標準化設計在渤海油氣設施定型中的研究與應用

戴國華，劉英憲，張博*，龐洪林，劉英雷，張鑫

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.中國石油大學(北京) 石油工程學院，北京 102249)

0 引言

“十四五”以來，隨著國內油氣資源需求的日益迫切和海上油氣田開發工程項目的日趨增多，其項目能否經濟、高效開發的關鍵在于計劃進度控制、成本控制和質量控制[1]。多年的實踐證明，海上油氣設施標準化設計是有效實施“三大控制”、實現經濟有效開發海上油氣田的關鍵所在。同時，基于標準化模式所設計的油氣設施定型方案具有節約研究設計工時、縮短采辦周期、集成化儲備設計與建造經驗的作用，能夠在降低海上工程項目開發成本、縮短建造周期以及實現油氣田規?；蛥^域化開發等方面發揮重要作用[2]。

本研究通過標準化設計研究確定出適用于渤海海域環境和開發特點的組塊系列定型方案、導管架系列定型方案，并實現渤海油田2021年以來6個已實施的油田開發項目凈現值提升超5 000萬元、凈現值提升率達2.5%的良好效果[3]。在此基礎上總結、提升出一套成熟的標準化設計流程，為更多在建及待建工程項目帶來巨大社會和經濟效益。

1 標準化研究基礎

1.1 標準化設計思路

海上平臺傳統設計方法往往存在設計周期長、成本高、可重復性低等缺點，嚴重影響著海洋石油勘探開發效率，而通過標準化設計方法開展的平臺設計能夠大幅降低傳統設計方式帶來的制約。

海上設施標準化設計指在海域水深、水文、土壤等環境條件相似的基礎上，針對建造規模、工程參數相近的海上平臺，運用標準化設計流程、設計規范和組件，開展設計、采辦、建造安裝的過程。這可實現平臺結構、流程、布置、設備選型、配管設計等方面達到統一化，并實現高速高效和更低成本開發海上油田[4]。

本研究以標準化設計為基礎，通過對渤海油田153座典型在役平臺設計資料、生產現狀進行梳理、統計，開展工程樣本分析、油氣處理系統分析、輔助系統分析。并綜合考慮智能化需求、電力依托需求、增儲上產需求及鉆完井優快實施等需求，確定出4系列11類型平臺定型需求，如表1所示。

表1 渤海油田平臺定型需求參數表

1.2 標準化設計基礎

在確定平臺定型需求的基礎上，開展包含結構、工藝、機電儀等全專業標準化設計，優先固化適合常規注水開發油田的定型方案。并按照“邊研究、邊應用、邊完善”的原則，綜合考慮適應未來五年以上油田整體開發的需求，如油藏產量規劃指標、未動用儲量動用方向、邊際油田開發策略及岸電項目接入等，確定出一套適用于渤海油田的組塊系列定型方案和導管架系列定型方案。同時，研究潛山型油氣田工藝流程，形成適用于潛山油氣田的平臺定型。但熱采、注聚、低滲等非常規油氣田開發由于對處理工藝有特殊要求，無法套用常規定型處理方式，不在流程標準化適用范圍內。

通過開展上述研究，對標準化設計流程也做了進一步提升，升級完善了渤海常規注水開發油田的中心平臺、井口平臺及潛山油氣田的油氣水處理機公用系統標準化流程；配合組塊定型制定出4檔油氣處理定型系列、生產水/注水處理定型系列及公用配套方案。

2 海上設施定型標準化設計研究成果

2.1 組塊系列化定型研究

基于地質油藏、鉆采、工程的交互協同原則，針對工藝、總圖、結構、機械、電器、儀控等專業的標準化需求，開展組塊系列化定型研究。

工藝。基于標準化油氣水處理流程，依據已發布的通用油氣水、公用處理設備規格，選取處理系統，并參考不同儲層油品性質、置換壓井等需求，進行如計量加熱器、外輸加熱器等設備設施選配。

總圖。基于非棧橋連接工況，在充分考慮經濟性的基礎上，各定型平臺可適應系統類型適度可變，井槽間距優先滿足92系列或同等能力鉆井船作業要求，無人井口平臺充分考慮智能化需求。

結構。以不改變施工資源為前提，為中心平臺組塊結構設計考慮對應的適應性調整措施；各型平臺不可超越重量估算原則。

機械。根據標準化系列化規格配置各平臺吊機；根據工藝提出的熱負荷需求配置相應的熱站及設置備機。

電氣。電潛泵電量按單井120 kW設計；中心平臺設置無功補償裝置，井口平臺暫不考慮無功補償；單獨設置的大型變頻器房間需布置水泵變頻器。

儀控。中控室按最大中控系統規模規劃房間面積，井口控制盤系列化按最大井數提出公用控制模塊能力需求和單井控制模塊空間需求。

綜合以上研究，制定出滿足渤海油田海上設施需求的標準化組塊系列定型方案：基于平臺主定型5型，共9個組塊定型系列，如表2所示。

表2 渤海油田標準化組塊系列定型方案表

2.2 導管架系列化定型研究

以匹配組塊系列定型為基礎，根據組裝式導管架工作思路，以滿足渤海海上油氣田開發項目可行性研究深度為標準，設計出與5型平臺主定型方案相匹配的導管架系列定型方案，如表3所示。該方案實現了結構設計工作由傳統的可研階段導管架設計向可研階段導管架選型的工作模式升級，僅需根據導管架支腿段和防沉板適應水深需求，增加半跨或一跨水平層，大幅提高設計效率。同時，使后期建造安裝過程更易于管理，提升了總裝效率。

表3 渤海油田標準化導管架系列定型方案表

3 標準化定型在渤海油田的應用

基于標準化設計的海上油氣設施定型已在渤海油田“十四五”期間平臺設計中得到充分應用，據統計2024—2025年計劃投產的開發項目中，標準化設計的組塊系列定型適應性大于80%，導管架系列定型適應性大于90%，其具有適用于無人井口平臺、有人井口平臺、中心平臺的完整類型，以及滿足鉆井、油水處理、天然氣處理與集輸的齊全功能，并能夠適用于小區塊獨立開發、分散區塊聯合開發、老區塊提液開發、后期擴展等多類場景[5]。

該模式在渤海重點項目設計中的廣泛應用，部分應用成果如表4所示，充分體現了研究過程中地質油藏、鉆采、工程、經濟的協同工作成效，促進了管理決策優化及渤海油田的整體開發。

表4 標準化定型方案在渤海部分油田應用情況表

以SZ36-2油田開發項目標準化設計為例，采用標準化設計，預計“有項目-無項目”的經濟效益為1 801萬元，如表5所示。標準化平臺結構增強，為生產階段外掛井槽提供空間與便利，預計可減少后期外掛井槽結構及安裝費1 572萬元，如表6所示。

表5 SZ36-2油田開發項目標準化設計綜合效益分析表

表6 SZ36-2油田開發項目外掛井槽標準化設計優化前后綜合效益分析表

4 結語

本研究基于渤海海域開發特點及渤海典型在役平臺為樣本，以標準化設計為主要方法，開展海上油氣設施定型研究，設計出組塊系列定型方案及導管架系列定型方案。

設計平臺組塊主定型5套，共9個組塊系列，可滿足不同儲量規模、開發井數、處理能力的需求；

設計導管架系列定型6套，可滿足不同組塊定型、海域海況、擴展預留及可研階段充分選型的需求；

基于標準化設計的海上設施定型方案已在渤海20余個平臺設計與建造中得到應用，實踐證明該模式能夠起到加快勘探開發一體化、提高采辦與建造安裝效率、提升油氣田全生命周期經濟效益的顯著效果。