深水油氣田開采將迎來全電動時代

2016年，道達爾公司打造了世界首個全電動深海探井，位于荷蘭北海K5-F3平臺。據(jù)道達爾公司官方稱，全電動技術有助于削減高達40%的深海開發(fā)支出。到今年，全電動深海探井將獲得可靠的工業(yè)追蹤記錄，并成為道達爾公司3000米以下或更深的海底開采的標準選擇。

究竟全電動技術有何獨特魅力，會被寄予如此高的期望呢?首先，深水油氣田一般呈現(xiàn)高溫高壓的特點，需要更高壓力的液壓動力才能滿足控制要求。如果采用常規(guī)的以液壓為動力的控制系統(tǒng)(例如目前國內外廣泛采用的復合電液控制系統(tǒng))，液壓動力必須采用高壓配送方式。高壓配送方式對臍帶纜結構強度提出了更高的要求，增加了臍帶纜的費用。全電動技術則可以減少頂層的液壓基礎設施、臍帶管中的液壓管路、海底液壓分配系統(tǒng)以及采油樹和分支管上的液壓管路，同時也省去了與這些設備相關的工作等。正基于此，道達爾公司才宣稱該技術可削減高達40%的深海開發(fā)支出。

此外，開發(fā)超深水油氣田時，海底環(huán)境溫度接近零攝氏度，液壓動力配送過程中溫度會逐漸降低，液壓油黏度逐漸升高，從而導致壓力損失嚴重，動力配送效率降低，液壓管線易堵塞，甚至引起管線爆裂，污染海水。區(qū)別于傳統(tǒng)深海采油樹，深海電子采油樹利用電子信號對水下生產系統(tǒng)進行控制，不需要液壓液，降低了液壓液泄漏的風險，從而更好地保護環(huán)境。

最后，該技術還能大大提高勘探作業(yè)深度，最大可作業(yè)水深可達3000米甚至更深的區(qū)域，對潛在區(qū)塊的勘探開發(fā)能力顯著提升。

我國深海油氣資源極其豐富，深海必將成為未來油氣的重要增長點。全電控制系統(tǒng)功能靈活、系統(tǒng)響應時間短、控制距離長，特別適用于開發(fā)深遠海油氣田。國外早在20世紀末開始研制水下全電生產系統(tǒng)，隨著全電水下生產控制系統(tǒng)和關鍵技術的逐步完善，未來將與電液復合控制系統(tǒng)平分秋色。

事實上，早在“十二五”期間，中國工程院院士曾恒一就曾指出水下全電生產系統(tǒng)將是未來深水開發(fā)的趨勢。研究總院依托“十二五”國家科技重大專項“水下生產系統(tǒng)”課題，與中國石油大學(北京)海洋油氣研究中心合作，對水下全電控制系統(tǒng)的核心——水下電動執(zhí)行機構進行了前瞻性探索研究。

其中，“水下電動執(zhí)行機構原理樣機研制”子課題組廣泛調研了水下電動執(zhí)行機構的技術背景，對現(xiàn)有國內外水下電動執(zhí)行機構產品進行跟蹤研究，對機械傳動結構、執(zhí)行機構控制技術、各組件設計參數(shù)的優(yōu)化等關鍵技術進行了科研攻關，形成了水下電動執(zhí)行機構原理樣機總體設計方案和設計圖紙。

在此基礎上，課題組進行了水下電動執(zhí)行機構原理樣機的加工制造以及陸地載荷測試和水池測試等一系列測試，從功能上驗證水下電動執(zhí)行機構整體設計的合理性和正確性，并針對測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題給出合理的解釋和改進方案，為工程樣機的研發(fā)奠定了基礎。(胡意茹)