国内外深水固井设备及国产化方向

侯 林，李 斌，雷 彪, 于海安

（1. 中海油服油化事业部物资装备部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事业部装备技术室， 河北 燕郊 065200）

国内外深水固井设备及国产化方向

侯 林1，李 斌2，雷 彪1, 于海安1

（1. 中海油服油化事业部物资装备部， 河北 燕郊 065200; 2. 中海油服油化事业部装备技术室， 河北 燕郊 065200）

全球深水固井装备市场几乎被哈里伯顿、斯伦贝谢、贝克休斯-BJ三大油田服务公司所垄断。三家公司掌握了大量关键专利技术，在深水固井设备制造和研发领域处于领先甚至垄断地位。随着中国南海开发建设，以及中海油深水战略的推动，中国迫切需要掌握深水钻采核心技术和关键装备的制造和研发。介绍了国外三家固井服务商的深水固井装备性能参数及特点优势，总结归纳了深水设备的共性，进行了深水设备的国产化思考，陈述了国内科研项目开展情况，描绘了国产化和系列化蓝图。

深水固井设备；设备国产化；系列化

中国至今未能生产一台深水固井设备。随着中国海洋石油981平台的投产应用，我们对深水固井设备认识更加清晰[1]。为配合总公司深水战略储备技术，为提升油化事业部深水固井市场竞争力，中海油服油田化学事业部联合国内设备厂家进行了相关技术调研和攻关，致力于系列深水固井设备的国产化。

1 国际深水固井设备调研

1.1 HALLIBURTON深水固井设备

哈里伯顿公司自主生产的Advantage系列深水固井设备，其装机功率从1 000到4 500马力不等，可选用柴油机驱动或者电机驱动。哈里伯顿制造的4 500马力固井设备是有史以来功率等级最高、设备性能最高的固井设备，是常规1 000马力固井设备的4倍多，超乎想象的高端设备[2]。4500马力固井设备选用了两台CAT 3512或者两台CAT 3412型柴油机作为动力源，选用了哈里伯顿自主研发的2 000马力五缸柱塞泵HQ-2000 Grizzly作为固井泵。其设备特点就是：功率大，排量大，能胜任泥浆泵顶替、循环和高难度压井作业，在某些场合甚至能充当泥浆泵或作为泥浆泵的备份。

从哈里伯顿制造的极端设备特点可以看出，未来固井设备的发展方向和定位：性能更加强大，身份更复杂。固井、酸化、压裂设备一体化，兼顾泥浆泵备份，在钻井、修井系统中扮演着更加突出的作用。

HALLIBURTON深水固井设备的特点和优势包括：HT400固井泵号称工业界最可靠性的泵，强调本质安全；主设备及附属设备均通过 ABS/DNV系统认证；噪音屏蔽、震动控制及防尘；独立液压单元：保证混配及泵注的马力；可靠的远程控制，三级可选；防爆等级：发动机ZONE-II/电机ZONE-I；HSE设计理念：噪声屏蔽、振动控制、防尘、人机工程系统[3]。

1.2 SCHLUMBERGER深水固井设备

斯伦贝谢公司自主设计的CPS系列深水固井设备，其装机功率从1000到3500马力不等，可选用柴油机驱动或者电机驱动。

CPS系列设备包括：CPS665，CPS679，CPS763，CPS977和CPS3000。其中后面四款是采用GE B22电机驱动的固井设备。

SCHLUNBERGER设备特点包括：主设备及附属设备均通过 ABS/DNV系统认证；噪音屏蔽、震动控制及防尘；远程控制；防爆等级：发动机ZONE-II/电机 ZONE-I；主要功能备份齐全；大功率、高压力，满足超深水作业能力。装机功率最高3 500 HP，压力等级最高18 000 psi。

1.3 BAKER HUGHES -BJ深水固井设备：

BJ公司自主设计制造的SEAHAWK系列深水固井设备，其装机功率从1 000到2 300马力不等，可选用柴油机驱动或者电机驱动。

SEAHAWK系列深水固井设备充分运用模块化设计理念，按照动力单元、泵注单元和混浆单元三类模块，各自储备有多款选型，建立了全球统一模块化选型菜单。

BJ 设备特点包括：远程控制；全球统一的模块选型及操作规范、标准；100%备份系统；维保空间合理，但安装尺寸较大；独立的混浆系统，可选择单混或双混配置；风扇水箱外置理念，可降噪至82 dB以下；体系认证、噪音防护、防爆。

2 深水固井设备特点分析

深水固井设备特点包括：高压力：最大泵送压力可达15 000～20 000 psi；大排量：三缸-五缸泵配置； 大功率：装机功率与高压力、大排量、长时间作业相匹配；模块化设计：合理利用有限的空间；远程控制技术：使作业人员远离危险区域；自动控制技术：自动化、集成化、智能化程度非常高。同时自动与手动灵活切换；防爆等级：柴油机动力可满足 ZONE-II，电机可满足 ZONE-I；隔热降噪：风扇水箱外置，隔音隔热装置；功能备份：关键功能备份，机械系统备份。如：启动备份、离心泵和混浆系统备份、液添系统备份等；环境保护：设备清洗零排放、恒压罐、灰罐放空除尘；设备国际认证要求：DNV、ABS-CDS等[4]。

3 深水固井设备国产化探讨

3.1 国产固井设备现状

目前，国产固井设备已经成为海洋钻井平台的主力，但随着国家深水战略的实施和海洋石油 981深水钻井平台的服役，现有的固井设备已不能满足深水工程作业和国际市场的需要。对比国外先进的深水固井设备，现役的国产最先进的固井设备在作业能力、远程控制、人性化设计、国际认证方面存在一定差距。

3.2 深水设备国产化思考

（1）选用大功率原动机，提高作业能力。根据平台条件选择柴驱或电驱（两台CAT3512柴油机，总功率4 500 BHP；两台变频电机GEB22A3，总功率2 300 BHP）。

（2）五缸柱塞泵的应用，满足大排量需求。国内已具备 600HHP-1000HHP国产柱塞泵产品线(QPA1000)。

（3）五缸柱塞泵的应用，满足大排量需求。国内已具备 600HHP-1000HHP国产柱塞泵产品线(QPA1000)。

（4）提高设备防爆能力。电喷柴油机与Pyroban 3GP系统相结合,可实现ZONE-II防爆要求；采用正压防爆技术，可实现远程控制室的防爆要求；如选用电机作为动力源，还可满足ZONE-I区域防爆。

（5）研发远程控制系统。提高自动化控制水平，实现远近程控制。运用电控液、电控气等技术，研制远程控制室；考虑作业安全性和操作备份，保留设备上的机械控制系统。

（6）多途径运用人性化设计理念。设计隔音隔热室将设备的主要噪音源和热源柴油机与操作人员隔离，极大改善了工作环境；采用MARINE型冷却方式，尽可能减小风噪；加大操作台空间，方便人员活动。

（7）设备国际认证，满足国际市场需要。目前固井设备已取得CCS产品认证，通过与DNV和ABS中国分部的沟通探讨， DNV和ABS取证可行。

3.3 深水设备系列化构想

中海油服油田化学事业部计划2014年启动“电驱动、大排量固井设备”国产化科研项目，将防爆技术、电驱动技术、双混浆技术、大排量技术和远程控制技术充分运用到固井设备中，致力于构建系列化固井装备队伍（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年毕业于西南石油学院机械设计制造及自动化专业，现从事海洋石油固井装备技术管理工作。