渤海海域邊際油田試采外輸方案比選

陳 衛,呂國森

(1.中海油能源發展采油服務公司,天津 300452；2.北京高泰深海技術有限公司,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1,呂國森2

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

考慮到邊際油田開發的戰略意義及經濟性，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大一部分位于邊際油田[1]中,開發這些油田具有極其重要的戰略意義[2], 能夠降低我國能源對外依存度，保持國家能源獨立和能源安全。外輸是整個邊際油田試采過程非常重要的環節[3]，經濟性是試采外輸方案首要考慮因素，尤其是在當前油價低迷的環境下；同時，外輸方案必須在技術上安全可靠，能夠保證外輸作業安全進行。以“海洋石油162”為依托平臺，開展多種外輸方案對比[3-4]，經過比選確定最優化方案。

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的海上設施(見圖1)，可以進行試采、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提供準確的參數，確認海上油田的商業價值，減少海上油田的開發風險。該平臺設計使用年限25年，定員73人，最大作業水深40 m，井口作業設備最大提升能力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，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量較低，采用載重量為5 000 t穿梭油船作業。

外輸油船的主要技術參數見表1。

表1 外輸油船主要技術參數

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。系泊系統具有風向標效應，能夠適應更惡劣海況，操作方便，系統安全性高。該方案中存在油水滑環、安全閥等機械與液壓設備，初始投資和后期維護費用都很高[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。系泊系統不具備風向標效應，安全性能較好。由于存在水下管線，初始投資和維護成本較高。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，初始投資和維護費用大為降低。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。該方案在國內已經有應用實例[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，外輸作業時由一艘拖輪進行尾部拖帶，具有一定的風向標效應。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，投資成本進一步降低，但是錨鏈與平臺連接處需要特殊設計，存在一定的風險。見圖7。

圖7 方案5 平臺系泊+漂浮軟管+拖船

3 方案比選

從經濟性角度考慮，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附近進行系泊作業。

現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和打撈技術，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生塑性變形，對于作業安全不利。

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。系泊系統參數見表3。

表3 系泊系統參數

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

5 結論

針對邊際油田試采外輸開展了方案比選研究，研究發現方案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更為安全快捷，應作為最優方案。

針對方案4的水動力分析證明，該方案能夠在極限作業海況進行安全作業。

[1] 張麗娜.探討邊際油田開發技術現狀與對策[J].化工管理,2015,36:80.

[2] JEAN F. Giannesini,C.Virondaud,胡淑,常銀,王美萍,宋承毅.邊際油田開發戰略的重要性和技術的挑戰性[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.

[4] 金向東.適宜邊際油田開發的系泊方案[J]. 油氣田地面工程,2010(9):79-80.

[5] 冷述棟.CALM系泊系統動力響應分析[D].大連理工大學,2013.

[6] 馮勝.兩點系泊外輸系統在海洋石油開發運用中關鍵因素研究[J].中國石油和化工標準與質量,2012(12):138-139.

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

[8] 周維洪.兩點系泊外輸系統在海洋石油工程開發中的應用及優化分析[D].東營：中國石油大學(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(1972—)，男，學士，工程師

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0046-03

修回日期：2016-08-10

研究方向:項目技術管理

E-mail:chenwei23@cnooc.com.cn