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独立咨询员、海洋工程专家李直：海洋石油深水生产系统技术之水很“深”
海洋石油工程特别是深水作业平台是一个庞大的系统工程，除从外面能看到的巨大的外壳、复杂的甲板机械设备外，还有一个重要的组成部分就是水下生产系统，其专业性强，技术含量高，可靠性要求高，利润也相对较高。对于力图扩大海洋工程装备制造市场份额的我国船舶工业来讲，这是一个“馋人”的领域，也是一个充满挑战的领域。
海洋石油水下生产系统发展历史并不长。水下生产系统包括水下采油树、控制和分配系统、水下连接、海底管汇等部分。自1943年在美国伊利湖打下第一口水下完井开始，恰好有70年的历史，而深水生产技术仅有约15年的历史。
水下采油树是阀的集成，它和井口连接，对生产出的流体进行多层隔离和控制，以保证作业安全。其能监控生产液体和注射液体的情况，在发生故障的情况下关闭井口、停止生产，提供井口下控制的平台界面。其构成也颇复杂，包括生产主阀、生产翼阀、环空主阀、化学药剂注射阀等10余个阀门和其他部件，设计使用寿命要达到20年，专用工具达40余种。
控制系统的作用是用安全的方式管理采油树和管汇上阀门，以控制生产的油气流动，提供水下生产和注射设备的监控，监视温度、压力、流量等重要的工艺参数，能按照预先设定的程序，执行井口关闭任务。其设备包括主控站、遥控操作站、液压站等甲板设备，水下脐带、水下分配系统、水下控制模块等水下设备。
水下连接系统主要用来连接固定结构，以输出所产油气。按设计分，连接器有卡箍式和卡爪式两种；按跨接管材料分，有钢性管和柔性软管两种。其承载力、安装时间、作业水深、适合温度等都有较高要求。
海底管汇用来汇合生产出的油气，操作者可以灵活地将几口井产出的油气汇流到一个或多个输出管道中，安装十分复杂。管汇系统有模板式管汇、丛式管汇两大类。管路由汇集管、弯头、接头和直流管路与每个油井相连。
水下生产系统有自身的技术要求和特点。设计时除考虑性能外，还要考虑安装的经济性、方便性和便利性，绝大多数深水设备的安装都由水下机器人协助实现；由于维修成本高、海洋环境复杂、风险多，水下设备对可靠性要求极高，设计时必须采取多种手段，比如多采用冗余设计、新技术使用前需多次验证等，以提高可靠性，降低干预和维修成本。
和其他机械行业相比，水下生产系统行业呈现小批量生产、单件检查多、非标设备多的特点。虽不是“火箭级”高端技术，但与其他船舶及海洋工程配套设备相比，水下生产系统技术要求很高，并对可靠性要求高。水下生产系统是一个系统工程，通常需要多个厂家合作完成一个油田开发项目。而且在这个领域，技术更新较慢，从使用中反馈的信息不多。这些特点给新进入者带来相当大的难度。
不过，水下生产系统产业目前处于发展阶段，正朝着适用更深海域的方向发展。和钻井设备相比，水下生产系统具有产量大、风险相对小的特点。目前单台采油树价格保守估计为400多万美元，其市场被欧美少数企业占据。有关专家预计，到2015年，采油树总销售量约为727台，总市值约为34亿美元。
中国经济发展对石油有着巨大的需求，中国政府已将海洋工程装备制造业列为战略性新兴产业，而中国船舶工业技术实力也在不断增强，在海洋工程装备领域市场份额不断扩大。这些为中国企业进入水下生产系统创造了有利条件。船舶企业应充分了解水下生产系统技术含量高、投入大、回报周期长的特点，从自身优势出发，找到进入深水生产系统的切入点，并有所作为。 |
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发表于 2013-9-22 09:17
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