跨越半个世纪的奋斗我国海工如何开拓“流动的国土”
来源:bob登录入口    发布时间:2024-08-15 20:41:15

  国首个智能海上钻采平台——惠州26—6钻采平成了海上安装不同水深的海上石油平台和应用实例

  深海钻井平台被称为“流动的国土”、“海洋工程皇冠上的明珠”,它体现一个国家的整体工业实力。

  作为海洋大国,我国海洋油气资源丰富,但总体勘探程度相比来说较低,海洋油气是我国长期、大幅增产的重要领域。而我国目前已成为全世界最大的原油和天然气进口国,油气对外依存度依旧呈上涨的趋势,面临的能源安全形势十分严峻。

  而前不久,我国南海传来好消息。在距离深圳市东南方向230公里处的南海海域,我国自主设计并建造的首个海上智能钻采平台——惠州26-6,已于2024年5月17日圆满完成了海上安装作业。该平台坐拥丰富的油气资源,其所在海域平均水深112米,已探明的地质储量高达5000万方油当量。

  惠州26-6钻采平台的建成是我国海洋工程技术的重大突破,该平台融合了五大智能模块,包括图像智能处理装置、边缘智算站等,其智能化设备数量是传统平台的3倍,而占用空间却减少了三分之一。这一创新不仅明显提升了生产效率,还预计每年可降低运维成本10%。

  在安装过程中,上部组块的安装尤为关键。该组块重达1.7万吨,体积相当于8个标准篮球场。得益于数字化管理和一体化建造模式的运用,安装效率高达96%,展现了我国在高端海洋工程领域的卓越实力。

  经过数十年的勘探开发,陆地、浅海区域新增油气田数量和规模慢慢地减少,深海区域油气资源成为勘探开发的重点。近五年来,全球70%的重大油气发现来自于水深超过1000米的海域。

  从新发现油气田的储量规模来看,近10年,海洋油气田平均储量规模远高于陆地。其中,超深水油气田平均储量为4.8亿吨(油当量),约是陆上的16倍。

  在能源市场复苏的大环境下,国际石油大公司纷纷看好深水领域,不断加大勘探开发投资力度。目前,深水投资已占国际石油公司海上投资的50%以上,深水油气产量已成为其重要的组成部分。以英国石油公司(BP)为例,目前其深水油气年产量已接近5000万吨油当量,占公司油气年产量的31%。

  根据IHS对国际大石油公司2019-2023年产量增长来源的预测,深水、非常规及液化天然气(LNG)是其未来产量增长的大多数来自。其中,荷兰皇家壳牌石油公司(Shell)、意大利埃尼公司集团(Eni)在未来5年有44%的新增产量来自深水。道达尔石油公司(Total)将深水油气资源视为公司资产组合的核心,埃克森美孚公司(Exxon Mobil)则将圭亚那海域确定为其未来上游“五大重大开发项目”之一。

  近年来,全球近海石油和天然气部门持续扩张,尤其是在深水区和超深水区。使用张力腿平台、单柱式平台和浮式生产、储存、卸载系统(浮式系统)是促成这种扩张的关键。

  中国海洋石油开发近年来取得了显著进展,大多分布在在渤海和南海东部等区域。根据《报告》,2022年中国海洋石油产量达到5862万吨,同比增长6.9%,增产量占全国石油增产量的一半以上。到2023年,这一数字进一步增加至超过6200万吨,同比增产超340万吨,占全国原油增量比例达到70%左右。

  技术层面,中国海洋石油总公司已具备300米水深以浅的海洋石油勘探开发技术体系和装备能力,并初步建成以海洋石油981半潜式钻井平台为核心的深水重大工程装备。此外,中国海油每年平均获得多个油气新发现,并成功评价了大量含油气构造,显示出其在资源勘探方面的强大实力,而经过不断的研发技术和迭代,我国已成功从浅水到深水、再到超深水领域实现跨越,目前在深海油气钻探方面已迈入超深水行列。

  由于海洋资源开发的高风险、高难度、高投资特点,海工设备是人类从陆地走向深海的关键装备。按照工程距离陆地的距离,海工可大致分为海岸、近海、深海工程,深海蕴藏丰富的资源,但极端的作业环境使得目前这些资源尚处于勘探和开发技术前期准备阶段。

  在探明储量中,目前浅海仍占主导地位,但随着石油勘探技术的进步,海洋油气勘探逐渐转向深海。根据S&P Global数据,2022年全球新油田预钻并共有178个勘探发现中,深海占比77%,近海占比7%,海洋油气占比超80%。海洋油气项目占比稳步提升,海上探井成功率约50%,随着行业景气度逐步提升投资支出将进一步增长。

  由于深水区的复杂地质条件和恶劣的海洋环境,如高压、高温、复杂的洋流和海浪等,使得钻探作业更加困难。此外,深水装备的不足也限制了我国在深水油气勘探开发中的能力,尤其是在大于300米水深的油气勘探开发方面仅处于起步阶段。因此,需要持续的技术创新和先进的设备支持来克服这些难题。

  从环境角度来看,深海石油开发对生态环境的影响是显著的。例如,深海钻探活动可能对敏感的底栖生物栖息地造成破坏,特别是对深海珊瑚礁ECO带来威胁。此外,溢油事故的风险也不容忽视,若发生,可能会对海洋ECO和沿岸地区导致非常严重污染。

  一位业内的管理者比喻,之前在陆地,每天一个平台打一口井,可能只花10万、20万成本;之后到浅水,习惯了150万人民币的规模,如今到了深海,每天就要支出150万美元……

  深海油气开发所需的设备和材料成本高昂,例如海洋石油981号钻井平台造价约60亿人民币。此外,深海海底管线的建设费用也极为高昂,且若发生事故,后果严重。尽管技术和装备的进步有助于降低部分成本,但整体上深海油气开发仍然面临较高的成本压力。例如,深水与超深水项目的单位开发成本普遍高于中浅水项目,但其成本呈波动降低趋势。

  同时,深水与超深水项目对设备的要求也推动钻井平台不断更迭。受限于最大工作水深,自升式钻井平台只能承担不超过 200m 水深的油气田钻井工作,深水及超深水主要是依靠半潜式钻井平台和钻井船。

  截止2023年2月,全球可供应移动式钻井平台数量共有 606 座,目前自升式钻井平台实际存量占比73%(444 座),半潜式钻井平台占比 14%(82 座),钻井船 13%(80座)。钻井平台作为一种重资产,设备投资额高、单价昂贵,使得其经营成本非常高昂,这也使得规模效应下运营端竞争格局天然集中。

  总体而言,深海油气开发的成本压力大多数来源于于高投入、高风险、复杂的环境和技术方面的要求、设备和材料的高昂费用和长期的回报周期等因素,当下技术和装备成为各国降低深海开发成本的主要途径,而经过十余年发展,我国在海洋油气开发领域已走在全球各国前列。

  大型深水装备是“流动的国土”,历史海工装备制造业呈现欧美设计、亚洲制造的总体格局。

  2012年之前,海洋工程装备设计制造端可分为三大阵营。第一阵营主要在欧美,垄断着海洋工程装备开发、设计、工程总包及关键配套设备供货。由于缺乏竞争对手,欧美国家控制了高端、高的附加价值类的海工商品市场。第二阵营为韩国和新加坡,占据着市场制造的垄断地位。

  韩国总体接单金额承接产品的复杂程度以及单个项目规模等均保持海工总装建造领域领导者地位。而新加坡则在 FPSO 改装、自升式钻井平台等领域拥有一席之地。第三阵营是中国、巴西和阿联酋等国家。

  随着中国和巴西海工装备发展迅速,2012年市场占有率已提升到13%左右。但高端类型的海工产品量相对来说较少,产业的集中度较低。

  在中韩新三足鼎立的全球海洋工程装备制造业竞争格局中,韩国一直以来都处于领头羊。高技术和高的附加价值的浮式生产平台和深水钻井装备领域优势显著。中国和新加坡海工产品则大多分布在在自升式钻井平台和海工船领域。借助船舶制造优势,中国在传统的海工船领域优势依旧突出。

  据克拉克森,2017年中国共承接海工船 29 艘(价值 13.1 亿美元),占到 2017 年全球海工船接单总额的54.8%。与此同时,中国也在加快拓展浮式生产平台建造业务。2017年,沪东中华获得2艘大型 FSRU 建造合同,打破韩国在该领域的垄断。上海外高桥获得荷兰 SBM 新一代Fast4WardFPSO 船体建造合同。

  而中国海上钻井平台的发展历史可以追溯到20世纪60年代,当时中国在渤海歧口凹陷构造带建立了第一座海上钻井平台——海一井,并于1967年试出油流,日产油119吨,成为中国第一口海上见工业油气流井。此后,中国逐步开始自主设计和建造自升式钻井船,如1972年建成的“渤海一号”。

  进入21世纪后,中国的海上钻井平台技术取得了显著进步。2004年,中国石油海洋公司成立,随后在渤海湾三个油田海上钻完井17口,试油试采11.2万吨。截至2015年,该公司已拥有各类移动式平台7座,包括5座自升式钻井平台和2座生活平台。

  不过在海上石油钻井平台领域,目前全球范围内拥有“基本设计”能力的大多还是欧美企业。在国内,虽然各大型国有企业具备了一定的整体研发设计实力但在基本设计方面还必须依赖于欧美企业,而且中国企业在EPC总承包领域目前仍无独立业绩交付。

  2010年8月,中交股份以1.25亿美元收购了F&G100%的股权,开始涉足海上石油平台的设计制造领域。自此,中国交建拥有F&G 的核心设计专利和技术,成为国内为数不多的具有海上钻井平台基本设计能力的公司,借此在海工装备领域跻身世界前列。

  在制造端,2008年中集集团收购烟台来福士公司郑重进入海工装备制造领域。2010年,公司制造的首座深水半潜式钻井平台交付。2017 年公司建造的超深水双钻塔半潜式钻井平台开启了中国首次海底可燃冰的试采工作。2021年,开始建设3060 海上风电安装平台项目。企业具有瑞典、上海和烟台三个研发中心和烟台、海阳、龙口三个建造基地。已形成深水半潜式平台和自升式平台批量化设计建造能力和业绩,拥有多型深水半潜式平台和自升式平台自主设计。

  随着设计端和制造端的崛起,我国在深水钻井平台方面持续取得了重大突破。例如,“海洋石油981”号是中国首次自主设计、建造的第六代3000米深水半潜式钻井平台,代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的顶配水平,该平台于2011年交付使用,并在南海进行了多次深水钻井作业。

  与此同时,中国还正在设计和建造更多超深水钻井平台,如由上海外高桥造船厂设计、建造的3000米工作水深的半潜式钻井平台。

  值得一提的是,中国也在不断推进智能化和环保化的发展趋势。例如,全球首艘智能深水钻井平台“深蓝探索”在南海成功开钻,标志着中国在智能化深水油气装备领域迈出了实质性一步。此外,中海油东海钻井平台还实现了多个海域之间的平台群5G网络环境,形成了智慧海上钻井采油平台。

  总体而言,中国海上钻井平台的发展经历了从初期的自升式钻井船到如今的第六代深水半潜式钻井平台的转变,并且在技术创新和智能化发展方面取得了显著成就。未来,随技术的逐步提升和市场需求的增加,中国的海上钻井平台将继续朝着更高效、更智能、更环保的方向发展。

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