國內外深水固井設備及國產化方向

侯 林，李 斌，雷 彪, 于海安

（1. 中海油服油化事業部物資裝備部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事業部裝備技術室， 河北 燕郊 065200）

國內外深水固井設備及國產化方向

侯 林1，李 斌2，雷 彪1, 于海安1

（1. 中海油服油化事業部物資裝備部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事業部裝備技術室， 河北 燕郊 065200）

全球深水固井裝備市場幾乎被哈里伯頓、斯倫貝謝、貝克休斯-BJ三大油田服務公司所壟斷。三家公司掌握了大量關鍵專利技術，在深水固井設備制造和研發領域處于領先甚至壟斷地位。隨著中國南海開發建設，以及中海油深水戰略的推動，中國迫切需要掌握深水鉆采核心技術和關鍵裝備的制造和研發。介紹了國外三家固井服務商的深水固井裝備性能參數及特點優勢，總結歸納了深水設備的共性，進行了深水設備的國產化思考，陳述了國內科研項目開展情況，描繪了國產化和系列化藍圖。

深水固井設備；設備國產化；系列化

中國至今未能生產一臺深水固井設備。隨著中國海洋石油981平臺的投產應用，我們對深水固井設備認識更加清晰[1]。為配合總公司深水戰略儲備技術，為提升油化事業部深水固井市場競爭力，中海油服油田化學事業部聯合國內設備廠家進行了相關技術調研和攻關，致力于系列深水固井設備的國產化。

1 國際深水固井設備調研

1.1 HALLIBURTON深水固井設備

哈里伯頓公司自主生產的Advantage系列深水固井設備，其裝機功率從1 000到4 500馬力不等，可選用柴油機驅動或者電機驅動。哈里伯頓制造的4 500馬力固井設備是有史以來功率等級最高、設備性能最高的固井設備，是常規1 000馬力固井設備的4倍多，超乎想象的高端設備[2]。4500馬力固井設備選用了兩臺CAT 3512或者兩臺CAT 3412型柴油機作為動力源，選用了哈里伯頓自主研發的2 000馬力五缸柱塞泵HQ-2000 Grizzly作為固井泵。其設備特點就是：功率大，排量大，能勝任泥漿泵頂替、循環和高難度壓井作業，在某些場合甚至能充當泥漿泵或作為泥漿泵的備份。

從哈里伯頓制造的極端設備特點可以看出，未來固井設備的發展方向和定位：性能更加強大，身份更復雜。固井、酸化、壓裂設備一體化，兼顧泥漿泵備份，在鉆井、修井系統中扮演著更加突出的作用。

HALLIBURTON深水固井設備的特點和優勢包括：HT400固井泵號稱工業界最可靠性的泵，強調本質安全；主設備及附屬設備均通過 ABS/DNV系統認證；噪音屏蔽、震動控制及防塵；獨立液壓單元：保證混配及泵注的馬力；可靠的遠程控制，三級可選；防爆等級：發動機ZONE-II/電機ZONE-I；HSE設計理念：噪聲屏蔽、振動控制、防塵、人機工程系統[3]。

1.2 SCHLUMBERGER深水固井設備

斯倫貝謝公司自主設計的CPS系列深水固井設備，其裝機功率從1000到3500馬力不等，可選用柴油機驅動或者電機驅動。

CPS系列設備包括：CPS665，CPS679，CPS763，CPS977和CPS3000。其中后面四款是采用GE B22電機驅動的固井設備。

SCHLUNBERGER設備特點包括：主設備及附屬設備均通過 ABS/DNV系統認證；噪音屏蔽、震動控制及防塵；遠程控制；防爆等級：發動機ZONE-II/電機 ZONE-I；主要功能備份齊全；大功率、高壓力，滿足超深水作業能力。裝機功率最高3 500 HP，壓力等級最高18 000 psi。

1.3 BAKER HUGHES -BJ深水固井設備：

BJ公司自主設計制造的SEAHAWK系列深水固井設備，其裝機功率從1 000到2 300馬力不等，可選用柴油機驅動或者電機驅動。

SEAHAWK系列深水固井設備充分運用模塊化設計理念，按照動力單元、泵注單元和混漿單元三類模塊，各自儲備有多款選型，建立了全球統一模塊化選型菜單。

BJ 設備特點包括：遠程控制；全球統一的模塊選型及操作規范、標準；100%備份系統；維保空間合理，但安裝尺寸較大；獨立的混漿系統，可選擇單混或雙混配置；風扇水箱外置理念，可降噪至82 dB以下；體系認證、噪音防護、防爆。

2 深水固井設備特點分析

深水固井設備特點包括：高壓力：最大泵送壓力可達15 000～20 000 psi；大排量：三缸-五缸泵配置； 大功率：裝機功率與高壓力、大排量、長時間作業相匹配；模塊化設計：合理利用有限的空間；遠程控制技術：使作業人員遠離危險區域；自動控制技術：自動化、集成化、智能化程度非常高。同時自動與手動靈活切換；防爆等級：柴油機動力可滿足 ZONE-II，電機可滿足 ZONE-I；隔熱降噪：風扇水箱外置，隔音隔熱裝置；功能備份：關鍵功能備份，機械系統備份。如：啟動備份、離心泵和混漿系統備份、液添系統備份等；環境保護：設備清洗零排放、恒壓罐、灰罐放空除塵；設備國際認證要求：DNV、ABS-CDS等[4]。

3 深水固井設備國產化探討

3.1 國產固井設備現狀

目前，國產固井設備已經成為海洋鉆井平臺的主力，但隨著國家深水戰略的實施和海洋石油 981深水鉆井平臺的服役，現有的固井設備已不能滿足深水工程作業和國際市場的需要。對比國外先進的深水固井設備，現役的國產最先進的固井設備在作業能力、遠程控制、人性化設計、國際認證方面存在一定差距。

3.2 深水設備國產化思考

（1）選用大功率原動機，提高作業能力。根據平臺條件選擇柴驅或電驅（兩臺CAT3512柴油機，總功率4 500 BHP；兩臺變頻電機GEB22A3，總功率2 300 BHP）。

（2）五缸柱塞泵的應用，滿足大排量需求。國內已具備 600HHP-1000HHP國產柱塞泵產品線(QPA1000)。

（3）五缸柱塞泵的應用，滿足大排量需求。國內已具備 600HHP-1000HHP國產柱塞泵產品線(QPA1000)。

（4）提高設備防爆能力。電噴柴油機與Pyroban 3GP系統相結合,可實現ZONE-II防爆要求；采用正壓防爆技術，可實現遠程控制室的防爆要求；如選用電機作為動力源，還可滿足ZONE-I區域防爆。

（5）研發遠程控制系統。提高自動化控制水平，實現遠近程控制。運用電控液、電控氣等技術，研制遠程控制室；考慮作業安全性和操作備份，保留設備上的機械控制系統。

（6）多途徑運用人性化設計理念。設計隔音隔熱室將設備的主要噪音源和熱源柴油機與操作人員隔離，極大改善了工作環境；采用MARINE型冷卻方式，盡可能減小風噪；加大操作臺空間，方便人員活動。

（7）設備國際認證，滿足國際市場需要。目前固井設備已取得CCS產品認證，通過與DNV和ABS中國分部的溝通探討， DNV和ABS取證可行。

3.3 深水設備系列化構想

中海油服油田化學事業部計劃2014年啟動“電驅動、大排量固井設備”國產化科研項目，將防爆技術、電驅動技術、雙混漿技術、大排量技術和遠程控制技術充分運用到固井設備中，致力于構建系列化固井裝備隊伍（表1）。

Domestic and Foreign Deepwater Cementing Equipments and Its Localization Direction

HOU Lin1，LI Bin2，LEI Biao1，YU Hai-an1

（1. COSL Oil Division Supplies and Equipment Department, Hebei Yanjiao 065200，China；2. COSL Oil Division Equipment Technical Room, Hebei Yanjiao 065200，China）

Global deepwater cementing equipment market is almost monopolized by Harry Burton, Schlumberger, Beck Hughes -BJ three oil service corporations. The three companies have a large key patent technology, leading even monopoly in deepwater cementing equipment R & D and manufacturing field. With the development and construction of the South China Sea, and promoting the CNOOC deepwater strategy, China urgently needs to master the manufacturing and R & D of deepwater drilling core technology and key equipments. In this paper, performance parameters and characteristics of deepwater cementing equipments of the three foreign cementing service providers were introduced, similarities of the deepwater equipments were summarized, and deep water equipment localization issue was discussed, domestic situation of research projects was stated, the localization and series blueprint was depicted.

Deepwater cementing equipment; Domestic equipment; Serialization

TE 357

： A

： 1671-0460（2015）03-0590-02

2014-10-10

侯林（1980-），男，2003年畢業于西南石油學院機械設計制造及自動化專業，現從事海洋石油固井裝備技術管理工作。