井口架技术的应用

董立军

井口架技术的应用

董立军

（天津市海王星海上工程技术有限公司，天津300384）

摘要：介绍了一种在南海北部湾海域投产使用的新型简易平台形式——井口架的应用。以涠洲6-8油田的井口架为例，介绍了井口架的结构形式，安装方法，分析了井口架与常规导管架平台相比的优势，并研究了其在边际油田开发中的推广意义。

关键词：井口架；筒形基础；简易平台；边际油田

中国近海海域经过多年的勘探，已经发现了很多中、小型油田，其特点是小块油田多、油田分布广、储量小或原油物性差等，属于边际油田。对于这些边际油田的开发不能按照常规方式，只有采用新技术以降低投资，才具有开发效益。一般浅水边际油田的开发费用中平台的设计建造及安装费用约占整个项目投资的30%，因此降低平台的费用对边际油田的开发非常重要，简化海上平台是开发边际油田的必由之路。世界上一些大的石油公司，无论是在美国的墨西哥湾，在欧洲的北海，还是在东南亚国家海域，为开发海上油气田，都在研制简易平台。世界范围内简易平台形式多种多样，应用较多的有MOSS系列简易平台，LL&E简易平台，SLP简易平台，Sea Horse系列简易平台。在我国，越来越多的油田也采用了简易平台的形式，如渤中3-2油田的隔水套管井口支撑，涠洲11-4油田的新增简易井口平台，涠洲6-8简易井口架等[1-3]。本文主要以涠洲6-8井口架为例介绍井口架这一简易平台的设计、建造及安装，并分析了其与常规导管架平台相比存在的优势，最后研究了井口架在边际油田开发中的推广意义。

1　井口架平台设计

涠洲6-8油田位于南海北部湾海域，水深29.5 m。新建涠洲6-8平台井口架为一无人驻守的四腿简易井口平台，设有五口井，主腿间距为10 m。平台由井口架及主平台两部分组成（图1），井口及采油束设置在井口架上，电力及油气分离设备设置在主平台上，井口架与主平台利用工艺栈桥及刚性水平连接层进行连接。井口架的设计把井口与井口架结构融合到一起，平台设置四根桩腿，每根腿内设置一口井，井口架下部支撑结构的主腿与隔水套管通过灌浆固结，利用主腿内的隔水套管作为结构的桩基础。为了减小结构受到的环境力，将下部支撑结构四根立柱的顶标高设置为水面以下9 m，并通过隔水套管与上部组块相连。下部支撑结构基础为筒形基础加隔水套管，筒基与隔水套管共同为结构提供承载力（图2）。

图1　涠洲6-8平台

图2　井口架

在平台的使用过程中主平台的吊机要覆盖所有井口，井口架的主腿间距不能太大，这使得隔水套管上的桩头力相对较大，井口架在单独作业的情况下只能抵抗50年一遇的环境荷载。而按照设计规定平台的极端环境工况为100年一遇的工况，要使得井口架能够抵抗100年一遇的环境荷载需要对井口架做加强处理[4,5]。由于主平台的结构强度及承载力均有一定的余量，在井口架与主平台之间设置刚性连接，将井口架上的环境荷载传递到了主平台上，这种结构设置可以很好的解决井口架的强度及承载力的问题。

2　井口架海上安装

涠洲6-8平台井口架的海上安装适应了边际油田开发的特点：施工周期短，施工资源简单。井口架海上施工时间为9月中旬至10月底，如不考虑施工期间恶劣天气的影响，整个项目实际施工时间只有20多天。井口架海上安装还实现了单船施工的理想施工模式，大幅度降低了海上施工费用。

井口架的海上安装主要分三部分，这三部分分别为下部支撑结构、隔水套管、上部组块。整个安装过程中主要使用的施工资源有：海澄168自航工程驳，两台250 t履带吊，柴油打桩锤，智能水力压桩机，液压接桩平台。在海上安装中对海澄168自航驳进行了改造，将两台250 t的履带吊安装到海澄168的甲板上，并在履带吊底部设置轨道，使履带吊在驳船上可以自由行走，增加吊装作业的灵活性。

井口架下部支撑结构在驳船上为平躺放置，在吊装下水时要对其进行翻身扶正，下部支撑结构的翻身扶正由两台履带吊合作完成，下部结构扶正后由一台履带吊进行吊装（图3）。对下部支撑结构做简单的改造，将主结构的四根主腿的两端进行封堵，使其在水中能提供浮力，施工中将整个下部支撑结构完全下放到水中，在水下进行翻身扶正作业，通过四根主腿加上筒形基础顶部的浮筒提供的浮力，可实现由单个履带吊来吊装整个结构，解决翻身扶正后的吊装问题。

下部支撑结构吊装下水后利用智能水力压桩机进行筒形基础贯入，待贯入到预定深度后进行隔水套管的打入作业。组块的海上安装利用履带吊吊装组对，并使用液压接桩平台进行焊接连接（图4）。

图3　下部支撑结构安装

图4　组块安装

3　井口架平台与常规平台的对比分析

与常规导管架平台相比，井口架平台有以下优点：

（1）结构形式简单，对建造场地要求低，建造费用低，周期短。常规的导管架平台多为4腿或6腿的结构，平台的主尺度大，在建造过程中往往需要大量的重型机械设备配合作业，这无疑使得平台的建造费用高昂，且建造周期漫长。而井口架由于其上部设备少，结构形式规则，结构主尺度小，杆件数量少，只需要较小的场地及较少的设备即能实现建造工作，且建造周期短。

（2）结构重量轻，项目投资低。常规的导管架平台结构尺度大，各构件的截面规格均比较大，平台的整体结构重量大都达到上千吨。井口架由于结构形式简单，其结构重量比常规平台要轻很多。而且由于隔水套管代替了钢桩，与常规导管架平台相比节省了钢桩这部分重量。从以上结构重量看，井口架的结构材料的投资就可以比常规导管架节约将近一半的费用，这将使得更多边际油田的开发成为可能。

（3）对安装资源要求低，安装周期短。常规导管架由于其结构尺度大，结构重量大，一般对海上施工资源要求比较高。主要使用的施工资源有驳船，拖轮，浮吊，而且驳船及浮吊均需使用拖轮，在安装过程中使用的船舶资源至少需要四艘，这大大增加了海上安装的成本。而井口架结构重量轻，主尺度小，对运输船舶及吊装资源要求均比较低，同时结构简单，施工周期也短。

（4）能够更好的适应钻井作业的要求。常规的导管架平台，钻井作业必须要等导管架及隔水套管及组块均安装完成后才能进行。如果导管架的安装工期与钻井船的档期不一致，钻井的时间就要被推后，这将会影响平台的投产时间。而井口架的建造周期，安装周期均比较短，能够很好的解决这一问题。不但提前为钻井作业提供了施工条件，也为项目的按时投产争取了时间。

4　推广意义

开发海上边际油田用的采油平台，其造价占油田开发工程投资中的很大比例，其结构型式设计对提高经济效益举足轻重。结构形式对项目投资的影响主要有两方面：一是结构本身的重量，二是结构对施工资源的要求。井口架这一结构形式很好的实现了以上两点。涠洲6-8井口架的成功投产，为隔水套管参与承载这一设计方法奠定了基础，也为边际油田的开发开辟了一条新的道路。

井口架除了其自身有着结构形式简单，自重轻，对安装资源要求低等优点外，与其他油田开采设施联合使用，可以实现不同的边际油田开采方案，使得更多的边际油田得以开发。井口架联合其他采油设施可实现以下开采方案：①新钻调整井方案（图5），该类开发模式为在原有平台附近新建井口架,并通过栈桥与原有设备相连，适合于在原有设施近距离新增井口的开采；②依托开发卫星油田方案（图6），该类开发模式为井口架+自升式井口平台+原有生产设施，直接由井口平台为井口架提供工艺设备,从而极大的简化了井口架上的设备，减轻井口架荷载，为井口架的设计、制造、安装、拆除带来便利，减少投资；③独立开发孤立油田方案（图7），该类开发模式为井口架+自升式井口平台（含处理，生活，动力等功能）+FSO系统，该方案保留了简易、快捷、可迁移的特点。

图5　新钻调整井方案

图7　独立开发孤立油田方案

图6　依托开发卫星油田方案

5　结论

本文主要根据边际油田开发的要求，提出一种新型井口架简易平台形式，并介绍了井口架的结构形式，安装方法，分析了井口架与常规导管架平台相比的优势。井口架平台结构合理，施工简便，使用形式多样化，在边际油田的开发中将发挥巨大的作用。

参考文献：

[1] 方华灿. 我国海上边际油田采油平台选型浅谈[J]. 石油矿场机械，2005，34(1):24-26.

[2] 李玉珊，刘杰鸣，贾旭，等. 简易平台研究——优化结构设计[J].中国海上油气（工程），1999，11(6):9-12.

[3] 王建文. 无人驻守平台在“三一模式”开发边际油田中的应用[J]. 中国海洋平台，2010，25(1):46-50.

[4] American Petroleum Institute. API Recommended Practice 2A-WSD(RP 2A-WSD)[S]. Washington C, 2000.

[5] DNV. Rules for Planning & Execution of Marine Operations[S]. 2004.

中图分类号：TE931

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2012.03.106

收稿日期：2012-02-13；改回日期：2012-05-14

作者简介：董立军，男，1974年生，助理工程师，学士，主要从事海洋石油工程设计与安装方面的工作。E-mail：dlj@noed.com.cn。

文章编号：1008-2336（2012）03-0106-04

Application of Wellhead Support Structure

DONG Lijun
（Neptune Offshore Engineering Development Corporation, Tianjin 300384, China）

Abstract:In this article, a new kind of offshore platform——wellhead support has been introduced. With the wellhead support used in Weizhou 6-8 Oil Field in Bohai Bay in the South China Sea as an example, the structural form of wellhead support, offshore installation methods have been discussed, and the advantages comparing with the conventional jacket are studied. In addition, the signif icance of popularization wellhead support in marginal oil fi eld development has been discussed.

Key words:wellhead support structure; bucket foundation; simple platform; marginal oil fi eld