巴西国家石油公司深水技术研发与管理.pdf

王敏 生等 巴西国家石油公司深水技术研发 与管理 术经济效益 。 1 P R OC AP深水研发计划 1 ． 1 早期 的 系列 PROCAP计划 2 0 世纪 8 0 年代中期，巴西石油发现了公司第一个 大型油田 A lb a c o r a 油田，储量超 51 0 8 b b l ，水深 2 5 0 ～1 0 0 0 m。两年后 ， 发现 了 Ma r l i m油 田， 储 量 1 5 0 1 0 s b b l ，水深 7 0 0 ～1 0 0 0 m。而当时世界上水深最大的生 产井 ，作业水深也不超过4 0 0 m。为了解决勘探开发中 的技术瓶颈，巴西石油启动了P R O C A P计划 1 9 8 6 1 9 9 1 年 ，目的是使公司和供应商能够开发一些新技 术 ，并将 这些技术应用 于大型海上油 田的开采l 3 l 。 P ROC AP 是P r o g r a m f o r T e c h n o l o g y C a p a e i t a t i o n i n D e e p w a t e r E x p l o i t a t io n的缩写。共有 1 0 0多个项 目来解决深水开 发中所涉及的各类问题，从岩土工程、海洋气象数据 收集到 系泊 、隔水管 、水下设 备和浮式生产装置 。 P R O C A P计划的实施使巴西石油基本具备了 1 0 0 0 m水 深油气勘探开发能力。之后 ，随着勘探开发领域的扩 大，公司又实施了P R O C A P 2 0 0 0 1 9 9 3 1 9 9 9 年 和 P R O C A P 3 0 0 0 2 0 0 0 2 0 1 0 年 计划。 P R O C A P 2 0 0 0的目标是将作业水深延伸到2 0 0 0 m， 尤其是水下增压系统取得突破 ，并第一次成功地将电 潜泵应用于深水井【4 】 。 P R O C A P 3 0 0 0 计划建立于 2 0 0 0 年 ，主要用于解决 Ma d i m S o u t h 和 R o n c a d o r 油田开采中的问题，使公司具备 3 0 0 0 m水深作业能力，降低超过 l O 0 0 m水深地区的油气 开发成本 ，减少现在正在生产的深水油 田的采油成 本。计划由 l 7 个系统项 目的 8 8 个子项 目组成 ，主要包 括井控 、智能化油田、钻井与完井设备 、超深水钻井 和完井流体、盐下钻井 、超深水油井完整性 、人工举 升 、钢制悬束式立管 、柔．1生立管 、3 0 0 0 m水下设备、非 常规生产体系 、超深水固井 、浮式采油储油卸油系统 F P S O和单柱平台新船体设计 、深部电阻率成像测 井等l 5 l。 1 ． 2 P R OC A P F u t u r e V is io n 计划 1 ． 2 ． 1 战略驱动 力 2 0 0 6 年，巴西石油在盐下地层取得了第一个重大发 现P a r a t y 油田， 随后2 0 0 7 年到2 0 0 9 年， 又发现了T u p i 和其他大型盐下油田。这些储量数十亿桶的超大型油田 水深超过了2 0 0 0 m [ 1 。盐下油田的巨大规模 、特殊的地质 特征 、技术挑战和水深挑战、不断增加的离岸距离和复 杂盐层等，对巴西石油新一轮海洋油气勘探开发提出了 新的挑战。为了应对挑战，从2 0 1 1 年开始，巴西石油制 定并实施了P R O C A P F u t u r e V i s io n 计划l7 _。 该计划 的战略驱动力 ，一是开发新技术 ，满足超 深水盐下油气藏高效勘探开发的需要 ；二是重点关注 新一代水下生产科技的开发和应用，通过发展革命性 创新技术来彻底改变海上油田开发生产的方式，实现 降本增效 ；三是研发实现本土化率最大化，为巴西工 程业提供一个极具竞争力和可持续发展的环境 。 1 ． 2 ． 2 项 目组合 P R O C A P F u t u r e V i s i o n 计划项 目涉及海上油气生产的 几乎所有方面，主要包括新一代生产系统、建井、油藏 和生产组织四大领域，这些技术结合起来 ，向人们描述 了未来海洋石油开采的蓝图 图 1 o其中，新一代生产 系统 、建井、油藏三大领域主要包含 1 3个项 目，每一 个项 目都有详细的技术规划和明确的目标，项目组合详 见表 1 至表 3 。尽管研发这些技术本身不是该计划的主 要 目标 ，但巴西石油希望充分利用不同技术间的联系， 以期在公 司未来发展蓝 图中获得积极 的协同效应 l 7 I。 图 1 海洋石 油 生产远 景 图 2 研发规划与管理 2． 1 技 术规 划 巴西石油一直将研发活动视为公司整体战略中的 关键部分 。公司通过由总部的EP部门、R D中 心和商业机构管理的良好体系 ，按照技术发展与公司 战略相一致的原则 ，通过制定技术中长期战略规划 ， 明确需要优先投资的业务领域及各个业务领域所需的 2 0 1 4年第 4期 石 油科技论 坛6 1 表 1 P R OC AP F u t u r e Vi s i o n计划生产 系统项 目组合 领 域 项 目名 称 项 目组成及 内容概述 新 一代 开发新一代 的高效 紧凑型地 面油气处理设备 ，利用 了离心力 、电力和磁力等新 方式 提高效率 ， 处 理 设 备 也 可 用 于 老 式 装 备 改造 包 括 压降 1 5 0 b a r的海 底 多相 泵 、紧 凑 型气 液分 离器 、适应 水深 2 5 0 0 m 的油水 分 离器 、基于 光纤 的 水 下处理系统 水下处理和增压系统监控设备 、1 0 MW 水下电力配送设备 、高含 C O 的气体增压设备 、去除流体 和 C 0， 的气体净化处理装置 生 产 先进 检测与 开发一种先进经济的方式来 检测 和监测水下设备。 自动水下机器人 AuV扮演重要角色。一 系 系 统 监 控设备 列传感器连接到光纤 网络 ， 自主式感 应器随时向使用者通报异常情况 创建更安全 、更高效 、操作 和维修 自动化 程度更高的生产装置 。使用增强现实和机器人来 减少海 集 成生产 系统 上作业人员 ，以确保安全 和减 少后勤费用。传 感器 、远程促动器 、决策支持软件和最优化算 法是 项 目的 核 心 能 够 与 下 一 代 紧凑 工 艺 设 备 和 水 下 设 备 一 起 使 用 ，并 考 虑 到 处 理 过 程 中 “ 即插 即 用 ” 设 备 的 调 新一代 F P S O 整 ，使得 F PS O可重 新 配置 在 巴西建立一个碳纳米技术 中心 ，中试生产纳米添加剂 纳米管 、石墨烯 、富勒烯等 、功能化 纳米 材料 和可溶性 的高分子 聚合 物。第一阶段的预期产品是高性能 的复合有 机涂 层 ，以及包含纳米材料 的 立 管 、管 材 和 组 件 等 表 2 P R OC A P F u t u r e V i s i o n计划建井项 目组合 领 域 项 目 名 称 项 目组成及 内容 概述 激 光 钻 井 开 发 基 于 激 光 钻 头 的激 光 钻 井 系统 以 提 高 钻 速 ，该 钻 头 通 过 光 纤 从 地 面 激 光 源 处 获 取 能 量 开 发 无 隔 水 管 钻 井 系统 ，使 用 水下 旋转 控 制 头 与 井 口简 易 防 喷 器 连 接 ，返 出流 体 通 过 回 流 管 线 或 者 无 隔水 管钻井 建 井 一 个 同心 钻 柱 循 环 ，以 使 用 更 小 的 钻 机 降 低 费 用 套 管和井 眼 实时监测下套管 和固井过 程 ，了解 盐岩流动的不确定性和套管 的力学 变化 ，以采用适当的套管和 固 完 整 性 监 测 井 方 式 使 新 井项 目得 到 优 化 表 3 P R OC AP F u t u r e V is i o n 计划油藏项 目组合 领 域 项 目名 称 项 目组 成及 内容概述 碳酸盐储层 沉积和 建立碳酸盐储层 非均质性 描述的方法和算法 ，以形成更真实 的沉积相 、地 层结 构和沉积岩趋势等 成 岩 一 体 化 模 型 油 藏 特 性 图像 的 大 型 三 维 模 型 ，为 更 精 细 的油 藏 模 拟 提 供 边 界 条 件 地 质 监 测 和 将 四维 地 震 、新 型传 感 器 和 控 制 系 统 等 数 据 应 用 于 油 藏 模 拟 ，使 其 能 为 短 期 决 策 服 务 油 藏 闭 环 油 藏 优 化 润湿改性 剂 筛选用 于盐 下储 层的水溶性润湿改性剂 ，以显著提高取决 于油藏 不均质性 和亲水程度 的最终采 收率 开 发智 能纳 米材料用于改变岩石的润湿性 、油水表 面张力和提高 注入 流体 的黏度 ，以提高采收率 ； 纳 米 技 术 在 油藏 使用纳 米传 感器表征流体的相互作用和特性 ，以制定最优化 的开采策略 ；开发用于成像技术 如地 开 发 中 的 应 用 震 和 电 磁 的 对 比剂 ， 以更 准 确 地 确 定 剩 余 油 的位 置 技术 ；合理评估公 司现有技术能力和合作伙伴 的能 力 ，采取开放创新的研发战略 ，确保技术可获取 ；评 估研发投资的长期收益和技术带动效应 ，实现研发收 益最 大化【 ， 。 6 2 石油 科技论坛 2 0 1 4年第 4期 为了克服技术挑战，巴西石油制定了一系列战略 性的技术计划 ，将系统项 目组织起来 ，以集中力量解 决主要 目标。除前面提到的 P R O C A P系列深水技术计 划之外 ，还在 2 0 0 2 年针对海上稠油开采难题制定实施 3巴西石油作为 国家油公 司十分重视带动本 国技术进步 的社会责任。随着投入的增加和合作研 发的深入 ，要求越来越多的开发工作在巴西进行 ，带 动更多的本土技术人员 、研发机构和供应商参与，以 实现最大的本 土化率 ，进 而推动 巴西工程技术领域 的共同进步。这些经验值 得国内企业在 国际合作过 程 中借鉴 。 4深水研发项 目复杂且充满挑战，巴西石油在 制定技术规划 的同时 ，所 有项 目都有具体的研发路 线 图，并 突出时间节点 、研 发界面和 中间成果 的管 理 ，对于掌控项 目进度 、保障研发质量起到了积极的 促进作用 。 【 参考文献 】 [ 1 】 Be z e r r a M C M， Ro s a r i o F F ， Ro s a K R S A． S c a l e ma n a g e me n t i n d e e p a n d u l t r a d e e p wa t e r fi e l d s [ R] ． Ho u s t o n 4 5 An nu a l O ff s h o r e Te c h n o l o g y C o n f e r e n c e ， 2 0 1 3． 【 2 ] 杨虹， 刘立群， 袁磊． 巴西国家石油公司崛起之路 IJ ] ． 石 油科技论坛， 2 0 1 1 ， 3 1 5 2 5 ． 【 3 ] As s a y a g M I ， Ca s t r o G， Mi n a mi K， e t a 1 ． Ca mp o s b a s i n a r e a l s c a l e l a b f o r d e e p wa t e r t e c h n o l o g y d e v e l o p me n t [ R] ． 2 9 t h An n ud Off s ho r e Te c hn o l o g y Co n f e r e n c e ， 1 9 9 7． 【 4 】 Ri b e i r o o j S ， P a u l o C A S ． Th e i mp a c t o f s u b s e a b o o s t i n g o n d e e p wa t e r fi e l d d e v e l o p me n t [ R] ． Ri o d e J a n e i r o 8 t h D ． o． T． Co n f e r e nc e ． 1 9 9 5 ． [ 5 】 S a l i e s J B． P ROCAP 一3 0 0 0 n e w c h a l l e n g e s for 3 0 0 0 m wa t e r d e p t h [ R] ． Me x i c o AS ME 2 2 n d I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e o n Of F s h o r e Me c h a n i c s a n d A r c t i c E n g i n e e r i n g OMAE 2 0 0 3 ， 2 O 0 3 ． [ 6 ] F o r mi g l i J ， P i n t o A， A l me i d a A． S a n t o s B a s i n ’ S p r e s a l t r e s e r v o i r s d e v e l o p me n t t h e wa V a h e a d [ R] ． Ho u s t o n 4 1 t h An nu Offs ho r e Te c h n o l o g y Co n f e r e nc e ， 2 0 0 9． 【 7 ] Or l a n d o Ri b e i r o ， J u fi a n a Ca s t r o ， Ri c a r d o Be l t fi o ． P ROCA P f u t u r e v i s i o n Ap pl y i n g u n c o n v e n t i o n a l h i g ht e c h t o a c h i e v e r a d i c a l i n n o v a t i o n [ R] ． Do h a 2 0 t h Wo r l d P e t r o l e u m Co n g r e s s ， 2 0 1 1 ． 【 8 ] C a me ir o B e l lx a o ， Ri c a r d o L u i s ， Ca p e l e ir o P in t o ， e t a 1 ． B r e a k t h r o u g h t e c h n o l o g i e s f o r u l t r a d e e p wa t e r d e v e l o p me n t [ R] ． J o h a n n e s b u r g 1 8 t h Wo r l d P e t r o l e u m Co n g r e s s ， 2 0 0 5 ． 收稿日期2 0 1 4 0 5 0 5 De e p wa t e r Dr i l l i n g T e c h n o l o g i c a l RD a n d M a n a g e me n t o f Pe t r o b r a s Wa n g Mi n s h e n g ， Y a n Na ， S u n J i a n ， G u a n g X i n j u n S i n o p e c Re s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g Ab s t r a c t P e t r o b r a s i s a n i n t e r n a t i o n a l l e a d e r i n d e e p wa t e r ， u l t r a d e e p wa t e r a nd p r e s a l t o i l a n d g a s e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t t e c h n o l o g i e s t h a n k s t o i t s l o n g t e r m o ffs h o r e oi l a n d g a s b u s i n e s s o p e r a t i o n ． T o me e t t h e s t e rn c h a l l e n g e s f r o m d e e p wa t e r a n d p r e 。 s a l t o i l an d g a s e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t ， the c o mp a n y h a s f o r mu l a t e d a n d i mp l e me n t e d a s e rie s o f s t r a t e g i c t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p me n t p l a n s a n d c ommi t t e d i t s e l f t o e x t e n s i v e c o o p e rat i o n a n d p o l i c i e s f o r t e c h n o l o g i c a l c r e a t i o n t o e n s u r e t e c h n o l o g i c a l b r e a k t h r o u g h s a n d r e d u c e t h e ri s k s for r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t ． A l l th e p r o j e c t s h a v e s p e c i fi c d e v e l o p m e n t r o a d ma p s i n t h e h i g h l i g h t o f t h e t i me n o d e s ， RD i n t e r f a c e s a n d i n t e rm e d i a t e r e s u l t ma n a g e me n t ． Th e c o mp a n y i s n o t o n l y t h e o r g a n i z e r o f t h e R D p r o j e c t s b u t a l s o t h e p a r t i c i p a n t a n d c r e a t o r o f t h e p r o j e c t s ． I n a d d i t io n ， mo r e a n d mo r e R D c o o p e r a t i v e p r o j e c t s a r e r e q u i r e d t o b e e x e c u t e d i n Br a z i l i n an a t t e mp t t o l o c a l i z e t e c h n o l o g y an d e q u i p me n t ，t hu s p r o mo t i n g e n g i n eerin g t e c h n o l o g i c a l d e v e l o p me n t i n t h e c o u n t r y ． Th o s e e x p e rie n c e s are wo r t h y t o b e b o r r o we d b y Ch i n e s e e n t e r p r i s e s i n the i r i n t e r n a t i o n a l c o o pe r a t i o n ． Ke y wo r ds P e t r o b r a s ， d e e p wa t e r ， t ec h n o l o g i c a l RD， c r e a t i o n s t r a t e g y ， man a g e me n t 6 4 石油 科技论坛 2 0 1 4年 第 4期