灾害预测 ………………………………………………… 78 

3.2.2 表层钻井作业工艺 ………………………………………………………………………79

3.2.3 深水地层压力预测技术 ……………………………………………………… 80 

3.2.4 深水钻井水力学设计技术 …………………………………………… 82 

3.2.5 深水钻井井涌和井控技术 ……………………………………………………… 83 

3.3 深水完井测试技术 …………………………………………………………… 83

3.3.1 深水完井策略 …………………………………………………83 

3.3.2 深水测试策略………………………………………………………………………86 

3.3.3 完井测试的设计要求 ……………………………………………… 86 

3.3.4 完井测试现场工艺 …………………………………………………………… 87 

3.4 深水钻井液和固井水泥浆体系 ……………………………………………… 89

3.4.1 深水环境对钻井液水泥浆的影响 ……………………………… 89 

3.4.2 深水钻井液体系设计原则 ………………………………………………… 89

3.4.3 深水固井水泥浆体系设计 ………………………………………………… 89 

3.5 救援井技术 …………………………………………………………………… 90 

3.6 展望 ………………………………………………………… 91

第4章 深水平台工程技术 ……………………………………………………………93

4.1 深水平台类型及特点 ………………………………………………………… 95

4.1.1 传统平台 ……………………………………………………………………… 95 

4.1.2 新型平台 …………………………………………………………………… 100

4.2 深水平台选型原则 ……………………………………………………………… 102 

4.3 深水平台关键技术 …………………………………………………………………… 104

4.3.1 总体系统布置与规划设计 ………………………………………………… 104 

4.3.2 总体性能 ……………………………………………………………… 106 

4.3.3 结构强度分析 ………………………………………………………… 110 

4.3.4 平台稳性 …………………………………………………………………… 114 

4.3.5 定位系统 …………………………………………………………… 115 

4.3.6 模型试验 ……………………………………………………………………… 118

4.3.7 建造和安装 ………………………………………………………… 120 

4.3.8 平台弃置 …………………………………………………………… 124 

4.4 展望 ………………………………………………………………………………………125

第5 章 水下生产系统技术与设备 …………………………………………………… 127

5.1 水下生产系统设计技术 …………………………………………………………… 129 

5.2 水下生产系统关键设备 ……………………………………………………… 130

5.2.1 水下采油树 ………………………………………………………………… 130 

5.2.2 水下控制系统 ……………………………………………………… 131 

5.2.3 水下脐带缆 …………………………………………………………………134 

5.2.4 水下管汇 …………………………………………………………… 135 

5.2.5 水下阀门及执行机构 …………………………………………………… 138 

5.2.6 水下连接器 ………………………………………………………… 140 

5.2.7 水下多相流量计 ………………………………………………………………… 142 

5.2.8 水下变压器 ………………………………………………………………144 

5.2.9 水下生产系统集成测试技术 …………………………………… 146 

5.3 展望 …………………………………………………………………………… 147

第 6章 深水流动安全保障技术 …………………………… 149

6.1 海底多相流动安全设计技术 ………………………………………………… 152

6.1.1 设计规范、标准及相关模拟软件 …………………………………… 152 

6.1.2 海底多相流混输管道的流动安全设计技术 ……………………… 153 

6.2 海底多相管道内流动规律及段塞预测技术 ………………………………… 155

6.2.1 两相及多相流流型研究现状 …………………………………………… 155 

6.2.2 段塞流理论预测模型研究现状 ……………………………………… 158 

6.3 海底多相管道内蜡沉积规律及预测技术 …………………………………… 158

6.3.1 蜡沉积机理及其影响因素 ………………………………………… 159 

6.3.2 蜡沉积预测模型 ……………………………………………………… 160 

6.3.3 蜡沉积测试方法 ……………………………………………………………… 161 

6.4 海底多相管道内水合物防控技术 …………………………………………… 162

6.4.1 天然气体系中水合物堵塞的机理 ……………………………………… 162 

6.4.2 水合物生成预测方法 ……………………………………………… 163 

6.4.3 海底油气混输管道水合物控制 ……………………………………… 163 

6.4.4 海底油气混输管道水合物堵塞解堵 ………………165 

6.5 流动安全处理工艺技术 …………………………………………………………… 166

6.5.1 水下增压技术 ………………………………………………………… 166 

6.5.2 水下分离技术 ……………………………………………………… 167 

6.6 海底多相流动安全实验技术 ………………………………………………… 168

6.6.1 国内外研究现状 ………………………………………………… 168 

6.6.2 水合物实验技术 ………………………………………………… 169 

6.6.3 蜡沉积环道实验技术 ……………………………………………………… 169 

6.6.4 段塞流实验技术 ……………………………………………………… 170 

6.6.5 多相腐蚀实验技术 ……………………………………………… 170 

6.7 海底多相管道内流动监测技术 ……………………………………………… 171

6.7.1 虚拟计量技术 ……………………………………………………… 171 

6.7.2 泄漏检测、监测技术 ……………………………………………………………172 

6.7.3 流动管理技术 ………………………………………………………………173 

6.8 展望 ……………………………………………………………………………… 175

第7章 深水海底管道和立管工程技术 …………………………177

7.1 深水海底管道和立管类型 ……………………………………………………… 181

7.1.1 深水海底管道类型 …………………………………………………… 181 

7.1.2 深水立管类型 ……………………………………………………… 185 

7.2 深水海底管道和立管设计…………………………………………………………… 195

7.2.1 深水海底管道设计 ……………………………………………………… 195 

7.2.2 深水立管设计 ……………………………………………………… 197 

7.3 深水海底管道和立管铺设 …………………………………………199 

7.4 深水海底管道和立管检测和监测技术 ………………………………………………… 205

7.4.1 海底管道超声导波检测 …………………………………………… 206 

7.4.2 水下结构气体泄漏监测系统 ……………………………………… 208 

7.5 展望 …………………………………………………………………………… 210

第 8 章 浮式钻井生产储油卸油装置关键技术与装备 ………………………………… 211

8.1 发展现状与应用模式 ……………………………………………………………… 213

8.1.1 发展现状 ……………………………………………………………… 213 

8.1.2 FDPSO相关船型/结构 ………………………………………………… 216 

8.1.3 应用模式 ………………………………………………………………………… 218 

8.2 设计基础……………………………………………………………………… 221

8.2.1 功能要求 ……………………………………………………………… 221 

8.2.2 环境因素 …………………………………………………………… 222

8.2.3 标准规范 …………………………………………………………………… 224 

8.2.4 主要设计参数 ………………………………………………………… 225 

8.3 总体设计……………………………………………………………………… 227

8.3.1 船型选择 ………………………………………………………………… 227 

8.3.2 总体布置 …………………………………………………………………… 227 

8.3.3 重量重心控制 ……………………………………………………… 230 

8.3.4 外输系统设计 ………………………………………………………… 231 

8.3.5 总体性能设计 ……………………………………………………… 232 

8.4 关键系统设计 …………………………………………………………………… 235

8.4.1 定位系统设计 …………………………………………………………… 235 

8.4.2 结构设计 …………………………………………………………… 238 

8.4.3 钻井系统设计 ………………………………………………………… 240 

8.4.4 工艺处理系统设计 …………………………………………………… 242 

8.4.5 辅助系统设计 ……………………………………………………………………… 243 

8.5 展望 ……………………………………………………… 244

第9 章 深水油气田开发典型事故与应急救援装备和技术 …………………………247

9.1 深水油气田开发典型事故案例……………………………………………… 249

9.1.1 井喷事故案例——\"深水地平线\"事故 …………………………… 249 

9.1.2 操作因素引起的典型事故案例 ………………………………………… 254 

9.1.3 恶劣天气引起的典型事故案例 ……………………………………… 256 

9.1.4 操作因素＋恶劣天气引起的典型事故案例——Big Foot TLP安装事故 ……………………………………………………………………… 258

9.2 深水油气田开发工程应急救援装备和技术 …………………………………… 259 

9.3 深水钻完井井喷应急救援装备和技术 ………………………………………… 262 

9.4 展望 ………………………………………………………………………………… 269

参考文献………………………………………………271