為了解決北美墨西哥灣深水油氣藏開發(fā)的諸多復(fù)雜問題，一種利用適當(dāng)技術(shù)的常見方法能讓石油公司有利可圖地捕捉臨界動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)來提高最終的采收率。近20年來，作業(yè)在墨西哥灣的石油公司在開發(fā)超深水域下第三系大塊儲(chǔ)量的項(xiàng)目上幾乎未取得什么成功。他們失敗了，主要原因是，他們?yōu)殚_發(fā)這些復(fù)雜油氣藏所做的調(diào)整海底系統(tǒng)的嘗試，因技術(shù)挑戰(zhàn)、漫長的評(píng)估過程、高成本且風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)不可接受的第一階段海底開發(fā)方案等因素而受阻。
在墨西哥灣，下第三系的井是最深、最復(fù)雜和壓力最高的，見圖1（下第三系的鉆完井成本非常高，井深可達(dá)40000ft（12192m），鉆井周期超過250天）。富含高壓的下第三系儲(chǔ)層處于極端水深（4000至10000ft 或 1219至3048m）的環(huán)境，井口壓力接近和超過15000psi（105MPa）。鉆入這些地層的井總測(cè)量深度可深達(dá)40000ft。而大的儲(chǔ)層的不確定性，其源自于缺乏生產(chǎn)歷史和懸垂的鹽蓋層，這使得地震成像極具挑戰(zhàn)，對(duì)項(xiàng)目的批準(zhǔn)與實(shí)施帶來了進(jìn)一步的障礙。
從歷史上看，石油公司已經(jīng)打了許多成本昂貴的評(píng)價(jià)井，從電測(cè)和取芯中收集了許多靜態(tài)信息。但這種靜態(tài)信息仍不能為該行業(yè)提供所需的關(guān)鍵認(rèn)識(shí)，以降低項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)和確定商業(yè)性運(yùn)。 如果沒有動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層信息，這些問題仍沒有答案，這讓石油公司很難為開發(fā)這一深水資源給予高風(fēng)險(xiǎn)投資做出合理解釋。因此，盡管此地區(qū)原油當(dāng)量估值在400億桶，但下第三系基本上仍未被開發(fā)。
 
要有創(chuàng)新方案

為了應(yīng)對(duì)妨礙下第三系開發(fā)的障礙，F(xiàn)DAS（Frontier Deepwater Appraisal Solutions 前沿深水評(píng)價(jià)方案，簡稱FDAS）設(shè)想了一個(gè)簡單的、適應(yīng)性強(qiáng)的、允許石油公司以一種分階段開發(fā)的戰(zhàn)略捕捉臨界動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)。基本概念包括改造一部第六或第七代的MODU，使其能夠從上到下鉆下第三系的井。石油公司將直接進(jìn)入關(guān)鍵井的系統(tǒng)設(shè)備，因?yàn)楦脑旌蟮脑O(shè)備會(huì)保持充分的鉆井能力。 

 改造包括拆卸海上鉆井隔水管、海底BOP（防噴器）和DP（動(dòng)態(tài)定位）系統(tǒng)，這樣可以騰出足夠空間和重量來安裝一組生產(chǎn)模塊和可移動(dòng)井池，見圖2 【圖2a：深水FrPS（Frontier Production System前沿生產(chǎn)系統(tǒng)）的核心技術(shù)是一個(gè)安裝就位的標(biāo)準(zhǔn)海底MODU（mobile offshore drilling unit移動(dòng)式海上鉆井平臺(tái)）的可移動(dòng)井池，旋轉(zhuǎn)情況下井被定位在舷外；圖2b：為防范颶風(fēng)，井池被劇中和鎖定】。因此，整改后的系統(tǒng)包括一部完整的250萬磅（1134噸）的鉆井、完井、干預(yù)、修井和側(cè)鉆鉆機(jī)坐落在一個(gè)日產(chǎn)原油6.5萬桶的生產(chǎn)平臺(tái)上。深水FrPS通過建立在陸上頁巖油田成功運(yùn)作規(guī)則的基礎(chǔ)上，降低風(fēng)險(xiǎn)和成本，包括：使用可靠的完井和技術(shù)；提供廉價(jià)的鉆井、完井、長期維護(hù)和干預(yù)；使用軌道式平臺(tái)概念來批鉆和開發(fā)一個(gè)“立方體”油氣藏，這樣做的好處是，它比包含一個(gè)外大陸架區(qū)塊所觸及的油氣藏面積要大很多。
    這項(xiàng)擁有專利的可移動(dòng)井池技術(shù)提供了數(shù)十億美元的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，勝過昂貴的、可靠性差的20000psi的海底開發(fā)系統(tǒng)。包含可移動(dòng)井池的FrPS系統(tǒng)可在一個(gè)專門建造的海底“樞紐”系統(tǒng)上以大約一半的時(shí)間和費(fèi)用完成配套和安裝，因?yàn)檫@是一種分階段的方法，石油公司可以自信和有利可圖地以相比之前較少的評(píng)價(jià)井（2或3口代替目前已被列為標(biāo)準(zhǔn)化的5或6口井）批準(zhǔn)最初的油田開發(fā)。根據(jù)儲(chǔ)層特性，石油公司隨后可以更快地追加未來的階段性項(xiàng)目，成本低于可能使用的海底樞紐的方法。
 
 此外，F(xiàn)rPS是一種干樹方案；從歷史上看，干樹完井比濕樹方法能提供更高的儲(chǔ)量采收。對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的400億桶的油氣藏來說，相比一個(gè)傳統(tǒng)的海底系統(tǒng)，這一優(yōu)勢(shì)可能意味著100億桶額外的終生的生產(chǎn)，將增加50億美元的收益。由于減少了評(píng)價(jià)井的數(shù)量，批準(zhǔn)了5口開發(fā)井，可以實(shí)現(xiàn)首次和峰值生產(chǎn)的速度，這種收益“紅包”出自項(xiàng)目的前端，使早期采用的價(jià)值翻了一番，見圖3（通過消除耗資和不必要的評(píng)價(jià)井，以及縮短設(shè)施建設(shè)、安裝、調(diào)試的時(shí)間，F(xiàn)rPS系統(tǒng)縮短了從發(fā)現(xiàn)油田到第一口井開采的時(shí)間）。FrPS提供了這些好處的使用：一部改造后的第六代半潛式鉆井平臺(tái)；一個(gè)日產(chǎn)6.5萬桶原油的生產(chǎn)模塊；一個(gè)可移動(dòng)井池，支持5口干樹井；一個(gè)永久性的張力腿系泊系統(tǒng)；石油和天然氣輸送立管通過管道連接到區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施。
   
一定要降低成本

FrPS為石油公司提供了更快的向前邁進(jìn)的手段，減少了評(píng)價(jià)井，同時(shí)，又能以低于每桶50美元油價(jià)有利可圖地獲得了動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層信息。FrPS總的安裝成本低于一個(gè)新的海底樞紐開發(fā)系統(tǒng)一半的費(fèi)用，而首次原油生產(chǎn)可以加快幾年，同時(shí)又能提供充分優(yōu)化油田開發(fā)所需的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層信息，見圖4【第一階段開發(fā)5口井與一項(xiàng)全域批準(zhǔn)的需要10口生產(chǎn)井或更多生產(chǎn)井的成本對(duì)比證明了一個(gè)新設(shè)施的合理性（不包括評(píng)價(jià)井的費(fèi)用）】。第二階段的開發(fā)可能包括海底捆綁乃至另一個(gè)FrPS，以最大限度地進(jìn)行油氣開采。成本對(duì)比表明，費(fèi)用節(jié)省并非來自平臺(tái)的成本。歷史上看，這些日費(fèi)不到一部MODU在一個(gè)海底油田作業(yè)一半的費(fèi)用。
 
為了突出FrPS系統(tǒng)潛在的效益，在此呈現(xiàn)給大家一個(gè)假設(shè)的案例研究，基于現(xiàn)有的BSEE（安全和環(huán)境執(zhí)法局）有關(guān)下第三系產(chǎn)量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用一口最初日產(chǎn)1.5萬桶的井的生產(chǎn)率為例。在一個(gè)包含5口井和3口測(cè)鉆井的區(qū)塊，油價(jià)在每桶45美元的情況下，F(xiàn)rPS系統(tǒng)應(yīng)用展現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)學(xué)走勢(shì)，包括特許權(quán)使用費(fèi)和作業(yè)費(fèi)。該系統(tǒng)是穩(wěn)健的，即使油價(jià)為每桶45美元，也能提供20%的IRR（內(nèi)部收益率）以及在貼現(xiàn)率為10%的情況下12億美元的NPV（凈現(xiàn)值）。

這與其它幾個(gè)采用海底樞紐概念開發(fā)的油田相比是有利的，這些油田一直受制于底部井眼位置不佳和復(fù)雜海底設(shè)備可靠性問題的困擾。這些問題導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)定位一部MODU作業(yè)每天損失超過100萬美元昂貴的停工時(shí)間和維護(hù)費(fèi)用。 需要改變FrPS的游戲規(guī)則，以贏得下第三系的開發(fā)。

工程創(chuàng)新帶來的效益

FrPS是一項(xiàng)工程創(chuàng)新，即一個(gè)重點(diǎn)在于認(rèn)識(shí)上的步驟的變化，與過去不同的是它只是鉆完井的成本，以及獲取動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層數(shù)據(jù)的成本，而非必須驅(qū)動(dòng)開發(fā)決策的生產(chǎn)設(shè)施。FrPS是一個(gè)下第三系的應(yīng)對(duì)方案，因?yàn)橐环N分階段的方法降低了成本和風(fēng)險(xiǎn)，如下所述：減少評(píng)價(jià)井的要求；與一個(gè)傳統(tǒng)的海底開發(fā)系統(tǒng)相比，減少了50%的花費(fèi)；三年或更短的時(shí)間即可交付；消除了需要鉆井船的合同；更早的獲取動(dòng)態(tài)儲(chǔ)層信息；加快了完井進(jìn)程，直接垂直進(jìn)入儲(chǔ)層；液壓設(shè)備控制更安全；以全額定雙屏障隔水管永久性停泊；標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)方案；可在一個(gè)寬泛的水深水域移動(dòng)和重復(fù)使用；可移動(dòng)井池技術(shù)也適用于新的工程，例如，TLPs（Tension Leg Platform：張力腿鉆井平臺(tái)）和深吃水浮漂，如圓木，因?yàn)殂@機(jī)可以建造在平臺(tái)的下部，消除了甲板頂部沉重和昂貴的鉆機(jī)滑軌系統(tǒng)。這樣的話，鉆機(jī)系統(tǒng)和其它設(shè)施則變得更簡單。