淺海油田注水管道立管安裝方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

李少芳，姜云飛，梁 鵬，龐洪林，王冰月

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459)

淺海油田依托開(kāi)發(fā)中，通常涉及海上平臺(tái)、海底管道及相應(yīng)改造等海上工程設(shè)施。新油田依托老油田注水設(shè)施進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，需要新建相應(yīng)注水海底管道。注水管道包括平管、立管等多個(gè)結(jié)構(gòu)部分。通常平管部分需要在陸地場(chǎng)地進(jìn)行材料預(yù)制、通過(guò)施工船舶進(jìn)行海上安裝。而立管分為本油田新平臺(tái)側(cè)及依托油田平臺(tái)側(cè)，注水管道依托平臺(tái)側(cè)立管及立管卡子部分，通常是在陸地完成建造，通過(guò)船舶運(yùn)輸至海上油田進(jìn)行的海上安裝。但是，存在依托油田也正在陸地設(shè)計(jì)建造而尚未出海的情形，這種情況下如果新油田與依托油田通過(guò)匹配工期，能夠進(jìn)行立管及立管卡子立管及卡子的陸地預(yù)安裝，將會(huì)節(jié)約投資，提高油田經(jīng)濟(jì)效益。而如果工期較為緊張，存在可利舊預(yù)安裝立管尺寸與擬新建注水海管不匹配情形，則需要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)方案比選。

本文以某海上油田開(kāi)發(fā)可行性研究中遇到的立管及立管卡子安裝方案為例，通過(guò)對(duì)可能存在的技術(shù)施工方案進(jìn)行梳理，分析各環(huán)節(jié)投資費(fèi)用的影響因素，建立投資費(fèi)用計(jì)算模型，最終得出技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案。

1 技術(shù)方案

1.1 油田概況

某海上小型油田A距離周邊在生產(chǎn)、在建設(shè)油田距離均在10 km以?xún)?nèi)，且單平臺(tái)可動(dòng)用儲(chǔ)量小，井口數(shù)量較少，因此考慮新建無(wú)人井口平臺(tái)，并依托周邊在生產(chǎn)、在建設(shè)油田的油、水處理設(shè)施進(jìn)行處理并依托周邊現(xiàn)有管線(xiàn)登陸。

由于周邊可依托油田距離不同，且在注水設(shè)施依托方向上存在已經(jīng)在海上生產(chǎn)的老油田以及正在進(jìn)行陸地建造的新油田兩種情形，因此首先針對(duì)不同注水管線(xiàn)及設(shè)施的可行方案進(jìn)行了比選。經(jīng)過(guò)多輪次比選，選定了依托正在陸地進(jìn)行建設(shè)油田B。

工程方案示意圖如圖1所示。油田A通過(guò)依托正在陸地設(shè)計(jì)建造的油田B的WHPB平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，新建1座WHPA無(wú)人井口平臺(tái)，一條從新建WHPA平臺(tái)至在建設(shè)WHPB平臺(tái)海底混輸管道，一條在建設(shè)WHPB平臺(tái)至新建WHPA平臺(tái)海底注水管道，一條新建WHPA平臺(tái)至在建設(shè)WHPB平臺(tái)間海底電纜，并對(duì)在建設(shè)WHPB平臺(tái)及在生產(chǎn)CEPA平臺(tái)進(jìn)行適應(yīng)性改造。

圖1 工程方案示意圖

1.2 注水海底管道施工

海洋工程界根據(jù)海洋結(jié)構(gòu)物作業(yè)水深不同，區(qū)分為了淺水系統(tǒng)(水深小于300米)、深水系統(tǒng)(水深介于300米至3000米之間)和超深水系統(tǒng)(水深大于3000米)。本文中所研究的注水海水管道屬淺水系統(tǒng)。

海底管道根據(jù)輸送介質(zhì)分類(lèi)，可分為原油管道、天然氣管道、注水管道、混輸管道等。

我國(guó)多數(shù)海上油田采用注水驅(qū)油作為產(chǎn)能建設(shè)重要手段[1]。注水海底管道通常包括平管段、立管(含飛濺區(qū))、膨脹彎、彎頭、法蘭、混凝土壓塊等部分，平管段根據(jù)其功能需求還可能涉及混凝土配重層、防腐涂層、腐蝕檢測(cè)設(shè)備等[2-3]。注水海底管線(xiàn)如果全部在海上施工，通常需要首先進(jìn)行陸地預(yù)制，然后進(jìn)行平管段海上拖航、立管及立管卡子吊裝、膨脹彎吊裝、清管試壓、后挖溝、混凝土水泥壓塊等多個(gè)施工步驟[4-5]。

1.3 立管施工方案

立管作為連接海底管道平管段之后的膨脹彎，進(jìn)而與平臺(tái)上工藝管線(xiàn)的一種重要結(jié)構(gòu)形式，在淺水油氣田開(kāi)發(fā)工程中被廣泛使用，同時(shí)對(duì)海上施工要求也較高。根據(jù)連接方式不同，通常分為水下法蘭連接和整體立管連接。水下法蘭連接方式，指的是平管、膨脹彎、立管之間采用法蘭連接，立管和膨脹彎分別進(jìn)行預(yù)制，然后在水下通過(guò)法蘭將三者進(jìn)行連接。立管安裝包括甲板預(yù)制、立管起吊、立管就位、安裝等步驟。對(duì)于依托平臺(tái)是舊平臺(tái)且沒(méi)有預(yù)留立管卡子的情況，在安裝立管前，需提前完成立管卡子的安裝，根據(jù)具體施工條件的不同，可能包括搭建腳手架、清除卡子設(shè)計(jì)位置附件油漆及海生物、起吊、就位、焊接、檢驗(yàn)、拆除腳手架等部分步驟。

本研究中，按照油田A注水量等技術(shù)指標(biāo)核定，僅需要建設(shè)新建6寸單層注水海底管道。而目前在建設(shè)的油田B的平臺(tái)WHPB正在陸地建造中，由于工期緊張，無(wú)法等待油田A新建的WHPA平臺(tái)的注水管道立管建造完成實(shí)施陸地預(yù)安裝，僅可通過(guò)利用現(xiàn)有庫(kù)存的8寸立管實(shí)施提前陸地的預(yù)安裝，否則就只能將安裝立管的卡子先進(jìn)行陸地安裝以盡量減少海上安裝工期，降低費(fèi)用。因此就存在以下2種海管尺寸與立管及立管卡子施工方案的綜合方案比選。

情形一，選用滿(mǎn)足油田A實(shí)際需求的6寸海管，僅將依托平臺(tái)側(cè)安裝立管的卡子進(jìn)行陸地預(yù)安裝，未來(lái)待新建海底管道出海施工時(shí)，再進(jìn)行依托WHPB側(cè)的立管及立管卡子海上后安裝施工。

情形二，與現(xiàn)有庫(kù)存8寸立管相匹配，進(jìn)行依托平臺(tái)側(cè)8寸立管及立管卡子陸地預(yù)安裝以節(jié)約未來(lái)海上立管后安裝費(fèi)用，同時(shí)平管段尺寸從6寸調(diào)整為8寸。

情形三，由于工期無(wú)法匹配，僅陸地預(yù)安裝立管卡子，未來(lái)待新建海底管道出海施工時(shí)，再進(jìn)行依托WHPB側(cè)的立管海上后安裝施工。

具體施工方案對(duì)比及前提如表1所示。

表1 立管及立管卡子施工方案對(duì)比

2 不同立管方案下注水海管投資費(fèi)用影響因素分析

根據(jù)不同立管實(shí)施方案，注水管道整體投資費(fèi)用會(huì)有相應(yīng)差異。注水海管投資費(fèi)用主要涉及三部分，材料費(fèi)、預(yù)制費(fèi)以及海上安裝費(fèi)。材料費(fèi)主要受鋼材價(jià)格及鋼材重量影響，而鋼材重量則受海管尺寸、海管壁厚、海管長(zhǎng)度等決定。預(yù)制費(fèi)主要受有無(wú)防腐涂層、保溫、配重，以及預(yù)制管材的規(guī)格和長(zhǎng)度等影響。海上安裝則受到船舶單價(jià)、施工天數(shù)、人工、耗材等綜合影響，主要施工費(fèi)用涉及管線(xiàn)鋪設(shè)前后勘察、動(dòng)復(fù)員、裝船固定、運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)及返航、平管段鋪設(shè)、膨脹彎安裝、立管及立管卡子海上安裝、清管試壓、排水干燥、后挖溝、水泥壓塊、卸船清駁等。

本研究中的渤中某淺海油田為依托開(kāi)發(fā)，注水管線(xiàn)長(zhǎng)度為8 km，按照海管尺寸不變海上后安裝立管及卡子、增大海管尺寸利舊陸地預(yù)安裝立管及卡子、海管尺寸不變僅陸地預(yù)安裝卡子三種情形，需分別進(jìn)行計(jì)算。

表2 不同立管方案下注水海管投資差異影響因素對(duì)比

根據(jù)渤中某淺海油田8 km注水海管技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，最終得出方案1投資費(fèi)用最高，方案2與方案3投資費(fèi)用基本持平。若以方案1投資費(fèi)用為基礎(chǔ)，則方案2投資費(fèi)用約為方案1的88%，方案3投資費(fèi)用約為方案1的90%。

總體來(lái)看，能夠利用現(xiàn)有立管庫(kù)存進(jìn)行立管及立管卡子陸地預(yù)安裝是具有明顯優(yōu)勢(shì)的，而類(lèi)似本例中需要更改平管段尺寸、工期可能無(wú)法完全匹配只能進(jìn)行立管卡子陸地預(yù)安裝的情況，則需要具體情況具體分析。

3 結(jié) 論

注水管道立管安裝方案會(huì)影響海上油氣田工程設(shè)施投資費(fèi)用。在具體的工程設(shè)施施工方案比選中，應(yīng)充分考慮立管安裝施工方案的比選，盡可能降低投資費(fèi)用，促進(jìn)海上油田經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。結(jié)合淺海油田注水管道安裝施工特點(diǎn)，梳理立管安裝方案可能對(duì)投資費(fèi)用的影響，分析不同立管施工方案投資費(fèi)用差異，作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選的基礎(chǔ)。