陳 衛(wèi),呂國森

(1.中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司,天津 300452；2.北京高泰深海技術(shù)有限公司,北京 100029)

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渤海海域邊際油田試采外輸方案比選

陳 衛(wèi)1,呂國森2

(1.中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司,天津 300452；2.北京高泰深海技術(shù)有限公司,北京 100029)

考慮到邊際油田開發(fā)的戰(zhàn)略意義及經(jīng)濟(jì)性，同時兼顧操作性和安全性，以“海洋石油162”為依托平臺，開展外輸方案比選，確定最優(yōu)化方案。

邊際油田；試采；外輸

目前我國已探明的石油儲量有相當(dāng)大一部分位于邊際油田[1]中,開發(fā)這些油田具有極其重要的戰(zhàn)略意義[2], 能夠降低我國能源對外依存度，保持國家能源獨(dú)立和能源安全。外輸是整個邊際油田試采過程非常重要的環(huán)節(jié)[3]，經(jīng)濟(jì)性是試采外輸方案首要考慮因素，尤其是在當(dāng)前油價低迷的環(huán)境下；同時，外輸方案必須在技術(shù)上安全可靠，能夠保證外輸作業(yè)安全進(jìn)行。以“海洋石油162”為依托平臺，開展多種外輸方案對比[3-4]，經(jīng)過比選確定最優(yōu)化方案。

1 平臺概況

“海洋石油162”是一座四樁腿的海洋自升式試采、修井一體化平臺，是一種專門用于試采作業(yè)的海上設(shè)施(見圖1)，可以進(jìn)行試采、稠油輔助試采、原油處理、原油/污油水儲存和外輸，并具備井口回接、井口支持、修井、棄井等功能，可以為海上油田開發(fā)提供準(zhǔn)確的參數(shù)，確認(rèn)海上油田的商業(yè)價值，減少海上油田的開發(fā)風(fēng)險。該平臺設(shè)計(jì)使用年限25年，定員73人，最大作業(yè)水深40 m，井口作業(yè)設(shè)備最大提升能力1 580 kN。

圖1 “海洋石油162”外觀示意

2 外輸方案

試采海域水深約15 m，外輸極限條件為7級風(fēng)，波浪有義波高2.1 m，周期5.4 s，表層流速為1 m/s。邊際油田試采過程中產(chǎn)量較低，采用載重量為5 000 t穿梭油船作業(yè)。

外輸油船的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 外輸油船主要技術(shù)參數(shù)

可采用的試采外輸方案有如下幾種。

1)方案1。CALM Buoy+水下管線+漂浮軟管。該方案由CALM Buoy、水下管線、漂浮軟管、水下管匯、錨鏈、抓力錨組成。系泊系統(tǒng)具有風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，能夠適應(yīng)更惡劣海況，操作方便，系統(tǒng)安全性高。該方案中存在油水滑環(huán)、安全閥等機(jī)械與液壓設(shè)備，初始投資和后期維護(hù)費(fèi)用都很高[5]。見圖2。

圖2 方案1 CALM Buoy+水下管線+漂浮軟管

2)方案2A。CBM(3)+水下管線+軟管。該方案由浮筒(3個)、水下管線、軟管、錨鏈、重力塊、抓力錨組成。系泊系統(tǒng)不具備風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，安全性能較好。由于存在水下管線，初始投資和維護(hù)成本較高。見圖3。

圖3 方案2A CBM(3)+水下管線+軟管

3)方案2B。CBM(3)+漂浮軟管。與方案2A相比，方案2B用漂浮軟管替代了水下管線、管匯和軟管，初始投資和維護(hù)費(fèi)用大為降低。見圖4。

圖4 方案2B CBM(3)+漂浮軟管

4)方案3。CBM(2)+漂浮軟管。該方案由浮筒(2個)、漂浮軟管、錨鏈、吸力錨組成。該方案在國內(nèi)已經(jīng)有應(yīng)用實(shí)例[6-7]。見圖5。

圖5 方案3 CBM(2)+漂浮軟管

5)方案4。CBM(1)+漂浮軟管+拖船。該方案由浮筒(1個)、漂浮軟管、吸力錨組成，外輸作業(yè)時由一艘拖輪進(jìn)行尾部拖帶，具有一定的風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)。相比于方案2和方案3，本方案投資成本更低。見圖6。

圖6 方案4 CBM(1)+漂浮軟管+拖船

6)方案5。平臺系泊+漂浮軟管+拖船。該方案用平臺的樁腿作為錨點(diǎn)，投資成本進(jìn)一步降低，但是錨鏈與平臺連接處需要特殊設(shè)計(jì)，存在一定的風(fēng)險。見圖7。

圖7 方案5 平臺系泊+漂浮軟管+拖船

3 方案比選

從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，方案1投資最大，不適合邊際油田試采外輸。

從安全性角度考慮，方案5會對平臺樁腿造成額外載荷，風(fēng)險性高，不適于采用。

從操作角度來看，油船在正式接收平臺原油外輸前，需要由拖船進(jìn)行如下工作[8]。

1)系泊纜附帶漂浮引纜打撈并傳送至油船。

2)首纜系泊完畢后，由拖船頂推油船至下一個系泊點(diǎn)附近進(jìn)行系泊作業(yè)。

現(xiàn)場打撈漂浮引纜難度非常大，不僅海況條件苛刻，還要求高超的船舶操控技術(shù)和打撈技術(shù)，順利的情況下打撈一個引纜需要30 min，不順利的情況下需要幾個小時。油船在被頂推的部位通常沒有特殊加固措施，在頂推過程中容易產(chǎn)生塑性變形，對于作業(yè)安全不利。

對比方案2A、2B、3、4，見表2。

表2 不同外輸方案對比

方案4只有一個浮筒，只需打撈一次漂浮引纜，不需要頂推油船，操作安全快捷，是最優(yōu)方案。

4 可行性分析

針對方案4開展極限外輸條件下水動力分析，分析軟件采用Orcaflex。浮筒直徑2 m。系泊系統(tǒng)參數(shù)見表3。

表3 系泊系統(tǒng)參數(shù)

方案4水動力計(jì)算結(jié)果表明，在風(fēng)浪流共線入射情況下，最大的錨鏈張力為467 kN，錨點(diǎn)最大上拔力125 kN，纜繩最大張力453 kN，均滿足安全使用要求。

5 結(jié)論

針對邊際油田試采外輸開展了方案比選研究，研究發(fā)現(xiàn)方案4 CBM(1)+漂浮軟管+拖輪不僅成本低，而且在系泊操作中引纜作業(yè)更為安全快捷，應(yīng)作為最優(yōu)方案。

針對方案4的水動力分析證明，該方案能夠在極限作業(yè)海況進(jìn)行安全作業(yè)。

[1] 張麗娜.探討邊際油田開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀與對策[J].化工管理,2015,36:80.

[2] JEAN F. Giannesini,C.Virondaud,胡淑,常銀,王美萍,宋承毅.邊際油田開發(fā)戰(zhàn)略的重要性和技術(shù)的挑戰(zhàn)性[J].國外油田工程,2000(11):42-46.

[3] 林華春,歷妍.適用于“南海自安裝試采平臺”外輸方案的比選研究[J].船舶,2015(3):48-51.

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[5] 冷述棟.CALM系泊系統(tǒng)動力響應(yīng)分析[D].大連理工大學(xué),2013.

[6] 馮勝.兩點(diǎn)系泊外輸系統(tǒng)在海洋石油開發(fā)運(yùn)用中關(guān)鍵因素研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012(12):138-139.

[7] 王曦,楊光,彭勇,等.兩點(diǎn)系泊系統(tǒng)水動力性能分析[J].船海工程,2011(5):9-12+15.

[8] 周維洪.兩點(diǎn)系泊外輸系統(tǒng)在海洋石油工程開發(fā)中的應(yīng)用及優(yōu)化分析[D].東營：中國石油大學(xué)(華東),2013.

Oil Offloading Proposals Comparison for Marginal Oilfield Pre-production in Bohai Bay

CHEN Wei1, LV Guo-sen2

(1.CNOOC Energy Technology & Service-Oil Production Services Co., Tianjin 300452, China;2.COTEC Offshore Engineering Solutions, Beijing 100029, China)

Considering the strategic significance and economy of the marginal oil field exploitation, the serviceability and safety should be taken into account. Taking HYSY 162 jack-up platform as example, different offloading system proposals were analyzed comparatively to determine the optimal plan for marginal oilfield pre-production.

marginal oil field; pre-production; offloading

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.012

2016-07-10

陳 衛(wèi)(1972—)，男，學(xué)士，工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0046-03

修回日期：2016-08-10

研究方向:項(xiàng)目技術(shù)管理

E-mail:chenwei23@cnooc.com.cn