曹妃甸11-6油田臨時(shí)生產(chǎn)工程方案研究與實(shí)踐

陳 誠(chéng) 馬兆峰 李豐輝 胡忠良 楊 秘 石建榮 李海濤

(1．中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津 300450； 2.中海石油(中國(guó))有限公司曹妃甸作業(yè)公司 天津 300450)

曹妃甸油田群位于渤海西部海域，現(xiàn)有設(shè)施主要包括6座平臺(tái)、1艘FPSO及1座SPM。2015年對(duì)該油田群油氣混輸海管進(jìn)行漏磁檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)曹妃甸11-6油田WHPD采油平臺(tái)至SPM的13 km長(zhǎng)海管外腐蝕嚴(yán)重，檢測(cè)評(píng)估剩余強(qiáng)度最小為4.53 MPa，剩余最小壽命為2.17 a(至2018年1月)，亟需更換，但海管更換期間WHPD采油平臺(tái)將被迫停產(chǎn)3個(gè)月，從而大幅影響油田的年產(chǎn)量。針對(duì)該問(wèn)題，結(jié)合油田設(shè)施情況、施工特點(diǎn)、資源情況，詳細(xì)調(diào)研了以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，探尋停產(chǎn)期間可能的臨時(shí)生產(chǎn)方案，如埕北油田“中油海63”+穿梭油輪臨時(shí)生產(chǎn)方式和渤中3-2油田“海洋石油161”+穿梭油輪臨時(shí)生產(chǎn)方式[1-5]。但是，“中油海63”艙容較小，且不具生產(chǎn)處理能力；而“海洋石油161”正在試采服役中，且未應(yīng)用過(guò)類似工程。因此，業(yè)內(nèi)已有的2個(gè)臨時(shí)生產(chǎn)方案均不適用于曹妃甸11-6油田海管更換期間的臨時(shí)生產(chǎn)。

在資源搜集過(guò)程中，獲悉移動(dòng)式試采平臺(tái)“海洋石油162”正在建造中，計(jì)劃2017年7月用于某油田試采，因此創(chuàng)新性提出了基于“海洋石油162”的“移動(dòng)式試采平臺(tái)處理儲(chǔ)存+穿梭油輪轉(zhuǎn)運(yùn)”的臨時(shí)生產(chǎn)工程方案，即WHPD平臺(tái)開(kāi)井生產(chǎn)時(shí)，“海洋石油162”接收WHPD平臺(tái)產(chǎn)液，處理成合格原油后通過(guò)穿梭油輪“濱海607”轉(zhuǎn)運(yùn)至“海洋石油112”FPSO進(jìn)行處理和外輸，“海洋石油162”處理后的生產(chǎn)水返回至WHPD平臺(tái)進(jìn)行回注。此外，為充分利用“海洋石油162”的閑置期，將海管更換時(shí)間由2017年7—9月提前至2017年5—7月。

1 臨時(shí)生產(chǎn)工程方案可行性分析

“海洋石油162”試采平臺(tái)(圖1)是用于油田前期勘探測(cè)試而獲得準(zhǔn)確地質(zhì)油藏資料的主體設(shè)備，設(shè)置有發(fā)電系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、生產(chǎn)處理系統(tǒng)、儲(chǔ)油艙、船用設(shè)備、修井系統(tǒng)及生活設(shè)施等，具有動(dòng)力供應(yīng)、原油處理、儲(chǔ)存、外輸、試油、井口回接、棄井和人員居住等功能。該試采平臺(tái)設(shè)計(jì)最大作業(yè)水深40 m，可滿足曹妃甸11-6油田WHPD平臺(tái)海域水深25 m的使用要求，其最大原油、污水儲(chǔ)存能力3 055 m3，生產(chǎn)設(shè)計(jì)最大處理油水混合液量能力1 000 m3/d，最大原油處理能力800 m3/d，最大水處理能力500 m3/d。因此，曹妃甸11-6油田WHPD采油平臺(tái)臨時(shí)生產(chǎn)期間開(kāi)啟部分高含油井條件下可滿足“海洋石油162”

圖1 移動(dòng)式試采平臺(tái)“海洋石油162”示意圖Fig.1 Diagram of mobile production platform of “HYSY 162”

設(shè)計(jì)處理量要求。此外，“海洋石油162”電脫產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)為原油含水率小于1%，原油真實(shí)飽和蒸汽壓小于70 kPaA(60 ℃)。

曹妃甸11-6油田WHPD平臺(tái)的油品物性指標(biāo)為：密度小于900.1 kg/m3(20 ℃)，黏度小于26.8 mPa·s(50 ℃)，為普通原油，油品性質(zhì)較好；而“海洋石油162”平臺(tái)處理油品性質(zhì)要求為：密度小于965.1 kg/m3(20 ℃)，黏度小于799.3 mPa·s(50 ℃)，可見(jiàn)WHPD平臺(tái)油品的物性指標(biāo)均優(yōu)于“海洋石油162”平臺(tái)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足油品處理要求。此外，WHPD平臺(tái)產(chǎn)液的混合溫度約為65 ℃，高于“海洋石油162”原油系統(tǒng)加熱器入口的最低要求溫度(40 ℃)，故“海洋石油162”可以處理WHPD平臺(tái)油井產(chǎn)出原油。

穿梭油輪“濱海607”船是具有方艉、前艏線型的一艘我國(guó)沿海運(yùn)輸原油船，為鋼質(zhì)，單甲板，雙層船殼、單機(jī)、單槳、單舵，并具有艏側(cè)推器，用于裝運(yùn)閃點(diǎn)(閉杯試驗(yàn))低于60 ℃的原油，載重為4 990 t。貨油艙儲(chǔ)量5 609 m3，總長(zhǎng)115.00 m，型寬16.00 m，型深7.80 m，最大吃水5.73 m。該穿梭油輪可直接與設(shè)有外輸軟管的“海洋石油162” 連接，WHPD平臺(tái)臨時(shí)生產(chǎn)期間計(jì)劃日產(chǎn)油800 m3，穿梭油輪可計(jì)劃每2～3 d接收一次“海洋石油162”原油后再轉(zhuǎn)運(yùn)到“海洋石油112”FPSO進(jìn)行處理和外輸。

綜上分析可知，曹妃甸11-6油田海管更換期間的“移動(dòng)式試采平臺(tái)處理儲(chǔ)存+穿梭油輪轉(zhuǎn)運(yùn)”臨時(shí)生產(chǎn)工程方案具備可行性。

2 主要實(shí)施方案

2.1 “海洋石油162”就位方案

“海洋石油162”于2017年4月出廠，拖航至曹妃甸11-6油田并就位于WHPD平臺(tái)附近，通過(guò)腳手架棧橋相連，棧橋上布置WHPD與“海洋石油162”人員走道、輸油水管線及儀控對(duì)接電纜?！昂Ｑ笫?62”就位對(duì)整個(gè)臨時(shí)生產(chǎn)工程方案至關(guān)重要，應(yīng)考慮的主要影響因素及應(yīng)對(duì)措施見(jiàn)表1。

表1 “海洋石油162”就位須考慮的主要因素及應(yīng)對(duì)措施Table 1 The main consideration factors and relevant measures for “HYSY162”towing in place

綜合考慮各種因素，“海洋石油162”在WHPD平臺(tái)進(jìn)行臨時(shí)生產(chǎn)作業(yè)時(shí)采用與地理北38°方向就位，可避開(kāi)鉆井船原腳印，特別是最新腳印，并便于系泊、拋錨，對(duì)鋪管船、挖溝船作業(yè)基本無(wú)影響，可滿足全方位作業(yè)需求。

2.2 “海洋石油162”與WHPD平臺(tái)棧橋連接方案

從安全角度考慮，最初設(shè)計(jì)采用鋼結(jié)構(gòu)棧橋連接方式，但由于鋼結(jié)構(gòu)棧橋整體質(zhì)量約21 t，“海洋石油162”吊車與WHPD平臺(tái)吊車無(wú)法滿足吊裝條件，須動(dòng)用浮吊而增加作業(yè)成本，故考慮腳手架棧橋連接方案。即：“海洋石油162”就位后，兩平臺(tái)間距約18 m，從WHPD平臺(tái)和“海洋石油162”平臺(tái)分別搭設(shè)2個(gè)外挑9 m的懸挑式腳手架相互連接用作臨時(shí)棧橋；2個(gè)腳手架中間斷開(kāi)，留空隙200～300 mm，有效避免船體晃動(dòng)對(duì)臨時(shí)棧橋的影響，同時(shí)在新增棧橋上布置人員走道、管線及電纜。實(shí)踐證明，腳手架棧橋連接施工周期短、可根據(jù)就位與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況調(diào)整，安全靈活高效。

2.3 “海洋石油162”與WHPD平臺(tái)工藝系統(tǒng)對(duì)接方案

“海洋石油162”靠泊WHPD平臺(tái)后，根據(jù)“海洋石油162”處理能力，WHPD平臺(tái)開(kāi)啟低含水油井，混合液通過(guò)棧橋新增軟管輸往“海洋石油162”處理，經(jīng)處理后的生產(chǎn)水返回WHPD平臺(tái)進(jìn)行回注。WHPD平臺(tái)產(chǎn)液4 000 m3/d，含水80%；WHPD平臺(tái)處理后回注水3 000 m3，剩余的1 000 m3液輸向“海洋石油162”，處理后產(chǎn)生的200 m3污水再返輸給WHPD平臺(tái)進(jìn)行回注。

由于WHPD平臺(tái)游離水分離器設(shè)定的操作壓力(2 090 kPa)高于“海洋石油162”平臺(tái)的操作壓力(800 kPa)，且臨時(shí)生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)量遠(yuǎn)小于原設(shè)計(jì)的處理能力；WHPD平臺(tái)游離水分離器原設(shè)計(jì)能力為：產(chǎn)液量15 888 m3/d、生產(chǎn)水12 552 m3/d，設(shè)計(jì)出口液含水率為30%。根據(jù)WHPD平臺(tái)實(shí)際運(yùn)行情況，在2009年生產(chǎn)關(guān)停復(fù)產(chǎn)期間產(chǎn)液量為7 336 m3/d、生產(chǎn)水3 923 m3/d，游離水分離器的出口含水率達(dá)到20%。臨時(shí)生產(chǎn)期間平臺(tái)產(chǎn)液量為4 000 m3/d，低于原設(shè)計(jì)能力的處理量和2009年復(fù)產(chǎn)期間的平臺(tái)產(chǎn)量，因此按照分離器出口原油含水為20%考慮，進(jìn)入“海洋石油162”的原油為800 m3/d、生產(chǎn)水為200 m3/d，滿足“海洋石油162”液處理能力1 000 m3/d的限制要求。因臨時(shí)生產(chǎn)產(chǎn)液量限制，產(chǎn)量1 000 m3/d遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)的產(chǎn)量15 888 m3/d，常規(guī)調(diào)節(jié)閥能調(diào)節(jié)的最小流量?jī)H為設(shè)計(jì)的10%，因此原調(diào)節(jié)閥尺寸太大而無(wú)法使用。根據(jù)intools軟件計(jì)算，需要在分離器油相出口新增5.08 cm(2 in)液位調(diào)節(jié)閥。

產(chǎn)液經(jīng)調(diào)節(jié)閥降壓后，通過(guò)兩個(gè)平臺(tái)間棧橋接入“海洋石油162”平臺(tái)管匯入口，后由“海洋石油162”平臺(tái)進(jìn)行處理；同時(shí)，游離水分離器接收來(lái)自“海洋石油162”處理后的生產(chǎn)水。WHPD平臺(tái)正常生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)水處理系統(tǒng)接收來(lái)自游離水分離器分離的生產(chǎn)水，處理系統(tǒng)設(shè)有水力旋流器、緩沖罐、注水濾器和注水泵等設(shè)備。水力旋流器的入口要求為生產(chǎn)水含油小于1 500×10-6，考慮“海洋石油162”的處理設(shè)備可能無(wú)法將生產(chǎn)水處理達(dá)標(biāo)，故將“海洋石油162”處理的生產(chǎn)水輸向WHPD平臺(tái)的游離水分離器，經(jīng)處理后通過(guò)原有流程的分離器水相出口管線進(jìn)入生產(chǎn)水處理系統(tǒng)。由于WHPD平臺(tái)的生產(chǎn)水處理系統(tǒng)和“海洋石油162”平臺(tái)間沒(méi)有直接聯(lián)系，不直接接收來(lái)自“海洋石油162”的生產(chǎn)水，故直接將“海洋石油162”生產(chǎn)污水先輸送至WHPD平臺(tái)的閉排罐，再通過(guò)閉排泵將物流輸送至游離水分離器(在WHPD平臺(tái)對(duì)閉排泵出口實(shí)施改造，將其出口管線連接至游離水分離器)。

2.4 供電及儀控方案

1) 供電方案。臨時(shí)生產(chǎn)期間WHPD平臺(tái)與“海洋石油162”分別利用各自的電源系統(tǒng)供電?！昂Ｑ笫?62”有3臺(tái)830 kW發(fā)電機(jī)組，可在WHPD平臺(tái)臨時(shí)生產(chǎn)期間為自身的1 600 kW負(fù)荷提供電力。

2) 儀控方案。WHPD平臺(tái)控制系統(tǒng)剩余點(diǎn)位滿足本次改造要求，通過(guò)儀表電纜實(shí)現(xiàn)與“海洋石油162”關(guān)斷信號(hào)聯(lián)鎖，其關(guān)斷邏輯為：WHPD平臺(tái)產(chǎn)生ESD1、ESD2、ESD3關(guān)斷，引起“海洋石油162”產(chǎn)生ESD3關(guān)斷，觸發(fā)“海洋石油162”相應(yīng)的PAGA及平臺(tái)狀態(tài)燈；“海洋石油162”產(chǎn)生ESD1、ESD2、ESD3關(guān)斷，引起WHPD產(chǎn)生ESD3關(guān)斷(同時(shí)關(guān)斷“海洋石油162”平臺(tái)入口關(guān)斷閥)，觸發(fā)WHPD平臺(tái)相應(yīng)的PAGA及平臺(tái)狀態(tài)燈。

2.5 穿梭油輪“濱海607”系泊方案

穿梭油輪“濱海607”計(jì)劃每2～3 d系泊“海洋石油162”進(jìn)行外輸一次，采用三點(diǎn)系泊[6-10]。 系泊系統(tǒng)主要由1個(gè)大抓力錨[11]固定于海底，距平臺(tái)1 150 m；由800 m鋼纜加200 m高強(qiáng)度的漂浮纜繩末端連接至穿梭油輪艏部，穿梭油輪船艉用雙纜系泊于平臺(tái)，形成單點(diǎn)雙纜三點(diǎn)系泊方式(圖2)。

圖2 穿梭油輪“濱海607”大抓力錨鋼纜漂浮纜連接示意圖Fig.2 Diagram of high holding power anchor & cable connection for “BH607” shuttle tank

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

2017年5月3日曹妃甸11-6油田臨時(shí)生產(chǎn)順利開(kāi)始，并于7月4日?qǐng)A滿結(jié)束，圖3為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況。整個(gè)臨時(shí)生產(chǎn)歷時(shí)63 d，日產(chǎn)原油800 m3，累計(jì)生產(chǎn)原油5.2×104m3，“濱海607”油輪在“海洋石油162”至“海洋石油112”FPSO之間安全轉(zhuǎn)運(yùn)29船次，在 “海洋石油162”靠離泊64次，成功實(shí)現(xiàn)了海管更換期間油田不停產(chǎn)這一目標(biāo)。

圖3 曹妃甸11-6油田臨時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施圖Fig.3 Temporary production on-site implementation of CFD 11-6 oilfield

4 結(jié)束語(yǔ)

曹妃甸11-6油田臨時(shí)生產(chǎn)項(xiàng)目充分發(fā)揮了“海洋石油162”移動(dòng)式試采平臺(tái)的多功能優(yōu)勢(shì)，圓滿解決了油田海管更換期間采油平臺(tái)必須停產(chǎn)的難題。該臨時(shí)生產(chǎn)工程方案的成功實(shí)施，對(duì)渤海海域淺水油田很多臨近設(shè)計(jì)服役的管道更換工程及試采平臺(tái)的多功能性擴(kuò)展等類似工程具有重要借鑒意義。