整體式鉆井小平臺(tái)的工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用

李旸，史云龍，劉文軍

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300450）

渤海海域的井口生產(chǎn)平臺(tái)通常為樁基式導(dǎo)管架平臺(tái)，主要分為導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部組塊，導(dǎo)管架海上安裝完成后進(jìn)行上部組塊吊裝。因上部組塊陸地建造工期較長(zhǎng)，組塊的陸地建造完成時(shí)間普遍晚于導(dǎo)管架，可達(dá)數(shù)月之久。因此，從油田開(kāi)發(fā)整體統(tǒng)籌安排考慮，可以選擇在導(dǎo)管架安裝完成后即開(kāi)始進(jìn)行鉆完井作業(yè)，即預(yù)鉆井方式，以便充分利用此時(shí)間段，在平臺(tái)上部組塊安裝后，即可盡快進(jìn)行井口生產(chǎn)裝置的連接及試生產(chǎn)。為給預(yù)鉆井階段的鉆完井作業(yè)人員提供操作平臺(tái)，一般在導(dǎo)管架安裝完成后，在導(dǎo)管架井口區(qū)的隔水導(dǎo)管頂部區(qū)域，以鋼結(jié)構(gòu)形式焊接安裝一個(gè)周邊輪廓尺寸大于隔水導(dǎo)管最外圍邊界的井口操作甲板，即鉆井小平臺(tái)。本文主要介紹整體式鉆井小平臺(tái)的設(shè)計(jì)形式、工程應(yīng)用及與傳統(tǒng)形式鉆井小平臺(tái)的對(duì)比與經(jīng)濟(jì)成效分析。

1 整體式鉆井小平臺(tái)的設(shè)計(jì)形式及工程應(yīng)用介紹

1.1 整體式鉆井小平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

某項(xiàng)目的井口生產(chǎn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)為8 腿導(dǎo)管架平臺(tái)，設(shè)計(jì)開(kāi)采井槽為40 個(gè)，其中22 個(gè)為單筒雙井，總井?dāng)?shù)可達(dá)62 口，井口采油裝置布置分為兩層，分別位于平臺(tái)下層甲板和中層甲板。鉆井小平臺(tái)的上層甲板采用格柵板，下層鋪設(shè)鋼板，甲板四周邊緣設(shè)計(jì)有半圓管圍擋。此外，還設(shè)有扶手欄桿，防止人員、物料等墜落，提高鉆井小平臺(tái)的安全性。整體式鉆井小平臺(tái)的井槽數(shù)量及分布設(shè)計(jì)與井口生產(chǎn)平臺(tái)相同、上下兩層甲板的標(biāo)高也分別與組塊中層、下層甲板標(biāo)高一致，這樣保證了整體式鉆井小平臺(tái)與井口生產(chǎn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和布局的一致性，在上部組塊吊裝后，鉆井小平臺(tái)可以直接轉(zhuǎn)化為主平臺(tái)井口區(qū)的生產(chǎn)操作平臺(tái)，作為平臺(tái)井口區(qū)操作甲板永久結(jié)構(gòu)保留。整體式鉆井小平臺(tái)的結(jié)構(gòu)立面圖如圖1，整體式鉆井小平臺(tái)的上、下甲板平面圖如圖2、3。

圖1 整體式鉆井小平臺(tái)側(cè)視圖

圖2 鉆井小平臺(tái)上層甲板結(jié)構(gòu)圖

1.2 整體式鉆井小平臺(tái)的安裝

整體式鉆井小平臺(tái)在導(dǎo)管架陸地建造階段進(jìn)行并完成陸地整體預(yù)制建造，在導(dǎo)管架安裝完成后進(jìn)行安裝。在設(shè)計(jì)上采用四點(diǎn)吊裝，在導(dǎo)管架海上安裝后，利用起重機(jī)整體吊裝就位至導(dǎo)管架上，作為預(yù)鉆井作業(yè)的操作平臺(tái)。在平臺(tái)上部組塊安裝前，無(wú)須拆除，組塊可以直接在其上面進(jìn)行吊裝套接，鉆井小平臺(tái)的兩層甲板與組塊中下層甲板標(biāo)高一致，井口區(qū)四周甲板可以直接與其進(jìn)行拼裝連接，上部組塊完成后，鉆井小平臺(tái)作為平臺(tái)井口區(qū)操作甲板永久結(jié)構(gòu)保留。

圖3 鉆井小平臺(tái)下層甲板結(jié)構(gòu)圖

2 整體式鉆井小平臺(tái)與其他形式鉆井小平臺(tái)的對(duì)比

該項(xiàng)目平臺(tái)的整體式鉆井小平臺(tái)為兩層整體式，采取陸地整體預(yù)制、海上整體吊裝的方式進(jìn)行安裝，在組塊安裝后，作為平臺(tái)井口區(qū)生產(chǎn)操作甲板永久結(jié)構(gòu)保留, 無(wú)須拆除。井口平臺(tái)建造完成后，可以保留部分甲板作為平臺(tái)井口區(qū)操作甲板，如果是簡(jiǎn)易式鉆井小平臺(tái)，則需在組塊安裝前拆除。整體式鉆井小平臺(tái)與其他形式的鉆井小平臺(tái)具體對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 整體式鉆井小平臺(tái)與其他形式的鉆井小平臺(tái)對(duì)比

由表1 可知，整體式鉆井小平臺(tái)和其他形式的鉆井小平臺(tái)在功能上均可滿足預(yù)鉆井需求，預(yù)鉆井期間作為鉆井小平臺(tái)。但是，從建造、安裝方式、海上施工工期以及生產(chǎn)平臺(tái)建成后的后續(xù)利用等方面，整體式鉆井小平臺(tái)都具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠在一定程度上降低工程建造和施工成本，提高工作效率，縮短施工工期。

3 整體式鉆井小平臺(tái)在海洋石油領(lǐng)域所取得的經(jīng)濟(jì)性成效

綜上所述，整體式鉆井小平臺(tái)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用思路為陸地整體建造、海上整體吊裝，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）在海上安裝采用整體吊裝的方式，并且在主平臺(tái)上部組塊安裝后，鉆井小平臺(tái)可以作為平臺(tái)井口區(qū)生產(chǎn)操作甲板固定結(jié)構(gòu)，永久保留，無(wú)須拆除，從而減少了施工期限，節(jié)省了船天費(fèi)用。該項(xiàng)目合同中海上施工的浮吊資源為4500 噸級(jí)，對(duì)比海上拼裝式鉆井小平臺(tái)，節(jié)省船天約2.92天，根據(jù)海上油氣田工程建設(shè)施工定額計(jì)算，對(duì)應(yīng)節(jié)省費(fèi)用303.1 萬(wàn)元。

（2）保障結(jié)構(gòu)物海上安裝期間的施工人員安全，減少工程施工落物入海風(fēng)險(xiǎn)。由于采用海上整體吊裝的安裝方式，相比海上拼裝式鉆井小平臺(tái)，其安裝工藝步驟簡(jiǎn)單，所用的物料較少，且主要為機(jī)械化安裝，涉及的人工操作減少，因此，能大大降低人員施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，也能減少因施工可能造成的對(duì)海洋環(huán)境的污染。

（3）甲板封閉式設(shè)計(jì)，有利于預(yù)鉆井期間環(huán)境保護(hù)安全。因?yàn)榭梢宰鳛槠脚_(tái)的固定結(jié)構(gòu)永久保留，所以，整體式鉆井小平臺(tái)采用封閉式設(shè)計(jì)，與其他臨時(shí)性鉆井小平臺(tái)相比，結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)密，從而能夠在一定程度上提高預(yù)鉆井作業(yè)過(guò)程中操作人員的安全性，減少物料、配件等墜海風(fēng)險(xiǎn)，防止井口突發(fā)性液體溢出落海污染海洋環(huán)境。

（4）整體式鉆井小平臺(tái)作為平臺(tái)永久結(jié)構(gòu)保留，在組塊安裝后,可即刻開(kāi)展井口區(qū)配管聯(lián)接工作，從而提高海上連接調(diào)試工作效率，節(jié)省生活支持船床位。海上油氣開(kāi)采，因其特殊的地理環(huán)境，使得造成工程進(jìn)度延長(zhǎng)的最常見(jiàn)因素之一，便是生活支持船床位不夠，人員無(wú)法出海施工。因此，能夠減少人員或縮短工期，這對(duì)于解決空間狹小、床位緊張的海上住宿具有非常重要的意義。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，整體式鉆井小平臺(tái)的設(shè)計(jì)形式能夠更加科學(xué)合理地利用樁基式導(dǎo)管架平臺(tái)上部組塊在陸地建造時(shí)間，更加高效、快速、環(huán)保、安全地建造并安裝預(yù)鉆井平臺(tái)，開(kāi)始鉆完井作業(yè)，并在平臺(tái)上部組塊安裝后，無(wú)須拆除，即可進(jìn)行井口生產(chǎn)裝置的連接及試生產(chǎn)，提高油氣開(kāi)采的項(xiàng)目進(jìn)度。目前，整體式鉆井小平臺(tái)已經(jīng)在工程開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中得到了成功的實(shí)施和應(yīng)用，積累了成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)于采取預(yù)鉆井形式的井口生產(chǎn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)建設(shè)，既可以滿足預(yù)鉆井階段的操作實(shí)施需求和環(huán)境保護(hù)、人員保護(hù)需求，又能在工程開(kāi)發(fā)建設(shè)中減少各種資源浪費(fèi)，節(jié)省人力、物力成本，提高工作效率，加快工程進(jìn)度，具有明顯的可行性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，在設(shè)計(jì)理念上充分體現(xiàn)了工程、鉆井、生產(chǎn)一體化融合的理念，同時(shí)，注重人員保護(hù)和環(huán)境保護(hù)，體現(xiàn)以人為本和綠色發(fā)展的科學(xué)發(fā)展理念，并兼顧各相關(guān)方在不同階段的需求，具備較高的應(yīng)用價(jià)值，在海洋工程領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用。