海上“蜜蜂式”開發邊際油田原油外輸方案現狀分析及優化思路

江 城，李 勇

(中海油能源發展股份有限公司天津分公司 天津300452)

1 “蜜蜂式”開發模式

海上邊際油田的“蜜蜂式”開發模式是指通過移動式采油設施進行海上小油田的開發，移動式采油設施可以在多個油田重復利用，從而有效降低油田開發投資。下面以渤海某個采用“蜜蜂式”開發的在生產油田為例介紹其開發方案，該油田的主要開發設施為：隔水套管支撐井口+移動式采油平臺+5,000,t級穿梭油輪(見圖 1)，井口區通過棧橋與移動式采油平臺相連，各種管線和電纜敷設在棧橋上，井底物流通過管線輸往移動式采油平臺，進行油氣水處理、原油儲存及外輸，原油通過軟管外輸至穿梭油輪，再由穿梭油輪運至碼頭收油終端。

圖1 “蜜蜂式”開發模式示意圖Fig.1 Bee development model

2 “蜜蜂式”開發模式原油外輸方案現狀分析

2.1 兩點系泊原油外輸方案簡介

采用“蜜蜂式”開發的油田一般通過穿梭油輪進行海上原油的輸送，首先需要解決穿梭油輪的系泊問題，然后再據此設計外輸系統方案。如圖 1所示的開發方案，外輸作業時，穿梭油輪通過兩點系泊系統錨泊于移動式采油平臺的一端，由漂浮軟管與移動式采油平臺連接外輸。兩點系泊裝置主要由船端摩擦鏈、主系泊纜、浮筒端摩擦鏈、浮筒、水下系泊鏈、樁錨構成(見圖 2)。移動式采油平臺舷側設有外輸滾筒，用于漂浮軟管的收放(見圖3)。

圖2 兩點系泊系統布置圖Fig.2 Two points mooring system

圖3 外輸滾筒及漂浮軟管Fig.3 Transportation drum and flotation hose

相對傳統的單點系泊、靠船墩系泊等方式，兩點系泊具備系統組成簡單、造價低的優點，有效促成了海上邊際油田“蜜蜂式”開發模式的形成，也是目前渤海邊際油田“蜜蜂式”開發的首選外輸方案，但在實際生產中發現該方式也存在油輪靠離泊作業時間長、受天氣影響大等局限性。

2.2 兩點系泊原油外輸方案現狀分析

兩點系泊原油外輸作業流程為：穿梭油輪在拖輪配合下先進行艏纜連接，然后進行艉纜連接，完成兩點系泊后，拖輪將采油平臺的外輸軟管送至穿梭油輪，穿梭油輪吊裝并連接外輸軟管，進行原油外輸，輸完油后進行外輸軟管的掃線作業，采油平臺收回外輸軟管，穿梭油輪解纜駛離油田，外輸作業結束。

兩點系泊系統的成功應用有效解決了渤?！懊鄯涫健遍_發油田的原油外輸問題，有效降低了邊際油田的開發成本，但在實際生產中也發現一些局限性：穿梭油輪系泊作業耗時較長，需要兩條拖輪協助，作業風險較高；外輸作業的環境條件要求高，易受天氣影響造成壓產。

3 “蜜蜂式”開發模式原油外輸方案優化思路

3.1 優化思路概述

目前國內外廣泛使用的海上原油外輸系統主要包括多點系泊系統和單點系泊系統。多點系泊系統采用多個浮筒將油輪系泊(見圖 4)；單點系泊系統包括懸鏈浮筒式單點系統、塔式單點系統、單錨腿系泊系統等，其中懸鏈浮筒式單點系統(Catenary Anchor Leg Mooring，CALM)技術最成熟，運用最普遍(見圖 5)。

圖4 多點系泊系統Fig.4 Multi-point mooring system

圖5 懸鏈浮筒式單點系統(CALM)Fig.5 CALM system

上述系統可滿足大型油輪的系泊要求，而對于“蜜蜂式”開發的海上邊際油田，原油外輸量相對少，通常采用 5,000,t左右的油輪。下面以多點系泊、單點系泊、取消系泊裝置(應用動力定位技術)三方面為出發點，進行“蜜蜂式”開發模式原油外輸系統優化思路分析。

3.2 多點系泊系統優化思路

除了常規生產油田，移動式平臺還會用于試采作業、臨時生產作業，作業周期短，為外輸作業建造專門的系泊裝置，并且短期內就要棄置，在經濟性上顯得不合適。為此，根據作業性質，可以讓穿梭油輪艉部與平臺系泊，艏部拋大抓力錨(見圖 6)，根據環境條件選擇艏錨的數量(單錨或者雙錨，圖 6所示為雙錨)，平臺與油輪之間通過漂浮軟管連接進行原油外輸。分，是一個能控制船舶精確位置的閉環調節系統，由計算機對采集來的環境及位置參數進行計算，自動控制各推力器的推力大小，靈活控制船舶位置和艏向，環境適應性更高(見圖 8)。動力定位系統根據不同冗余度分為 3個等級，由低到高分別為：DP1、DP2、DP3，經論證比選，針對海上 5,000噸級的穿梭油輪，等級選用DP2最合適。

圖6 雙錨雙纜系泊Fig.6 Two anchors and two ropes system

3.3 單點系泊系統優化思路

傳統的單點系泊原油外輸系統(如 CALM)含有液體旋轉接頭、水下軟管和管匯等部件，系統造價昂貴，且維護成本高，主要用于海上大型的輸油終端，系泊大型儲油輪，如果用于海上小型邊際油田的開發，在經濟性上很難滿足。根據文獻顯示，針對邊際油田的開發，目前已有了簡化的單點系泊系統的研究成果，即單浮筒系泊系統(見圖 7)。該項單浮筒系泊技術針對渤海試采作業的外輸進行研究，外輸期間，始終需要拖輪的輔助定位。

圖7 單浮筒系泊系統Fig.7 Single float bowl mooring system

3.4 動力定位穿梭油輪優化思路

通過多點系泊系統進行系泊的油輪，船向固定，不具備風向標效應，而單點系泊系統具備風向標效應，因此環境適應性強。上面介紹的多點系泊系統及單點系泊系統的優化思路，均是在傳統系泊技術的基礎上，簡化系泊系統的設計，降低系統的建造及維護成本?！懊鄯涫健遍_發模式的優勢在于其移動性，海上固定設施應盡可能地減少，從而降低初始開發投資及生產周期結束時的棄置費用，因此考慮運用動力定位穿梭油輪，不需要建立專門的系泊裝置，將會更加突出“蜜蜂式”開發的特點。

如今船舶動力定位技術成熟，廣泛應用于國內外海洋工程領域，動力定位是使船舶精確定位的技術，不借助傳統的錨泊技術，而是通過自身推進器推力，能夠使船舶自動地保持固定位置或預定位置。船舶動力定位系統通常包含測量、控制以及推進器3個部

圖8 動力定位系統框圖Fig.8 Block diagram of dynamic positioning system

4 結 語

“蜜蜂式”開發模式有效促進了海上小油田的開發，該模式采用可移動采油設施，設施可以重復利用，尤其是孤立小油田，用 3～5年的時間，把地下資源開采出來，然后再到另一個油田繼續生產，如此往復，類似于蜜蜂采蜜。利用動力定位穿梭油輪進行移動式采油平臺的原油外輸，不需要固定的系泊設施，最能體現“蜜蜂式”的移動性。根據市場調研，目前國內的小型動力定位穿梭油輪資源尚且不足，海上邊際油田開發是一項系統工程，需要創新的技術、配套的裝備為其做支撐，小型動力定位穿梭油輪應有廣闊的市場應用前景，而“移動式采油平臺+動力定位穿梭油輪”的方式會更加促進“蜜蜂式”開發模式的應用推廣。

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