應(yīng)用移遷式平臺(tái)開發(fā)海上邊際油田

葉 兵

(中國海洋石油總公司，北京 100010)

應(yīng)用移遷式平臺(tái)開發(fā)海上邊際油田

葉 兵

(中國海洋石油總公司，北京 100010)

近年來海上勘探發(fā)現(xiàn)的油田儲(chǔ)量規(guī)模越來越小，經(jīng)濟(jì)效益差的邊際油田不斷增多。研究投資省、可重復(fù)利用的設(shè)施成為開發(fā)邊際油田的一條必行之路。移遷式平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，建造周期短，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)自安裝，不需要大型施工船舶，投資省。并且移遷式平臺(tái)可搬遷，可重復(fù)利用，是經(jīng)濟(jì)開發(fā)邊際油田的重要設(shè)施。介紹了移遷式平臺(tái)的主要類型、各類型平臺(tái)的適用范圍以及移遷式平臺(tái)的建造安裝方法，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)介紹了移遷式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)及用其開發(fā)邊際油田的方案。

海洋石油平臺(tái)； 移遷式平臺(tái)； 邊際油田； 簡易平臺(tái)； 筒基平臺(tái)

0 引 言

近年來，在海上油氣田的勘探中，新發(fā)現(xiàn)的大中型油氣田越來越少,儲(chǔ)量小、經(jīng)濟(jì)效益差的邊際油田越來越多。考慮到此類油田的特點(diǎn)，為了從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上更加有效地開發(fā)邊際油氣田，開發(fā)設(shè)施的重復(fù)利用就成為了一個(gè)重要的突破口。在開發(fā)設(shè)施中，平臺(tái)是最重要的設(shè)施。為實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的重復(fù)利用，平臺(tái)設(shè)計(jì)成移遷式是非常有效的。移遷式平臺(tái)在渤海和南海西部潿洲灣內(nèi)泥砂質(zhì)海底的海域或類似海域都適用，最大作業(yè)水深50 m。年產(chǎn)量25萬立方米左右的小油氣田，平臺(tái)上部油氣處理系統(tǒng)相對(duì)簡單，總體質(zhì)量較大。本文通過研究給出移遷式平臺(tái)的類型、各類型平臺(tái)適用范圍以及平臺(tái)上部主要設(shè)施和主工藝流程，并給出了移遷式平臺(tái)的建造安裝方法和程序。以中海油渤中3-2油田移遷式平臺(tái)為例，詳細(xì)介紹了用移遷式平臺(tái)開發(fā)邊際油田的方案，說明了移遷平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。

1 移遷式平臺(tái)

1.1 移遷式平臺(tái)的類型

移遷式平臺(tái)分為兩類，如圖1所示。一類為無人駐守的井口平臺(tái)A型，另一類為生產(chǎn)處理平臺(tái)B型。

圖1 兩種類型的移遷式平臺(tái)Fig.1 Two main types of movable platform

A型平臺(tái)主要用作井口集輸設(shè)施，不作任何的油氣分離和處理。B型平臺(tái)主要適用于沒有依托的小型油氣田開發(fā)，可視為小型綜合平臺(tái)，在其上可進(jìn)行油氣水分離、水處理和發(fā)電等。

1.2 A型平臺(tái)

A型平臺(tái)適用水深20～40 m，與井口保護(hù)架通過棧橋相連，依托其他設(shè)施對(duì)邊際油田進(jìn)行開發(fā)，平臺(tái)上不設(shè)任何處理設(shè)備。

A型平臺(tái)上部甲板設(shè)有油氣集輸系統(tǒng)、柴油系統(tǒng)(用于壓井和化學(xué)藥劑)、化學(xué)藥劑系統(tǒng)、消防系統(tǒng)(消防水外接)和排放系統(tǒng)。A型平臺(tái)大多只有一層甲板。

A型平臺(tái)的主工藝流程為：井口(井口保護(hù)架上) → 多路閥(管匯)→計(jì)量電加熱器→多相流量計(jì)(A型平臺(tái)) →三相混輸海底管線 → 所依托設(shè)施。

A型平臺(tái)分體模塊化建造，上部組塊和下部基礎(chǔ)分開建造，分開安裝；上部組塊和下部基礎(chǔ)自浮安裝，不需要大型的吊裝船舶。下部基礎(chǔ)的安裝步驟為:下水→拖航→定位→ 吸力樁貫入→ 調(diào)平。上部組塊安裝步驟為：下水→拖航→ 定位→吸力樁貫入→ 甲板頂升[1]。

1.3 B型平臺(tái)

B型平臺(tái)適用水深10～50 m，可用于小型油氣田的獨(dú)立開發(fā)，也可用于依托開發(fā)。平臺(tái)配置有生產(chǎn)處理系統(tǒng)、原油儲(chǔ)存艙、動(dòng)力系統(tǒng)、公用系統(tǒng)及生活設(shè)施等，具有原油處理與儲(chǔ)存、生產(chǎn)生活動(dòng)力、外輸和人員居住等功能(生活樓床位數(shù)在50個(gè)以內(nèi))。B型平臺(tái)處理后的原油可通過管線外輸或浮式儲(chǔ)存、卸油船(FSO)儲(chǔ)存，也可以在此平臺(tái)設(shè)置儲(chǔ)油艙，儲(chǔ)油艙的容積在20 000 m3左右。

B型平臺(tái)上部組塊分為上下兩層甲板，上層甲板主要布置火炬、公用設(shè)施和生活樓，下層甲板主要布置油氣處理裝置、動(dòng)力系統(tǒng)和配電系統(tǒng)。生活樓分為兩層，生活樓的頂部配有直升機(jī)甲板。

B型平臺(tái)的油氣處理流程可以設(shè)置為：井口(井口保護(hù)架上)→管匯→換熱器→一級(jí)分離器→加熱器 →二級(jí)分離器→電脫水器→原油儲(chǔ)存、外輸。

B型平臺(tái)上部組塊和樁分開建造，在船塢內(nèi)進(jìn)行合體。由橫艙壁和縱艙壁把箱形平臺(tái)主體劃分成若干個(gè)水密艙，形成具有很大抗扭剛性的平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)，特別是圍阱區(qū)之間的橫艙壁、縱向的連續(xù)縱艙壁及舷側(cè)與該區(qū)域的主甲板和底板結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了平臺(tái)主體的主桁結(jié)構(gòu)。平臺(tái)主體圍阱區(qū)之間的甲板、內(nèi)底及外底為橫骨架式，其他區(qū)域的甲板、內(nèi)底及外底為縱骨架式；艙壁采用垂向骨架形式。為減少甲板縱桁、甲板強(qiáng)橫梁的跨距，在一些主要構(gòu)件交叉點(diǎn)上設(shè)有支柱。大的開口用圍板加強(qiáng)。平臺(tái)在中間的主要儲(chǔ)油區(qū)域設(shè)有雙層底結(jié)構(gòu)，并設(shè)置縱隔板、橫隔板及縱骨加強(qiáng)，為便于施工及保持透水性，在橫隔板上設(shè)置人孔。

B型平臺(tái)的樁腿為圓柱形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部設(shè)有縱向桁材和水平支撐，使樁腿具有足夠的強(qiáng)度和剛度。樁腿設(shè)計(jì)需進(jìn)行作業(yè)狀態(tài)、一般拖航狀態(tài)和風(fēng)暴拖航狀態(tài)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，強(qiáng)度需滿足相關(guān)規(guī)范的要求。樁靴為正四邊形，根據(jù)其受力特點(diǎn)，剖面形式設(shè)計(jì)為近似菱形，在上面板與力板相交處采用圓弧過渡，以減小拔樁阻力。樁靴內(nèi)部結(jié)構(gòu)為輻射板，可使樁靴與樁腿之間的作用力保持良好傳遞，輻射板上設(shè)置開孔，能夠保證樁靴的焊接以及透水性。

B型平臺(tái)的組塊和樁在船塢內(nèi)合體后，自浮安裝[2]。具體安裝步驟為：下水→拖航→定位→吸力樁貫入→甲板頂升。

2 移遷式平臺(tái)的應(yīng)用案例

2.1 渤中3-2項(xiàng)目簡介

渤中3-2油田位于渤海海域, 探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量約50萬立方米，是典型的邊際油田，附近沒有可以依托的設(shè)施。渤中3-2油田采用小蜜蜂開發(fā)模式，新建1座井口平臺(tái)和1座自升式生產(chǎn)平臺(tái)(B型移遷式，桶型基礎(chǔ))；井口平臺(tái)為隔水套管支撐的井口保護(hù)架；井口平臺(tái)與自安裝采油平臺(tái)通過自安裝采油平臺(tái)上自帶的移動(dòng)式棧橋連接，棧橋長度約10 m。渤中3-2油田開發(fā)示意見圖3[1]。

圖3 渤中3-2油田開發(fā)示意圖Fig.3 Development scheme of Bozhong 3-2 oil field

2.2 渤中3-2移遷式平臺(tái)

渤中3-2自升生產(chǎn)平臺(tái)采用矩形箱體為平臺(tái)主體，配4根圓柱形樁腿。平臺(tái)的升降由液壓升降裝置完成。平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)由平臺(tái)主體、樁腿、二層甲板、直升飛機(jī)平臺(tái)、生活樓、工程房等部分組成。

2.2.1 平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)

根據(jù)平臺(tái)的作業(yè)特點(diǎn)和作業(yè)海域的環(huán)境條件，本平臺(tái)主體采用矩形箱體結(jié)構(gòu)。該矩形箱體結(jié)構(gòu)由2道連續(xù)的縱艙壁(距舯6 m)、4道橫艙壁(15號(hào)，29號(hào)，91號(hào)，105號(hào))、舷側(cè)板、主甲板及底板等組成，具有很大的抗扭剛性。

平臺(tái)主甲板、底板、舷側(cè)板和縱艙壁采用縱骨架式結(jié)構(gòu)；橫艙壁和兩端板則為橫骨架式，并設(shè)有水平桁以減少肋骨的跨距。肋骨間距為0.5 m，縱骨間距為0.5 m，強(qiáng)橫梁和底肋板間距為1～1.5 m。為減少甲板縱桁、甲板強(qiáng)橫梁的跨距，在一些主要構(gòu)件交叉點(diǎn)上設(shè)有支柱和斜撐。大的開口用圍板加強(qiáng)，吊機(jī)基座周圍甲板用14 mm墊板加強(qiáng)。

2.2.2 樁腿與樁靴

本平臺(tái)樁腿采用長度為67 m、直徑為3.0 m、壁厚為36 mm(頂部30 mm)的圓柱形結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部設(shè)有縱向桁材和水平支撐，使樁腿具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

本平臺(tái)樁靴為正八邊形，具體尺寸為9.2 m×9.2 m×1.65 m，樁靴面積為70.1 m2。根據(jù)其受力特點(diǎn)，剖面形式設(shè)計(jì)為近似菱形，在上面板與力板相交處采用圓弧過渡，以減小拔樁阻力。樁靴內(nèi)部結(jié)構(gòu)為16道輻射板，這樣使樁靴與樁腿之間的作用力能夠良好傳遞；輻射板上設(shè)置開孔能夠保證樁靴的焊接以及透水性。

2.2.3 圍阱區(qū)結(jié)構(gòu)

平臺(tái)主體在艉部15號(hào)～29號(hào)設(shè)置兩個(gè)圍阱區(qū)，在艏部91號(hào)～105號(hào)亦設(shè)置兩個(gè)圍阱區(qū)。圍阱區(qū)結(jié)構(gòu)是平臺(tái)主體與樁腿連接的受力區(qū)域，為此，對(duì)圍阱區(qū)縱、橫壁板進(jìn)行加強(qiáng)，使載荷合理地傳到主體各區(qū)域。圍阱區(qū)結(jié)構(gòu)是根據(jù)升降系統(tǒng)對(duì)船體的要求而設(shè)計(jì)的，以保持力的良好傳遞。

3 結(jié) 論

移遷式平臺(tái)既可設(shè)計(jì)建造得很簡潔，用作井口平臺(tái)，也可以把油氣處理系統(tǒng)和生活動(dòng)力集成于其上，用作綜合平臺(tái)。移遷式平臺(tái)可移動(dòng)，可反復(fù)利用，自浮安裝，不需要大型施工船舶，投資省，對(duì)邊際油田特別是孤立的邊際油田開發(fā)十分有用。

[1] 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì). 海洋石油工程邊際油氣田開發(fā)技術(shù)[M]. 北京： 石油工業(yè)出版社， 2010. 第1章.

[2] 馮進(jìn)，孫仁俊，李娟. 國外簡易平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用介紹[J]. 海洋石油， 2009， 29(4)： 99.

DevelopingOffshoreMarginalOilFieldwithMovablePlatform

YE Bing

(ChinaNationalOffshoreOilCorporation,Beijing100010,China)

Marginal oil fields have the features of small reserves, poor economic performance, high cost, and difficult development. However, most of the offshore oil fields found in recent years are marginal oil fields. It is necessary to develop reusable facilities with small investment for such oil fields. Movable platforms have simple structure and light weight, and can realize installation without the need of large-scale installation vessels, thus leading to an investment saving. Besides, they can be moved to other similar oil fields for reuse. The main types, scope of applications and installation methods of movable platforms are introduced. The structure and scheme of a real application example in the development of marginal oil fields are described in detail.

offshore oil platform; movable platform; marginal oil field; simple platform; cylinder base platform

P742

A

2095-7297(2014)02-0103-03

2014-05-29

葉兵(1974-)，男，高級(jí)工程師，主要從事海洋石油工程技術(shù)研究。