我国近海边际油田开发模式分析

谢志元

(中海油能源发展股份有限公司天津分公司 天津300457)

我国近海边际油田开发模式分析

谢志元

(中海油能源发展股份有限公司天津分公司 天津300457)

通过对我国近海诸多边际油田分布和目前相对成熟的开发模式进行研究和分析，结合国外成熟的混凝土平台开发工艺，寻求一种最适合我国近海油田开发的新模式。结合一定的海洋石油目标边际油田，经对工程开发方案的比对分析，认为混凝土平台的开发模式相对“平台群开采模式”、“蜜蜂式”开采模式，无论从工程投资和油田的后期运维管理等环节，经济收效显著。

边际油田 原油价格下跌 混凝土平台

1 我国近海石油勘探现状

我国近海发育的10个新生代沉积盆地，面积约90万km2，石油总储量约246亿t；目前石油探明程度为24%，总体勘探程度还比较低，大部分储量有待发现，潜力巨大。在已发育的盆地中，油气发现主要集中在渤海湾、南黄海、东海、珠江口、琼东南、莺歌海、北部湾等7个盆地。其中油资源主要集中在渤海湾、珠江口、北部湾盆地，近海油气田分布示意如图1所示。

图1 我国近海油气田分布Fig.1 Distribution of offshore oil-gas fields in China

2 我国近海石油开发现状

据不完全统计，截至“十一五”末，我国近海油气产量突破了年产5000万t(油当量)的生产规模，完成了中海石油“十一五”建设“海上大庆油田”的宏伟目标。其中，渤海油田发展迅速，已成为原油产量仅次于大庆油田的我国第二大油田。目前，仅渤海油田累计发现三级石油地质储量近50亿方，陆续发现了诸如蓬莱19-3、绥中36-1、秦皇岛32-6、渤中25-1、金县1-1和锦州25-1等数个亿吨级大油田，形成4大生产油区和8个生产作业单元，在生产油田超过50个。

渤海海域蕴藏着丰富的石油天然气资源，在数十年的资源勘探过程中，不仅发现了一系列大中型地质构造相对简单的油气田，也发现了一些储量规模小、品位低、难以经济有效开采的所谓“边际油田”。通过不断探索和实践，已经形成了一些比较成熟的高效开发此类油田的开发模式，但是这些已有的开发模式对于位于5m等深线附近、浅海区域孤立的边际油气田并不适用。[1]同时，渤海湾油田的开发，还面临着海床超软土地基、海冰和地震等环境荷载的挑战。[2]

3 我国近海边际油田开发技术现状及创新模式分析

一般来说，边际油田首先被理解为一个经济概念而不是技术概念，如果一个近海油田采用经过时间考验的常规技术进行开发不能获得适当的收益率，这个油田就是边际油田。[3]目前，国内常用的边际油田开发模式有两种，即“平台群开采模式”和“蜜蜂式”开采模式。

当前，我国近海油田开发主要依靠钢制平台，对它的设计、建造施工和使用经验较为成熟；但其耗钢量大、维修困难。[4]

3.1 近海边际油田现有开发模式

3.1.1 平台群开采模式

对于依托条件良好的油田，多采用平台群开采模式，国内也称为“三一模式”。这种模式适用于离现有已开发油田生产设施较近的油田。新建1个卫星平台(井口平台或水下井口)、1条海管和1条电缆，连接已有油田，通过依托已开发油田的生产设施，降低投资，实现经济型开发。这种开采方式技术相对成熟，应用实例很多，如锦州20-2、涠西南油田群、渤西油田群等。

3.1.2 “蜜蜂式”开采模式

“蜜蜂式”开采，就是对那些离现有已开发油田生产设施较远，无法依托已有生产设施的小型油气田，建造1套可移动式的开发设施(集处理、动力、储油、外输、生活为一体的小型装置)，其开发方式就像蜜蜂采蜜一样，采完一个小油田就转移到另一个小油田。该开发方式使得1套开发设施的投资从多个油田中得到回收，从而降低了小油田的开发投资。

“蜜蜂式”开采方案主要有两种：一种为“简易井口平台＋小型FPSO＋系泊系统＋穿梭油轮”；另一种为“移动式多功能平台＋穿梭油轮”。

①简易平台。国外海洋工程经验表明，轻型固定式简易平台(见图2)是开采近海边际油田最有效的手段之一，在墨西哥湾、北海、印尼和墨西哥等区域均有应用。我国对简易平台的研究始于20世纪80年代。简易平台具有建设周期短、造价低的优点，某些轻型平台随动性好，可重复使用；其缺点主要为刚度小，在环境荷载作用下动力影响较大，平台设计寿命短，所在服役油田寿命一般不超过10年。

图2 简易井口平台示意Fig.2 Schematic diagram of simple wellhead platforms

小型FPSO形状为圆筒型或八角型，采用多点系泊方式。具有投资省、建造周期短、相对技术含量低、易于国产化等优点，适用于近海大陆架的边际油田开发，但也存在抵抗风浪能力差、抗冰能力差、油气处理流程简单等缺点。

多功能平台包括桩基沉箱平台、桶形基础移动平台、坐底式采油平台、自升式采油平台。

筒形基础移动平台，适用于储量少、开采周期短的边际油田。我国已于1999年将其成功应用于渤海锦州9-3油田的系缆平台。桶形基础移动平台的优点在于建造、安装、搬迁费用低；用于桩锚效益高；重复利用率高。其缺点主要为无自升功能、国内的此类型平台还没有储油功能。

②移动坐底式采油平台由矩形的沉垫和上层甲板以及连接两者的立柱组成钢质非自航坐底式平台。此类平台的优点在于可移动、可储油。但其缺陷也十分突出，即海床地基要求平坦、海底坡度较缓；无自升功能；作业水深较浅。同时，沉垫式在国内尚无法实现沉垫储油，且沉垫抗滑、抗倾效果差。

自升式采油平台(见图3)以钻井平台居多，也有部分改装成生产平台或生活支持平台。升降装置是自升式平台的重要组成部分，目前国内常用的升降方式包括液压插销式和电动齿轮齿条式。自升式采油平台的优点是可移动且有自升功能，其缺点是插销和拔桩作业比较复杂。

图3 自升式采油平台Fig.3 A jackup production platform

3.2 混凝土平台开发模式介绍

3.2.1 国外发展现状

目前，近海油气开采和生产结构的建造大多采用钢结构。然而，混凝土结构仍然继续在世界范围内被广泛应用。混凝土重力式平台已经建造于挪威、苏格兰、德国、日本、澳大利亚、加拿大等国家。在墨西哥海湾浅水海域，美国、墨西哥和委内瑞拉的超过300座小型平台采用了混凝土结构。1973年北海建成第一座混凝土重力式平台(Ekofisk Tank平台)。该平台直径92m，高约100m，储油能力15.89万方。[5]随着行业能力的不断提升，混凝土重力式平台的安装水深也在逐渐增大，由最初的70m水深己经发展到305m水深。截至目前，国际上包括BP、Shell和Obil等油气开发公司在北海等海洋石油开采板块业务均采用了诸如GBS沉箱式、GBS单轴/2轴和4轴等重力式基础型式，应用水深由15～400m不等。

据统计，国际上最新投产的1座混凝土重力式平台在2012年(埃克森公司所有，结构型式为GBS 4轴，区域水深33m，平台所在地为加拿大海域)造成；另有1座将在2015年投产(埃克森美孚加拿大公司所有，结构型式为GBS单塔，区域水深103m，平台所在地为俄罗斯萨哈林岛海域)。

3.2.2 国内混凝土平台发展(研究)现状

1977年，天津大学率先对南海莺歌海区40m水深混凝土平台进行了可行性研究；之后，石油部施工技术研究所、大连理工大学进行了渤海混凝土平台的可行性研究。1983年，大连理工大学、清华大学、天津大学、同济大学、华南理工大学组成的教育部混凝土平台设计组开展了南海涠11-1油田40m水深钢筋混凝土多用途平台的可行性研究。1983年，国家经委组织多家单位组成石油部混凝土平台研究组，进行了南海涠11-1油田混凝土平台初步设计。1994年，天津大学受辽河油田委托设计了0～2m水深极浅海域的混凝土试采平台。[6]

由于种种原因，截至目前真正意义上的混凝土平台尚未在我国海域得到运用和推广。比较类似和具有代表性的是人工岛。现在国内已经建有10余座，如辽河油田月东人工岛B、胜利油田老168人工岛A、南堡1号人工岛等。

3.2.3 创新渤海湾稠油油田开发思路

稠油油田具有密度大、胶质含量较高、凝固点低和含蜡量高等特点。考虑到边际油田的低渗、低产、高黏度等特点，开发边际油田需要采用早期生产系统、降低基本投资、创新生产技术才能获得一定的经济效益。结合这类边际油田的特点不宜采用移动式平台；同时从经济角度考虑，传统的导管架平台等开发模式难以满足平台建造所需的钻井、采油、储油、运输相结合的系列化功能。

桩基混凝土平台由桩基基础和上部结构两部分组成。桩为混凝土管桩、钢管桩或者TSC桩；上部结构为混凝土梁板式或承台式结构。桩基混凝土平台属透空结构，对波浪和潮流影响较小。适用于30m以内水深和淤泥质、粉质粘土等软土地基的海域。

桩基混凝土平台面积可以根据油田规模无限扩大，并将改良后的陆地钻机和陆地机采设备成功应用到海洋石油开采中。另外，混凝土平台的出现为陆地钻机应用于海上油田开发提供了足够的场地支持，使得海油陆钻陆采方案的实现成为了可能；并可在平台上建储油罐区，使平台具备钻、采、储等功能。

相比于当前海洋石油模块化、钻修机钻完井作业，陆地钻机在海上油田的应用，既可大幅下降钻完井作业成本，又可采用地面有杆泵机采解决海上稠油热采生产时效低、井下设备寿命短、井下作业频率高、热效率低等一系列问题，为边际油田开发提供一种新的钻采技术。

3.2.4 混凝土平台自身优势分析

①重力式混凝土平台，是依靠自身重量维持稳定的固定式海洋平台，多由上部结构、腿桩和基础3部分组成，坐落在密实的地基上。平台坐底稳性较好、抗台能力强。平台所用主材料混凝土防腐性能优越，结构寿命长；混凝土结构费用便宜，甲板单位面积成本较低。

②桩基式混凝土平台，对海底地基的适用性强，桩基型式多样化，基本不改变原始海底地貌等环境条件，对海洋环境和破坏影响较小。平台主材料多为混凝土材质，不存在传统导管架结构的腐蚀和海洋环境二次污染问题，且后期平台维护费用很低。平台面积能无限扩大，可以考虑安装陆地钻机和热采设备，尤其对于整装开发的稠油油田。

3.3 对我国混凝土平台深度研发和推广的思考

混凝土平台是一种新型结构型式，它可以集钻井、采油、油气处理、储油、生活、动力及系泊等诸多功能于一身，使海上油气田的开发大为简化。[7]

3.3.1 混凝土平台得以发展的优势

目前国外所用比较典型的为固定式混凝土平台。由巴西Petrobros浅海混凝土平台、墨西哥湾浅海混凝土平台、美国路易斯安那州混凝土平台可知，混凝土平台应用范围较广，且有比较成熟的经验，其优点主要表现在以下几个方面：①具有良好的抗疲劳、抗冲击、抗海水腐蚀能力，耐久性好，使用安全，寿命期长；②省钢材；③多功能，具有钻、采、储、系泊等多种功能，而且甲板面积大，可同时钻多口井，因而经济效益高；④预制建造技术要求低于钢平台，海上作业量较少；⑤基本不需要维修，维修费用低。

3.3.2 混凝土平台推广趋势和重点问题

①混凝土结构更多应用在沿岸近海工程，如港口码头、引航站和海上灯塔等，其设计标准依据风浪流等自然环境的资料和分析方法，在海洋石油平台工程上的适用性究竟多大。②混凝土平台建造投资估算费用的依据不明确，尚无定额说明和编制管理办法。③渤海地区混凝土桩基的抗冰载荷、南海地区混凝土桩基的抗波浪的特性桩的研发工作需深入开展。

［1］ 刘建忠，万小迅，张滨海，等. 渤海海域边际油田开发模式探讨[J]. 石油科技论坛，2010，29(5)：48-50.

［2］ 徐琦，戚涛. 用于渤海湾边际油田开发的混凝土重力式平台[J]. 中国造船，2003，44(增)：204-209.

［3］ Fee D A，O’dea J. 近海边际油田开发技术[M]. 北京：石油工业出版社，1990.

［4］ 衣伟，宋玉普. 近海多功能混凝土平台选型与优化[J]. 海洋学报，1999(3)：126-133.

［5］ 刑至庄，王惟诚，钱令希，等. 海上混凝土平台的现状与发展[J]. 中国海上油气(工程)，1998，10(1)：9-12.

［6］ 唐海燕，史增庆. 浅海混凝土平台的发展及应用前景[J]. 石油工程建设，1999(1)：8-10.

［7］ 徐栓彪，宋玉普. 多功能混凝土采油平台在我国浅海地区应用研究[J]. 中国海洋平台，2004，19(3)：38-41.

Offshore Marginal Oilfield Development Patterns in China

XIE Zhiyuan
(CNOOC Energy Technology&Services LTD．Tianjin Branch，Tianjin 300457，China)

Through analyzing the distribution of offshore marginal fields and current relative mature models of offshore oilfield research and development，and referring to foreign mature concrete platform development processes，this paper aims at finding the most suitable model for China’s offshore oilfield development．Based on the comparison and analysis of development programs of some offshore marginal oil field targets，it concludes that comparing with the “Platform Cluster”and “Little Bee” models，concrete platform development model will yield more economic benefits in terms of investment and late period operation and maintenance management.

marginal field；crude oil price falling；concrete platform

TE319

：A

：1006-8945(2015)12-0033-03

2015-11-09