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2500100069
北京
TE257
应用技术
与石油和天然气开采有关的服务活动
中国石油集团海洋工程有限公司抓住国内外加大海洋油气勘探开发的历史机遇,重点围绕中国海油渤海油田增储上产“七年行动计划”,坚持“以客户为中心”,成立专业化管理团队,精心实施中国海油海上钻完井日费项目,通过创新管理模式,提高了项目服务质量和客户满意度,打造了“海上钻完井日费”精品项目,树立了“中油海工”市场品牌。在取得较好项目经济效益的同时,为渤海油田上产4000万吨发挥了积极作用,为保障国家能源安全、端牢能源饭碗做出了积极贡献。
实施背景:随着全球能源需求的不断增加,海上钻完井工作量不断增多,市场规模不断扩大。中国加快推进“一带一路”建设,推动海洋经济的发展,形成了海洋产业大力发展、兴海造船、海工装备制造等一系列发展方向,为海洋石油勘探开发提供了广阔的市场空间。根据市场研究公司的数据显示,全球海上钻井服务市场规模在2019年达到了179.6亿美元,并预计到2027年将达到300亿美元以上。这一系列有利条件,为海洋石油勘探开发提供了广阔的市场空间。纵观全球海洋石油勘探开发市场,海上钻完井主要以日费项目为主,以中国海油海上钻完井日费项目为例,项目特点是工作量可变因素多、各类资源配置难度大、项目标准严、人员素质及装备能力要求高,面对诸多困难挑战,需要深入研究客户对服务质量的要求,创新管理模式,强化项目风险管控,加强项目管理效率和资源利用率,更好地为客户提供优质高效的服务,从而获得更多的市场份额,进而以先进的管理模式、优异的服务业绩拓展国内外海上钻完井市场。
主要做法:
简化架构、精细考核、差异兑现激发员工动力。1.创新合作模式,简化架构,打造“两模式”运行机制为了精准掌握客户政策,及时跟进客户要求,不断提高作业时效,提升服务质量,按照市场、健康、安全和环境管理体系(HSE)、保障三个维度,多层次、全方位配套组织架构。(1)多层级高效联动模式-沟通“零距离”。经甲乙双方统筹协调,海洋工程公司主要领导主导,并安排专职副经理任项目经理,派项目代表驻客户联合办公,各平台与作业项目组进行现场交流,全方位对接客户要求。(2)“三联办”及时保障模式-服务“每公里”。探索实施“三联办”机制,与客户联合办公,紧密跟踪项目情况,快速解决生产难题,全面整合中油海工资源,形成有力支撑,全方位、全过程保障平台连续、安全、高效施工。2.坚持目标导向,精准设置,打造“三指标”考核机制为了切实提高服务质量,海洋工程公司以客户的目标为目标,将客户的考核指标纳入到公司的考核,制定《日费作业项目阿米巴考核实施细则》。通过“三指标”“两兑现”充分发挥绩效考核指挥棒作用,将项目管理及运行的目标统一到为客户提供优良服务上来。考核细则中量化了“安全”“日费收获率”和“钻井平台评级”三大关键绩效考核指标,实现了项目精细化考核。这不仅是项目实施过程中各个环节的全面监控和评估,更是对项目高品质实现的有力保障。75任人定期对接,实现问题跟踪与整改全流程动态管理。3.技术引进,助力平台安全生产。(1)安全指标。考核井控、安全、环保、重大工程责任事故等否决性指标。(2)钻井平台日费收获率指标。该指标直接反映修理时间对平台收益的影响。日费收获率考核结果与钻井平台效益工资和员工基础工资挂钩,按照超出或降低的一定比例,兑现钻井平台效益工资和员工基础工资。(3)钻井平台评级指标。依据客户对钻井平台分级管理的制度,依据设备参数使用、作业效率、其他指标进行评分,根据年度钻井平台考核结果进行排名,分为A、B、C三级。
预防维护、跟踪解决、技术引进减少维修时间。为实现平台零修理,保障日费高收获率,海洋工程公司实施定向对接、预防性维护等多项措施提升设备保障能力。1.定时“体检”,强化预防性维护积极探索适应新要求的预防性维护保养方式。以强化日检、周检等巡检制度、制定修理计划、制定检修方案、强化修理过程等措施为手段,利用作业间隙对设备进行全面排查和预防性检修。2.定向“接诊”,跟踪解决设备问题保障日费平台设备安全高效运行,建立问题反馈与整改机制,对未及时解决的问题,安排专人对接跟踪,确保设备故障闭环管理;实行平台承包制和机械、电气分管模式,责任人定期对接,实现问题跟踪与整改全流程动态管理。
规范作业、闭环管理、信息共享提升技术水平。1.制度配套,制定平台作业规范为促进项目施工操作标准化、技术措施规范化,进一步完善项目生产运行管理制度;制定《起下钻及倒划眼起钻推荐措施》《常用钻具上扣扭矩规范》;编制了安装井口、下套管等工序标准化操作流程13项;梳理典型工程事故、复杂案例,编发《海上钻井事故复杂汇编》手册,提升施工平台工程风险应对能力。2.问题导向,加强钻具闭环管理项目节奏快,钻具损耗大,钻具故障将影响施工周期。针对此问题,海洋工程公司与科研院所联合开展钻具安全性分析与失效预防研究,明确失效机理及影响因素,提出适用性评价方法和失效预防方案,为优化钻井参数和科学使用钻具提供数据支撑。开展钻具统计分析数据的治理工作,开发建设钻具全生命周期管理云平台,建立钻具全生命周期卡,规范钻具管理流程,加强钻具全生命周期跟踪管理。3.信息共享,攻克海洋钻井技术难题。(1)共享信息,建设工程信息智库。加强项目的工程技术数据统计及存储管理工作,对标总包井项目,取全取准各项施工信息,搭建网络化数据共享中心,充分挖掘工程技术信息数据利用值,为钻井施工的科学决策提供辅助支持。每季度组织召开技术例会,各施工区块对阶段性工作进行分析总结。技术骨干集中开展交流研讨、技术对标和经验共享等活动,达到改善工作方法、优化技术措施,互学互促、共同进步的目的。(2)攻克难题,提升增值服务能力。锚定客户目标,在合同约定服务范围外,主动提供“中油海工”方案,帮助客户解决施工难题。海上高含硫油气田安全钻井配套技术为日费井项目高效解决了钻遇硫化氢浓度达0.0111%、地层压力系数1.45、井底温度175℃复杂条件下的钻井技术难题。渤海湾油气田丛式单筒双井优快钻井技术攻克了海上丛式井组井网密集碰撞风险高、浅造斜大井眼高井斜携岩困难、高水垂比及三维剖面轨迹摩阻扭矩高、沙河街地层非均质性强行程钻速低、玄武岩地层机械钻速慢等一系列技术难题。
防刺穿、防滑桩、防海底复杂状况削减平台困难通过制定并落实《自升式海洋钻井、修井平台预压载作业规范》《平台拔桩、插桩压载方案》《浮筒安装作业程序》等标准,确保平台升降作业安全高效运行。1.制定程序模板,指导平台防刺穿刺穿是平台拖航作业中最大的风险,严重的会造成平台倾覆、船毁人亡。在中国海油旅大区块,渤中部分区域,由于地层差异性,存在易刺穿层位,曾出现多个平台发生刺穿的情况。针对刺穿风险的问题,对工程地质和物探资料、插桩数据进行分析,提出了适合易刺穿地层的零气隙压载方法,制定了插桩压载程序化的模板,以指导平台安全作业。2.创新方式方法,确保平台防滑桩海上钻完井日费项目中导管架作业较多。在渤海湾导管架作业中,由于老脚印普遍存在,这可能导致地层不均匀,产生滑桩风险,对平台精就位造成很大的困难,甚至会损坏平台结构。在BZ35-2WHPB导管架精就位中,兄弟单位钻井平台多次尝试精就位均因滑桩严重而失败。海洋工程公司勇于挑战,派出中油海12平台采用艉桩夯实艏桩设计脚印、冲桩配合反复活动修复桩靴眼、单桩漂浮压载等多种创新方式,历时18天,6次调整平台位置,圆满完成了精就位作业,成就了一项非常具有实践意义的案例。3.细化施工方案,助力平台防复杂海底管线电缆复杂是海上钻完井日费项目的另一个特点,在进行精就位过程中,会增加就位的难度,同时如果操作不当,会对管线电缆造成破坏,进而带来巨大损失。例如,中油海17平台在进行PL19-3A平台就位作业时,海底管道和电缆众多,且铺设在平台就位的左艏和尾部两舷,环境复杂,为保证就位工作顺利安全,就位时不触碰、损坏海管,积极与客户科学分析,认真研判,细化完善了平台抛锚方案,制定了浮筒安装作业程序,有效地控制了就位风险,顺利地完成了就位工作。
融党建、控风险、建队伍提升作业时效。1.深化党建,加强优势转化创新甲乙方党建互联共建模式,推进“目标相融、过程相融、结果相融”,引领双方全体员工全力以赴,攻坚克难,实现基层组织建设和项目高质量实施“双提升”。强化组织融合,打造联合“新阵地”,按照“双向进入、交叉任职”原则,让日费平台负责人在党建联合体中有参与权、话语权、组织权,有利于统筹共享各类资源。通过建立“联席会议、联解难题、联抓党建”机制,进一步提升了基层治理能力和管理效能。思想行动融合,激发共建“新活力”,通过党员共同教育管理、生产任务共同落实、党内法规共同贯彻,把全体党员思想和行动统一到党中央对形势的科学判断和决策部署上来。通过联合开展党员先锋岗、责任区,成立党员联合突击队,全面突破“各自为战”“单兵作战”传统模式,进一步凝聚党员群众强大合力。发挥共建优势,绘制发展“同心圆”,与客户、第三方服务商等组建的共建联合体共控安全风险、共研技术难题、共提生产时效、共享知识前沿,刷新了多项区块钻井指标纪录,实现了发展共进、互利共赢。2.严控风险,突出三级监管海上钻完井日费项目作业节奏紧凑、生产组织紧密、钻完井转换频繁、交叉作业密集、劳动强度偏高,这些客观因素均增大了项目的安全管理难度。海洋工程公司在原有的项目安全管理模式基础上,与中海石油(中国)有限公司天津分公司工技中心建立联检联查与联席会议机制,共享专家库,形成“中心QHSE部(甲方)-项目安全督察(甲方)-现场安全监督(乙方)”三级安全管理模式。该模式的应用,强化了安全监督监管效能,提高了现场安全管控的力度,充分给予现场安全监督的“监管”权力,有效解决了安全管理“最后一厘米”问题。在现场风险管控方面,定期开展作业平台管理层领导力和应急决策力培训;开展平台防坠落物(DROPS)风险诊断评估,推行红区管理政策,设置永久红区与临时红区;全面升级平台视频监控系统,实现在线值守、云检查,及时发现设备异常,查纠违章行为;构建HSE信息化平台,实现资料信息电子化,问题闭环跟踪可视化,统计分析自动化,最大限度实现基层减负;建立电子积分商城,激励员工“随手拍”排查隐患,营造人人主动参与安全的良好安全氛围。
海洋油气勘探开发钻完井项目生产运行管理制度
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2300170374
四川
TE928
应用技术
矿山、冶金、建筑专用设备制造
2022年中国油气对外依存度分别高达71.2%和40.2%,远超国际能源安全警戒线,习主席强调要加大国内油气开发力度,保障国家能源安全。中国剩余油气资源中深层/超深层油气资源十分丰富,已探明油气资源671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%,是保障国家能源安全的重大战略接替。高端钻井装备是叩开深层油气宝藏的利器,而中国深层钻井关键装备长期依赖国外高额进口,是深层油气资源规模效益开发的“堵点”和“痛点”。国际形势复杂多变,自主研发深层/超深层钻井关键装备迫在眉睫。
中国深层钻井提速提效装备自主研发起步晚,相关理论研究与设计技术均较为薄弱,研发的深层钻井装备性能不优、效率不高,而超深层钻井所需的地面装备、井下钻具和井下仪器则是空白。为此,项目组历经13年攻关,攻克了深层/超深层钻井提速提效关键装备的核心设计理论与方法,形成了自主可控的关键成套装备与技术,在中石油、中石化、中海油等11个主力油气田规模化应用3763井次。主要创新如下:
1.国内首创钻井管柱自动化系统及配套装备。建立了重载物在多目标约束和狭窄空间下轨迹自动规划与防碰和重载条件下夹紧力自适应精准控制模型,研制了钻井管柱自动上卸扣和“司钻+机具操作手”一键式自动控制系统以及铁钻工、自动井架工和气控指梁等配套机具,突破性实现27/8in-93/4in管柱全自动上卸扣作业、重载立根自动化排放和二层台无人值守,全流程自动化作业。整套装备全过程完成“果勒3C井”(亚洲最深记录9396米)和蓬深6井(亚洲最深直井记录9026米),并装备全球首台12000米特深井自动化钻机。
2.创新形成深层高效提速技术与配套工具。攻克了大长径比、大间隙转子系统的“动态屈曲”及“随机碰摩”求解难题,建立了深层/超深层井下工具设计与参数优化分析模型;研制了轴向扭转复合强动力冲击工具,形成深层直井段强化动力提速技术,直井段机械钻速提高46.52%;首创全金属涡轮驱动水力振荡器、机械水力双作用岩屑床破坏工具,形成长水平段减摩降扭、动力释放提速技术,机械钻速提高21.6%,创造了川渝页岩气31口井“一趟钻”钻完长水平段的纪录。
3.创新研制地面井下一体化风险防控装备系统。提出了复杂环境下(175℃,175MPa)三轴振动动态解耦方法,构建了超声多普勒频移与非满管多相流耦合的流速分析和高温高压多相流红外光谱定量分析模型;研制了国内首台井下11参数随钻测量仪、超声阵列流量测量仪与溢漏快速识别系统和不分离烃类组分在线感知系统,解决了深井多相流非满管测不了、溢漏识别难的根本问题,实现了井下风险井下感知。
项目获发明专利60件,软著23项;制订行标3项、团体和企标18项;发表论文153篇(61篇SCI)。近三年直接经济效益近49亿元,引领了中国钻机自动化、提速钻具、钻井安全防控装备的自主研发,建成国内最大的钻机自动化装备产业基地和唯一的海上钻井安全防控产业基地;成果的深化应用,对于中国深井钻井提速提效核心装备的自主发展及自主可控、助力中国从装备大国走向装备强国,打造油气装备“国之重器”具有重要意义。
油气资源开发钻井装备钻井管柱自动化系统
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2300040247
天津
P618.130.8
应用技术
矿产地质勘查
自1993年5月,赵东项目采用对外合作模式启动勘探开发工作以来,历经了近30年的高效勘探开发历程。2015年4月5日,中石油接管作业权,成为赵东项目第四任作业者。经过多年的勘探开发,合作区储量动用程度95%,综合含水93.8%,整体进入特高含水开发期,但地质储量采出程度仅为17.4%。油藏地质条件复杂,高压区低压层同存,剩余油分布异常复杂,水淹分布不均;断层分布广泛,砂体连续性差;地下井眼轨迹呈根须盘结状分布,防碰形势异常复杂。在油田开发新的阶段,面对着复杂的地质条件、作业环境以及严格的安全、环保要求,需要坚持新发展理念,创新油田开发技术与管理,把国家石油公司的风险管控、思想文化、管理理念等与项目已形成的国际化生产经营管理及企业文化实现有机融合,提升国企对合作项目的控制力、影响力、抗风险能力,实现高质量可持续发展。
1创新“5I”建井作业管控方法
从设计、施工和管理全过程采用了以“5I”日费制为核心的管理机制和运作模式,采取钻完井国际化(International)作业管理和AFE费用控制方法,应用工程地质全要素一体化设计(Integration)、一体化管理、一体化运行,集成应用(Integrity)国内外先进钻完井技术配套,通过全部门海陆协同(Incorporate)、实时追踪等措施,实现了生产作业高效运行,全面提升了对海上油田井控、质量及安全的中石油管控执行力(Implement)。现场作业派驻经验丰富、素质高的国际化作业监督,行使对进度安排、日常生产组织与协调、成本与质量控制、安全监督以及承包商等管理职能。实现了建井作业速度、质量和效益完美统一。创造了单井机械钻速234.6米/时的最快世界纪录。Φ311.1毫米井眼钻井速度达到一天一英里(1609米),跻身国际钻井界“一英里俱乐部”。创新实践了“国际化运作、中石油管控”的国际合作管理理念,以增强国有企业竞争力、创新力、控制力、影响力、抗风险能力为目标,围绕“技术进步提单产、管理创新提效率”两条主线,发挥理念创新、技术引领、运行机制、管理模式4个优势,实行分级授权管理,优化管理链条,完善制度程序。
2创新工程地质数智一体化研究
(1)建立一体化设计共享数据平台基于统一的勘探开发数据模型(EPDM+),研发了地质工程一体化数据管理平台,把地质、工程、生产、安全、经营5大类13个专业数据进行集成,应用新一代NoSQL数据库技术,实现了油田从结构化数据到非结构化数据的全域、全生命周期管理。系统涉及地学模型、钻井实时数据、油气生产数据、工程工艺数据、经济评价、安全六大管理功能模块。并可在任何地点登录并访问其授权下的数据资源,实时掌握钻井实时动态、油藏生产动态。
(2)创新全流程一体化设计高效协作模式新井建设采用自主设计、自主实施、自主管理方式,在设计过程中各专业路无缝对接、沟通及时、处理高效、风险可控;在设计模式上,采取地质、油藏、钻井、完井、举升、生产等全流程、多专业协同化设计,最终形成集地质设计、钻井工程设计、完井工程设计为一体的一本井位设计。设计过程突出了轨迹设计全流程管控、完井设计前置与多学科协同的财务授权支出全过程控制。
3创新集成先进开发配套技术
(1)“井震藏”综合研究技术针对构造破碎、河流相沉积储层变化快、薄互层发育、油水关系复杂、综合含水高、井轨迹错综复杂等难点,创新三维地震资料重新处理及解释技术,通过基于三维地震资料空间多维内插技术、叠前深度Q偏移处理,实现多尺度高精度深度偏移建模处理,提高断层成像精度同时有效提高地震资料分辨率;创新大位移斜井区井震结合构造约束地层对比技术,利用基于薄互层模型的零值法薄层结构解释及预测技术,实现对5米级砂体及2米厚泥岩夹层的精细预测,油层钻遇率达到103%;地质建模、数模一体化,系统开展构型控制下的油藏渗流场研究,系统研究压力场、渗流场,精确建立主力区块的油藏数值模型,精准预测剩余油分布;井震藏相结合,建产增储,储量动用率达到94%。
(2)优快钻井技术在海上平台钻井作业,井口密集,地下防碰形势异常复杂,通过一系列优快钻完井配套技术的应用,实现了地质目标与工程目标的统一,确保了新井高效实施。一是应用磁感应绕障技术,建立了基于复杂井轨迹井眼分离系数控制方法,攻克了1055平方米内、138个导管内钻井233口的防碰绕障超级挑战,实施水平井最大井斜92.21°,井底最大方位角260.77°,最大水垂比2.65;二是针对储层变化大和100%三维轨迹的特点,应用旋转地质导向系统+LWD随钻测井技术,首创井眼水马力安全建井技术及闭环式自动发指令井轨迹控制技术,形成了井眼与尾管小间隙精确下入技术,实现了最小分离系数(Fs)0.6,最小井眼中心距离1米,定向难度系数(DDI)达到6.852,单个井口槽作为生产井重复利用达4次;三是通过应用超级马达优化钻具组合,实现一趟钻完成钻井,简化工序,缩短时间,降本增效,提升效率,平均建井周期13.4天。
(3)高效油层保护技术针对储层中等偏强水敏、外来固相的侵入对储层渗透率造成损害,地饱压差小、储层压降大、密度窗口窄易造成漏失等难题,采用近平衡钻井,应用无固相有机盐钻井液体系进行储层专打,避免有害固相污染,控制钻井液密度;完井阶段全过程采用氯化钾盐水保护油气层,以浊度作为控制指标(NTU<30),严控固相含量。
(4)高效开采工艺技术创新研究“差异化精细防砂+宽幅电泵举升”一体化设计,对水平井应用精细防砂筛管+砾石充填防砂、多层合采井应用绕丝筛管+压裂充填防砂的差异化精细防砂井轨迹三维示意图技术,实现“零出砂”;应用基于叶导轮优化的宽幅电潜泵举升工艺,解决了生产压差大、液量高且变化大、地饱压差小、气油比高等难点,实现油井平均检泵周期2100天、最长超过6000天的国内领先水平。
油气田勘探开发数据管理平台有机盐钻井液
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2100100461
四川
TE921
应用技术
矿山、冶金、建筑专用设备制造
能源安全是国家安全的重要组成部分。在中国剩余油气资源中,深层油(40%)气(60%)资源丰富,是保障国家能源安全、实施可持续发展战略的重大接替领域。然而,深层复杂地质条件下安全高效钻井技术是业内公认的世界性难题,高端装备基本掌握在斯伦贝谢、贝克休斯等少数国外巨头。很长时间以来,中国安全高效钻井关键装备依赖国外进口,且引进的装备价格昂贵、不适应中国深层复杂地质环境。在国际“卡脖子”风险随时可能发生的背景下,研发自主可控的钻井提速提效关键成套装备不仅重要而且紧迫。中国钻井提速提效装备自主研发因起步较晚,存在理论研究基础薄弱、设计技术照搬国外等问题,导致性能差、效率低、广域普适难。为此,项目组历经10年攻关,攻克了深层优快钻井关键装备的核心设计理论、装备、工艺等技术瓶颈,形成了具有自主知识产权的深层优快钻井成套装备与技术,在中石油、中石化、中海油等11个油气田规模化应用3037井次,成效显著。
主要创新如下:1、国内首创钻井管柱自动化系统及配套装备。系统建立了多尺寸重载物体在多目标约束和狭窄空间下轨迹自动规划与防碰理论模型,研制铁钻工等自动化机具,突破性实现2 7/8in~9 3/4in管柱全自动上、卸扣作业;攻克了管柱运行轨迹精准定位核心技术与算法,研制“自动井架工+气控指梁”,首次实现重载立根自动化排放和二层台无人值守;研制“司钻+机具操作手”双人控制平台,实现“两把座椅控全程”。整套装备全过程完成亚洲第一深井-顺北鹰1井和中国最深水平井-双鱼001-X3井,结束了中国无国产自动化钻机的历史。2.创新形成深部地层高效提速技术与配套装备。创新建立了基于三维全井钻柱系统动力学理论的井下工具设计与参数优化分析模型,奠定井下工具自主设计基础;首创扭转轴向复合强动力冲击工具,形成深层直井段强化动力提速技术,直井段机械钻速提高46.52%;首创全金属涡轮驱动水力振荡器、机械水力双作用岩屑床破坏工具,形成长水平段减摩降扭、动力释放提速技术,机械钻速提高21.6%,创造了川渝页岩气31口井“一趟钻”钻完长水平段的纪录。3.创新研制地面井下一体化风险防控装备系统。国内首创11参数井下随钻测量仪,实现最大弯矩与粘滑振动实时测量,弯矩测量误差低于1%,振动测量精度达到1g,采样频率提高到1000Hz;创新研制下沉式新型质量流量测量仪及溢漏识别系统,溢漏发现提早5~10分钟,精度提高到±0.02~±0.05立方米;研制国内首套岩屑称重与摩扭融合的卡钻预警装备系统,卡钻事故显著降低。
项目获发明专利40件(美国专利1件)、新型专利16件;登记软件著作权23项;制订行业标准3项、团体和企业标准18项;发表论文129篇(48篇SCI)。近三年直接经济效益近45亿元,引领了中国钻机自动化、钻井提速及安全防控装备的自主研发,建成国内最大的钻机自动化装备产业基地和国内唯一的海上工程录井产业化基地,社会效益显著;成果的深化应用,对于中国优快钻井装备的自主发展及自主可控、助力中国从装备大国走向装备强国,打造油气装备“国之重器”具有重要意义。
钻井装备水力振荡器管柱自动化系统
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1900070255
山东
TE53
应用技术
天然原油和天然气开采
该项目属于海洋工程技术领域的一种海洋工程油气生产处理设备。自升式气体压缩平台是国际先进的海上生产作业平台,适合使用于近海、浅海油气田伴生气收集压缩处理,有适应性强、不受气象海况限制等优点。项目组自主研发一款全新的四桩腿自升式天然气压缩处理作业平台,以解决海洋工程在设计建造中无自主知识产权和油气生产过程中油井压力不足带来的产量降低的难题,在规定的采油周期和建造成本的前提要求下,利用海洋油气生产企业和海洋工程建造企业现有的工艺技术条件,研发设计该项目平台用以提高生产效率和产品质量,同时减少材料人工投入并降低钻井采油成本,来完成海洋工程设计及海洋油田开发的工作。
该项目采用世界先进的设计理念,经过企业自主研发攻关,集成多领域多专业技术创新,研发了具备四方形箱型主船体的自升是气体压缩处理平台,突破了该类型平台关键共性技术,研制了国内最大提升了圆柱形桩腿和液压插销式锁紧提升装置,解决压缩回注工艺流程和作业方法,创新性的采用了双燃料主发电机组降低平台能耗,具备了系列化自主知识产权,形成了自主设计和建造能力。
通过自主研发设计,突破了自升式油气处理平台的船型设计、桩腿设计建造以及振动噪声分析控制等瓶颈技术问题,具有以下创新性如下:
1、国内首创突破自升式气体压缩支持平台船型设计关键技术,该平台是国内建造的首个具备自主产权的气体压缩支持平台,创新型的采用四方形船体结构,极大的提升了平台甲板空间,甲板有效载荷提升30%。
2、自主设计四桩腿、圆柱形桩腿形式、插销式升降系统设计方案,解决了生产平台作业过程中的强度和高稳定性问题,提高了平台的甲板空间和作业能力,打破了国外设计公司MSC GUSTO对自升式四桩圆柱桩腿的设计垄断。
3、自主研发了基于高舒适性标准舱室振动噪声预报方法和控制技术,基于海洋平台实际作业工况实测数据库,采用统计能量法和实测数据对比的方式,发明了一种新型的船舶海洋工程结构振动装置和测试方法,解决了舱室振动的分析预测难、精度低的难题。
该项目获发明专利3项,实用新型专利2项,软件著作权1项。
该项目的设计、建造及交付,实现新增销售额10.78亿人民币,新增出口额1.8亿美元。同时,由于该产品突破了圆柱形桩腿升降系统技术,为公司带来了15座海洋牧场平台订单,共计新增利润50820.5万元人民币。该项目具有多项世界或者国内首创的技术创新,项目的成功设计建造,填补了中国在此类海洋工程平台上的空白。形成了自主知识产权的核心技术和自主品牌产品,属于世界首创,技术先进,在平台设计与建造方面达到了国际领先水平。产业带动作用非常明显,有力地促进了国内上下游配套产业(涉及约400家)等相关行业整体实力的提升,为中国海洋能源战略实施起到了强有力地推进作用。该项目服务于墨西哥国家石油公司,作业表现优秀。
气体压缩平台海上生产作业平台油气生产处理设备
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1900090450
上海
TE37
应用技术
天然原油和天然气开采
该项目属于石油天然气科学技术领域,与海洋石油、天然气田建设工程相关。
“十三五”期间,中海油在上海组建区域滚动开发工程项目组,实施东海大型天然气田群的开发建设,建设过程面临一系列技术难题。首先,东海海域环境复杂,台风、季风频发导致海上作业窗口期短于其他海域,施工技术门槛高。其次,东海地质油藏非均质性极强,油气藏主要呈现致密、低渗的特点,开发难度大;地面工程受限于平台空间狭小的影响,需适应地下油气藏特点。最后,工程建设面临多项国内外之最,技术难度极高。一是所开发的东海气田群为国内最远海上气田群,离岸距离平均超过300km,施工难度大;二是平均井深超过4500m,预钻井与组块吊装技术需要满足短期内建设需要;三是每年不足4个月的有效海上作业窗口极大限制了工程建设工期,需要突破常规技术的限制;四是关键设备对外依存度在一定程度上制约了油气田大规模开发建设。为此,区域滚动开发工程项目组立足于建设东海大气区的需求,构建了一套整体达到国内领先水平、部分达到国际先进水平的海洋工程技术体系,有效的解决了上述难题。项目实施过程中创造出一批卓具应用成效的科技成果,其中具有代表性的6项创新成果如下:
(1)国际首例“绝缘管段”发明及应用,解决了水下两种异金属(复合管和碳钢管)焊接点附近的电偶腐蚀问题,确保30.3km海底管道的分段设计方案经济可行、安全可靠。
(2)国内首次通过建立海洋工程地质数据库,解决了海上平台导管架桩基可打入性预测水平和桩基承载力评估精度差的问题,指导了该项目8座导管架的海上打桩施工,提高了工程作业的效率,确保了平台全生命周期的结构安全。
(3)国内首创百米级子母管铺设技术,解决了国内最大水深的子母管铺设旋转扭曲施工难题,子母管平均铺设效率达到国内领先,大幅减少了海上作业时间,有效节省了施工成本。
(4)国内首次采用SPMT滚装技术,解决了海洋工程设施采用传统的滑移方式进行陆地装船导致项目工期受制于滑道资源的问题。该技术成功应用于多座上部组块和生活楼装船,提高装船效率50%以上。
(5)构建适应东海极端恶劣工况的海上安装优快施工技术体系。开发独有的作业窗口识别技术,为选取海上作业的最佳窗口提供了技术依据,提高作业效率50%以上;创造预钻井+组块整体吊装优快系列技术,通过“海上作业窗口+主作业船耐波性+套井口作业最小净间距”精就位技术以及集中式选用井槽布置技术,成功解决了东海上部组块套高压井口吊装难题。
(6)国内首次实现核心设备(天然气TEG脱水及再生撬、大型燃气透平驱动压缩机等)国产化,解决了油气田大规模开发建设关键设备对外依存度高的问题。
该项目已获授权国家发明专利3项,实用新型专利9项,软件著作权1项;发表学术论文33篇,其中SCI/EI论文4篇,他引13次。项目成果在东海油气田开发工程建设中得到成功应用,累计节省投资59亿元人民币。
天然气田群工程地质数据库天然气田开发
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1900070272
山东
TE937
应用技术
矿山、冶金、建筑专用设备制造
海洋油气是全球油气资源的战略接替区。世界范围内大型海上油气田,受环境、投资成本、井网完善程度和衰竭开采方式等限制,超半数已进入衰竭低压期,产能下降;但该类油气田数量众多、采出程度低、剩余储量巨大,仅胜利浅海、南海西部进入衰竭超低压期的主力油气田就超20余个,平均采出程度仅26%左右,剩余储量超6亿吨。因此,该类油气田是调整开发的重点。而衰竭超低压带来钻完井作业塌卡漏复杂情况频发、储层伤害严重、地层测试仪器粘卡、射孔段跨距大和返排难等问题,甚至导致钻完井无法正常进行,无法实现剩余储量经济有效开发。
自2009年起,中国石油大学(华东)、中海油湛江分公司、中海油田服务公司和和中石化胜利钻井工艺研究院等经过多年攻关与实践,研发出了具有自主知识产权、安全高效的海上超低压油气田高效建井技术,主要技术创新如下:
(1)构建了超低压储层钻完井井下复杂和伤害防护技术。建立了衰竭超低压井壁稳定性计算方法,精准预测了调整井坍塌和破裂压力;发明了孔喉封堵仿真方法,构建了基于孔喉封堵仿真的钻井液颗粒设计方法及技术;研发了油润湿石墨、纳米纤维等材料协同封堵的油基钻完井液体系,及水润湿纳米纤维、超细碳酸钙等协同封堵、易酸溶的低/无固相水基钻完井液体系,钻完井弃井率由早期试钻的29%降为0,实现了最大压差38MPa下安全快速钻井,渗透率恢复达98.5%,95.5%井超油藏配产。
(2)发明了异向推靠自动解卡装置。开发了解卡短节控制系统和单测系统,实现了井下仪器即时自主解卡,保障了电缆式地层测试仪器的作业安全,与国内外常规穿心打捞解卡技术相比,每次解卡节省作业时间2-3钻井船天。
(3)研发了超长距离多级起爆负压射孔技术。研发了一套多级负压开孔配合分级起爆方式的独立射孔系统,可实现长距离多级起爆负压射孔。已实现一次射孔井段13层,夹层总厚1168.3米,射孔总跨度1401.7米,射孔成功率100%。
(4)创建了海上超低压超深连续油管注氮诱喷返排技术。建立了超低压储层临界诱喷压差和连续油管最小下入深度计算模型,并开发了预测软件系统,具备了1.75英寸变壁厚连续油管7000米海上作业能力。最大实施作业井深6154m、最低孔隙压力系数0.27,一次诱喷成功率100%。
该成果获授权发明专利14件(其中加拿大专利1件),实用新型专利16件;软件著作权2件,发表论文58篇。成功应用于胜利油田海上和陆上200余口井、南海11个油气田309口调整井的钻完井作业,动用储量超5618万吨,95.5%生产井超过配产要求,实现了油气田的安全高效、高产稳产,近三年创造直接经济效益64.708375亿元,同时该成果推广应用于国内外渤海、东海、伊拉克Missa等油气田,使中国超低压油气田建井技术进入了世界先进行列,助推了国家“一带一路”能源战略的实施。石油工程界学者高德利、孙金声院士等著名专家鉴定认为该成果整体达到了国际先进水平,其中基于孔喉封堵仿真的钻井液颗粒设计方法、异向推靠自动解卡技术等达到国际领先水平。
油气田开发地层测试仪器封堵仿真方法
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1900090233
上海
TP319
应用技术
公共软件服务
项目属于海洋技术领域。
大型海洋平台重达数万吨,长期遭受恶劣海洋环境威胁,一旦发生事故将造成重大损失,甚至环境灾难。准确监测平台性能,及时预警作业风险,是保障平台安全的最有效手段之一。由于海洋环境恶劣、平台系统庞大且漂浮移动,如何实现精准、可靠、及时的平台性能监测与安全预警,是海洋工程领域亟需解决的世界性难题。
项目组经13年持续攻关,突破了平台运行状态监测、多源监测信息集控、平台安全预警和作业支持等关键技术,创新研发了系列仪器设备和软件,形成了中国首套大型海洋平台性能监测与安全预警系统,成功应用于国内外多个海洋平台与大型工程。主要创新成果如下:
1、研发了波浪、结构应力和运动监测新方法和仪器。发明了“平台运动-相对波高”解耦算法,消除了平台对波浪测量的干扰,研制了船载式波浪时序测量仪,测量误差从20%降低到5%以下;首次提出了基于波浪载荷特征的结构应力响应面模型,突破了空间多测点扇形交汇的高应力近场监测技术,解决了复杂结构高应力无法直接测量的难题;研制了自容式深水立管运动监测仪,实现了在役立管的无损监测,免维护时间达3年,打破国外垄断;发明了海上安装对接引导系统,突破了最优投影方位坐标系构建、平台特征轮廓匹配、硬件在环预检验等误差控制技术,实现厘米级定位精度,水平国际领先。
2、研发了海洋平台多源监测信息集控新技术和设备。建立了跨尺度多模式海洋平台监测数据网,突破了自适应变频采集、异常信号辨识技术,实现了数据高效获取和定向分发;提出了基于海洋平台特征的数据自动清洗和修复技术,延时小于0.1s,实现海洋平台监测从“滞后分析”到“即时感知”的跨越;突破了监测设备故障自动修复、全冗余协同采集等技术,实现了海上连续无故障运行2年以上。
3、研发了海洋平台安全预警与作业支持新理论和系统。提出了实测数据驱动的平台运动、系泊响应的短期预报方法,实现了对作业窗口的精准判断和潜在风险的及时预警;开发了基于实测数据的关键结构疲劳损伤实时评估技术和系统,实现了结构安全识别与预警;发明了基于人因工程的多信息融合实景再现作业支持系统,用于浮托安装、钻井等多种作业安全保障,被国际权威挪威船级社评价为行业最高水平。
项目授权发明专利35项,软件著作权13项,发表论文64篇(50篇SCI/EI)。应用于南海、渤海、波斯湾、德国北海等全球25座大型海洋平台及海军装备,直接经济效益达7.4亿元。保障“海洋石油981”平台自服役7年以来作业安全,完成西沙、陵水、荔湾等深水油气田30余口钻完井作业;支撑了“南海奋进”、“海洋石油111”等5座FPSO长期安全生产;完成了近3年来全球所有8次动力定位浮托安装监测工程,市场占有率100%;用于海军多个关键型号装备作战状态监测,确保重大任务完成。项目成果开创了中国大型海洋平台长期海上监测的先河,对中国深海开发装备安全保障技术的自主研发发挥了重要的示范引领作用。
海洋平台短期预报方法仪器设备软件
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1800180188
上海
TE931.2
应用技术
国际先进
矿山、冶金、建筑专用设备制造
该项目属于海洋技术领域,与力学、钻井工程等学科关联。
深水油气占全球油气资源储量的三分之一以上,开发深水油气资源事关中国能源安全和海洋强国战略。深水钻井隔水管是连接钻井平台和水下井口的“咽喉”,直接面对恶劣海洋环境。其中,洋流极易诱发隔水管涡激振动(VIV),严重影响隔水管结构安全和深水钻井作业,是制约深水油气开发的重要因素。隔水管VIV的流固耦合机理复杂,高精度的数值预报和实验模拟难度极大,学术和工程界对其认识十分有限,难以满足工程需求。该项目围绕隔水管VIV高精度与快速预报、水池模型实验、海上实时监测及高效抑振,开展了十六年联合攻关,取得了重大科技创新与突破:
1)创新研发了单元速度向量转化CFD高精度预报方法和求解器,实现了实际深水隔水管VIV的高精度三维预报,计算精度和效率较现有数值方法显著提高;率先建立了实尺度雷诺数和双向耦合条件下的涡激振动流体力系数数据库,开发了考虑双向耦合和斯特劳哈尔数自适应的隔水管涡激振动快速预报方法和软件。成果经模型实验和实测数据验证,并在实际工程中得到应用。
2)国际上首次开发了同时模拟平台运动和背景洋流联合作用的深水隔水管VIV实验技术和装置,实现了基于平台与隔水管耦合效应的时变三维流场实验模拟,突破了国际上仅能模拟均匀简单流场的局限;首次提出了隔水管VIV水动力载荷分布的逆向识别理论,建立了柔性隔水管VIV水动力特性实验数据分析系统。实验为数值方法提供了基础数据和验证依据。
3)提出了三维振动-光纤应力联合监测、多元数据融合的隔水管VIV实时监测新思路,突破了3000米水深多路分频水声信号传输、低功率供电、测点布局优化、实时预警等关键技术,率先在国内开发了隔水管VIV监测预警技术和装置,成功实现了多口井的海上实时监测。
4)在国际上首次提出了仿鱼尾柔性结构的VIV控制方法,为更高效抑制VIV提供了全新思路。确证了隔水管螺旋列板VIV抑制装置的最佳结构和设计参数,研制了国内首套螺旋列板式VIV抑制装置,现场应用的抑振效率达90%以上。
该项目已获授权国家发明专利32项,实用新型专利8项,软件著作权2项;发表学术论文84篇,其中SCI/EI论文61篇,他引595次(含SCI他引274次)。项目成果在南海和西非等全球深水区41口井中得到成功应用,累计经济效益约9亿元人民币。部分成果已被纳入DNV-GL国际规范,并作为“VIV最佳实践”向工业界推荐,同时也被Statoil和SBM Offshore等国际知名公司应用于隔水管、立管设计。
项目成果为提升国内外安全高效深水钻井作业水平提供了重要技术支撑,有力推动了深水油气田开发,产生了显著的经济和社会效益,并有着广泛的应用前景。
经中国海洋工程咨询协会组织专家组鉴定:“该项目成果总体达到国际先进水平,在涡激振动高精度CFD预报技术和模型实验技术方面达到了国际领先水平”。
深水钻井隔水管逆向识别理论数值预报装置
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1700470247
北京
TE951
应用技术
国际先进
矿山、冶金、建筑专用设备制造
该项目属于海洋石油与天然气钻井领域。
占中国现有海洋钻井平台总数80%以上的自升式钻井平台,是国内海洋石油勘探开发的主力军。如何解决重达万吨的自升式钻井平台桩腿在海底复杂地层上的安全站立问题是海洋钻井首要的技术难题。多年实践发现,中国海上钻井照搬国外经验的做法不能完全解决中国沿海海域地质条件复杂,地层分布不均条件下基础稳定性问题,各类插拔桩事故或险情仍时有发生。该项目通过研究与应用,形成了一套具有国际先进水平的自升式钻井平台提高复杂地层作业能力关键技术。主要技术内容包括:
复杂地层桩靴插桩深度及极限承载力计算方法:综合考虑插桩时桩坑回填深度、土体特性、土体破坏模式等因素,提出了不同形状桩靴插桩深度极值预测方法;采用机理研究及模型试验方法,提出了基于极限平衡理论的大尺寸非轴对称桩靴极限承载力预测模型,创建了考虑三维地基土体破坏模式的复杂地层插桩深度计算方法。
平台拔桩阻力机理研究及高效可控冲桩系统研发:建立了基于小变形分析的位移与孔压耦合有限元模型,研究了拔桩过程中吸附力生成的机理,分析了不同参数对于吸附力的影响规律。开展了考虑喷嘴分布和数量等因素的大比尺模型实验研究,研制了独立可控的新型冲桩喷嘴和新型冲桩阀,解决了冲桩管线出口由于土壤固结容易堵塞的难题,确保了平台站得住的同时也能拔得出。
基于主动刺穿的平台作业安全控制技术:针对上硬下软地层中上覆硬土层为砂土的“铁板砂”问题,提出了自动控制冲桩系统辅助主动刺穿的作业方法,实现了桩靴坐落于稳定地层避免潜在穿刺风险的目的,建立了“鸡蛋壳”地层条件下平台安全作业的规范流程。
该成果获得发明专利3项,实用新型专利9项,软件著作权1项,行业规范1项,企业专有技术1项,发表高水平论文31篇。该技术成果促进了中国在该领域的研究和工程技术的进步,总体达到了国际先进水平。自2008年以来,在中国渤海、南海、东海海域等30多个油气田进行了推广应用,相关成果成功应用于中海油服公司的所有自升式钻井平台上,共完成复杂地层井位插拔桩能力评估300多次,评估之后为平台提供作业量70余次,评估应用结果的准确率和作业的安全性接近100%,累计产生直接经济效益超过17亿元。该研究成果的推广和应用,为打造“海上大庆”和国家“一带一路”政策做出了重要贡献,为推动北京制造业结构优化、不断完善首都的创新体系起到保驾护航的作用。
海洋钻井平台承载力计算方法海洋石油勘探开发