海上油氣田開發鉆井平臺經濟性選型研究

黃彥

摘 ? ? ?要：隨著海洋油田開發從淺海走向了深海，鉆機制造商生產了各式各樣的海洋鉆井平臺，那么在同一水深不同平臺都能鉆井的情況下如何選擇最經濟的鉆井平臺就成了一個問題。本文從海洋鉆采設備介紹開始著重介紹了固定式鉆井平臺中的樁基式導管架平臺、順應塔式平臺，移動式平臺的自升式平臺、半潛式平臺、鉆井船等各類海洋鉆井平臺及其優缺點和工作水深范圍，并對主流鉆井平臺進行了歸類;之后利用Questor軟件建模，通過不同平臺單井投資的對比達到鉆井平臺優選的目的，從而從經濟性角度出發闡述了海上鉆井平臺如何選型并得出鉆井平臺優選模擬計算結果，對海洋鉆井平臺選型有一定指導意義，避免了投資浪費現象。

關 ?鍵 ?詞：海上鉆井平臺;平臺選型;投資估算;questor軟件

中圖分類號：TE52 ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）05-0946-04

Abstract： As offshore drilling have moved from shallow area to deep area， drilling rig manufacturers have produced various offshore rigs， so here comes a question of how to drill economically when different rigs can drill at the same depth. In this paper， various ocean drilling rig platforms， their advantages and disadvantages and the working water depth were introduced， such as the tower platform，the jack-up semi-submersible platform， drilling ship and other kinds of marine drilling platform. Questor software was used to achieve the purpose of drilling platform choosing through the comparison of single well investment of different rig. This paper has certain significance for the selection of the offshore drilling platform and avoiding the phenomenon of investment waste.

Key words： Offshore drilling platform; Platform selection; Drilling investment estimation; Questor software

隨著海洋石油開發從淺水海域向深海的發展，海上鉆井也經歷了從淺海向深水（3 000 m）的發展歷程（如圖1所示）。海洋鉆井存在各式各樣的平臺，經常遇見同一水深各種鉆井平臺都可以工作的情況，那么如何選擇適合的鉆井平臺就是一個需要研究的問題。

1 ?海上鉆井主要平臺介紹

海上鉆井平臺是專門為海上油氣開采設計的鉆井平臺，大體上可分為固定式鉆井平臺和移動式鉆井平臺（船）。

1.1 ?固定式鉆井平臺

固定式平臺是指在海上安裝定位后，不能移動的平臺，是通過永久性的海底基礎安裝在海上的剛性結構，以建立與陸地相似的鉆井、完井作業條件。這種平臺不能移動，再利用率低。固定式平臺由于造價原因其允許經濟極限工作水深通常小于500 m，只能用于淺海油氣田開發。典型的固定式平臺包括適用于100～400 m左右的樁基式導管架平臺，適用于300～500 m的順應塔式固定平臺。

1.1.1 ?樁基式導管架平臺

最早出現的樁基式固定式平臺作用類似于重力式平臺，它也是靠自身重力座于海底，是由插入海底的樁基作為主要支撐的鋼腿，在樁基上部有一個連接的鋼制平臺，通常在上部平臺部分具有生產、鉆井等功能，是一個綜合性平臺。典型樁基導管架平臺如圖2所示。

1.1.2 ?順應塔式平臺

順應塔式平臺又叫柔性平臺，它也是導管架平臺的一種，是指在海油環境荷載作用下平臺可以圍繞支點在允許的范圍內做一定角度的順應擺動。順應塔平臺的樁腿不像樁基式導管架那么多，該平臺樁基主要有一個。這種平臺上部類似于樁基式固定平臺，具有集油、鉆井功能。順應塔的制造技術較導管架復雜許多，造價也高很多，目前世界上建成超過500 m的順應塔式平臺僅四座。典型順應塔式平臺見圖3所示。

1.2 ?移動式鉆井平臺

移動式鉆井平臺是指在完成鉆井工作以后可以通過拖船或者自身動力移動的平臺。主要包括自升式、半潛式、鉆井船（或浮式鉆井平臺）。

1.2.1 ?自升式鉆井平臺

自升式鉆井平臺是典型的移動式平臺，目前應用廣泛，多適應于100 m左右的淺海油田鉆井作業。該類平臺由一個甲板式平臺和三到四個升降樁腿組成。鉆完井以后可以移走，且其樁腿如設計過長，從應力角度而言易于失穩，故其工作水深一般不超過150 m。

1.2.2 ?半潛式鉆井平臺

半潛式平臺大類上分類為移動式平臺，該類型平臺下部為沉墊浮箱，中部是支撐立柱，上部為鉆井平臺，根據浮箱內水量的多少決定平臺吃水的深淺。該平臺特點是在可以在深水鉆井且移動方便。目前最新一代該類型平臺鉆井深度已達3 000 m，中國也生產了工作水深3 000 m的半潛式平臺海洋石油981號、 982號深水鉆井平臺。大部分半潛式平臺也具有集油、處理、鉆井功能。因此，甲板面積較大。

1.2.3 ?鉆井船

鉆井船克服了自升式平臺工作水深的限制，運移性好，自航速度快，工作水深大，適用海域較廣;其缺陷是工作穩定性較差，必須采取多種措施減少船體升沉、搖擺和橫向運動。多用做深水探井或者圈閉打井數較少的油氣田開發，鉆井船不像別的平臺一樣既有集輸功能又有鉆井功能，鉆井船只能用做鉆井。

根據對上述平臺介紹進行總結得出，海洋鉆井平臺中的主流平臺依次是一體化導管架平臺、自升式平臺、半潛式平臺、鉆井船，頭一個為固定平臺，后三種為移動鉆井平臺，如圖7所示。典型固定式鉆井平臺模型圖見圖8，典型移動式鉆井平臺模型圖見圖9。

2 ?海上油田鉆井平臺優選

在海上油田開發過程中多種鉆井平臺都能滿足鉆井能力的條件下，影響鉆井平臺選擇的最主要因素是經濟性。因此假設多種平臺都能滿足鉆同一水深鉆井的時候，通過對比不同平臺的單井鉆井投資就可以優選出最經濟的鉆井平臺。

2.1 ?鉆井平臺優選方法

本文是以QUE$TOR軟件為基礎來達到比選平臺的目的。QUE$TOR軟件是目前全球大石油公司在油田開發過程中計算工程投資估算的主要軟件，該軟件數據庫具有全球在產盆地油氣田地下和地表特征數據庫，并不定期更新，用戶通過修改項目輸入值對項目進行建模，該軟件具有鉆井模擬模塊，地面工程投資模擬模塊，按照水深條件不同，對不同海上油田鉆井平臺單井投資進行模擬得出不同平臺的單井投資。得出單井投資模擬結果后在同一水深條件下通過分析和對比單井投資，對鉆井平臺進行優選，從而實現經濟效益最大化，同一水深下單井投資最小的平臺既為最合適的鉆井平臺。

2.2 ?鉆井平臺優選計算分析輸入參數

初始建模參數，以作業水深作為可變值、通過選擇典型固定式鉆井平臺（導管架）、自升式、移動式鉆井平臺（半潛式）計算出單井投資后進行分析，典型模型地質開發類參數輸入參數見表1。

輸入地質開發類參數后鉆井輸入參數，主要有鉆機類型、水深、井深、井眼軌跡、油藏是否含酸性氣體等參數模擬不同鉆機鉆井投資，見圖10。

2.3 ?鉆井平臺優選模擬計算結果

通過以上輸入參數對不同鉆井平臺在不同水深的單井投資指標進行對比，對同一水深情況下進行鉆井平臺優選，優選結果見圖11。

2.4 ?海上鉆井平臺優選結果

通過以水深為橫坐標，單井投資為縱坐標，繪制出了典型鉆井平臺優選圖，對圖10分析得出結論：

（1）水深在10～200 m，自升式平臺經濟性更好，導管架平臺次之。如該類水深選用半潛式平臺鉆井，投資遠大于自升式平臺。

（2）水深在200～400 m，選擇固定導管架平臺鉆井，相對半潛式或者鉆井船而言，固定平臺鉆井更加及經濟，由于沒有大水深的自升式鉆井平臺出現，所以大規模開發宜選用固定式鉆井平臺。

（3） 對于深水水域鉆井，選用工作水深400～3 000 m之間的半潛式鉆井平臺或鉆井浮船。如水深超過500 m，使用導管架式平臺單井投資超過半潛式平臺投資。

另外通過已經實際發生的海上典型項目單井投資與典型鉆井平臺優選曲線模擬計算的結果進行對比，驗證了該曲線的正確性。

3 ?結 語

（1）本文介紹了各類海洋鉆井平臺的適用范圍，并對各類平臺特點進行了分析，歸納了現有主流鉆井平臺的類型。

（2）從經濟性方面出發，利用Questor$軟件進行了建模，并分析得出了適應不同水深相適應的平臺優選結果，為鉆井平臺經濟性選型提供了一定的幫助。

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