PDF《项目名称》

项目名称 超大型深海油气开采智能成套装备设计制造关键技术及应用 项目简介 深水海域是海洋石油主要的增长点和世界石油工业可持续发展的重要领域,深海开发刻不容缓.

2017 年中国海洋工程装备需求中,海洋油气资源开发装备占比 63.7%.海洋石油

981 平台的成功研制,彰显了 我国具备深海资源开发的装备和能力.项目围绕深海油气开采平台井口装备及承载装备需要,解决原有井 口装备平台适应性弱、承载力小、可操作性差及承载装备形变量大、使用寿命短、稳定性差等瓶颈问题, 对超大型深海油气开采智能成套装备结构设计、材料创新和工艺改进方面进行系统研发.主要科技内容与 创新点如下:

1、融合精细化模拟的稳态轻量化结构设计:针对传统井口装备结构承载力低和安全性低的突出问题, 创新设计出阶梯卸载等稳态结构,解决了超大型井口成套装备轻量化(减重 10%)与承载力之间的矛盾(突破

1000 t),所开发应用的井口装备是目前国内承载最大的井口成套装备;

拓展了工况模型、融合了精细化模 拟,实现承载装备的高稳性连接.

2、高强韧海洋装备用钢制备及应用:开发了超纯冶炼、微合金化和热处理协同的组织精控技术, 实 现了多相微观组织的精确调控,制备出高洁净、均匀的高强韧海洋装备用钢,成功解决了井口成套 装备 的材料自给需求;

采用超短程热处理工艺的关键部件性能超过国外同类产品水平,抗拉强度达 900MPa(高 出国际标准 31%),屈服强度达 780MPa(高出 44%),断面收缩率 40%(高出 60%);

自主研发的性能测试系 统为井口装备提供了安全保障.

3、先进成形制造工艺和焊接优化工艺:发明了智能液压模锻锤,优化了模锻工艺,创新了井口装备 功效表面(无损式牙板、密封件和模具等)的形貌主动设计方法和工艺、模具 分区异构 的可控制造技术, 自创 单脉冲同点间隔多次 工艺、首台激光表面宏/微织构制造和强化装备等先进技术,该技术的应用可 以实现模具延寿(从8000 次提高至

16103 次)和油管服役寿命提升(1 年提升至

5 年).为我国海工配套装备 一体化建造提供了关键技术支撑.自主研发了深度寻优结合分类施焊的焊接工艺,解决了大型结构应力分 布不均衡、板材和焊接头性能衰减严重的问题,使厚板材原料卷制过程机械性能衰减控制在 20%以内. 项目获授权发明专利

14 项、制订行业标准

5 项.研究成果在加拿大、美国及中东国家等钻井平台上 应用,其中井口装备成功配套我国

981 平台.项目产品不仅在陆地和近海油气平台上广泛应用,而且将海 洋作业深度从 500m 提高到 3000m,显著提高了我国油气开采配套装备的自主化水平,标志着我国深海油 气开采成套装备设计制造水平的重大突破,有力助推了国家深海能源开发战略和国家能源安全战略.2010 年以来进行了系列化研发与推广,国际市场占有率大于 15%,国内占有率大于 50%,整体技术水平居于国 际先进水平. 主要完成单位及创新推广贡献 单位名称 排名 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献 南通理工学院

1 (1) 根据井口装备的使用环境要求, 研究了可靠性的多场耦合的结构优化方法和装备整体 结构构型拓扑优化方法,保证成套装备在多场耦合工作环境下振动小、强度高、刚度高、 体积小和轻量化,实现 结构可靠性设计. (2)进行了运动学和动力学分析,研究整体和配套设备的动态建模和多阶模态规律,实现 井口成套装 备动态性能评价;