适用于“南海自安装试采平台”外输方案的比选研究

林华春历 妍

（1.中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司 湛江524057；2.广东南油对外服务有限公司 广州510000）

适用于“南海自安装试采平台”外输方案的比选研究

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（1.中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司 湛江524057；2.广东南油对外服务有限公司 广州510000）

［摘 要］“自安装试采平台”是一种可移动且 可重复利用的油田开发设施，主要用于边际小油气田的滚动开发，外输是整个设施不可缺少的一环。文章将根据该平台可移动、可搬迁等特点，结合边际油田的开发需求，对适用于 “自安装试采平台”的外输方案进行分析研究。

［关键词］海上边际油田；自安装平台；外输方案； 重复利用

引 言

“南海自安装试采平台”是一种可移动液压插销式采油平台，具备可搬迁可重复利用的特点，主要用于北部湾边际小油气田的滚动开发。

自安装试采平台主要技术指标：

总尺度 约 100 m×70 m×50 m；

桩 腿 4 根圆柱形桩腿；

液处理能力 3 000 m3/ d；

原油舱舱容 约5 000 m3。

平台具备原油生产处理、储存、外输等功能。平台生产的原油处理达标后可以先储存在平台的原油舱内，然后进行外输作业。目前同类型平台在渤海湾油田已有成功应用的工程案例，平台型式如下页图1所示［1］。

图1 渤海湾自安装试采平台示意图

1 外输条件

北部湾油田海域水深范围为30～40 m。为了满足原油外输的要求，每月适合外输作业需达到15天以上。根据北部湾海域的水文气象条件，在满足足够的每月外输作业天数的前提下，外输极限条件为6级风、2 m浪高、0.75 m/s表层流。由于边际油田产量较低， 5 000载重吨左右的穿梭油轮可以满足要求。

鉴于自安装试采平台主要针对的是边际小油气田，特别是开发年限较短、周边没有依托设施的油田，因此，常用的海底管线外输模式费用过高无法采用，只能考虑采用穿梭油轮外输模式。

2 海上油田外输技术

通过穿梭油轮外输通常采用两种模式。一种是漂浮软管外输模式，用于FPSO外输作业，如图2所示［2］。外输过程中，穿梭油轮系泊在FPSO艉部，跟随FPSO单点的风标效应转动。穿梭油轮和FPSO通过两者之间连接的漂浮软管进行原油外输作业。这种外输模式基本不受水深的限制，外输距离和漂浮软管的长度相关，一般可达300 m。穿梭油轮吨位可以达到15万吨以上，外输速度可以达到7 000 m3/h，适合大型油田大规模的外输作业。用于非单点系泊FPSO或平台时，穿梭油轮需要多点系泊。但是由于漂浮软管外输时一直漂浮在海面上，承受较大的波浪力作用，软管损坏比较频繁。自安装试采平台可以考虑采用漂浮软管外输模式。

图2 FPSO漂浮软管外输模式

另一种是采用靠船平台的外输模式，穿梭油轮靠泊在独立的靠船平台上，通过栈桥上铺设的输油管线进行外输，如图3所示［3］。这种外输模式仅限于水深较浅的海域，而且能够靠泊穿梭油轮的吨位较小；随着水深和穿梭油轮吨位的增加，靠船平台的费用将大大增加。自安装试采平台的目标油田海域水深可达40 m，靠船平台的建造费用非常高，不建议采用此模式。

图3 靠船平台外输模式

3 适用于“南海自安装试采平台”的外输方案分析研究

3.1 渤海湾自安装试采平台的外输模式

渤海湾已成功投用的自安装试采平台所采用的是漂浮软管外输模式。由于没有单点系泊设施，因此穿梭油轮的系泊需要增加1套两点系泊设施。

“南海自安装试采平台”与渤海湾的自安装试采平台相比，结构型式类似，处理能力接近，穿梭油轮吨位相似，但是油田水深更深、水文气象条件更加恶劣。如果采用同样的漂浮软管结合两点系泊的外输模式，穿梭油轮的系泊条件比较恶劣。按照5 000载重吨穿梭油轮和外输极限环境条件进行水动力计算，两点系泊的最大张力约200 t，穿梭油轮的位移接近100 m，外输作业风险较大，见图4。即使在改用三点系泊方案后，系泊张力和油轮位移过大的问题也没有得到改善，因此“南海自安装试采平台”难以直接采用渤海湾的自安装试采平台的外输模式。

图4 穿梭油轮两点、三点系泊水动力分析模型

3.2 输油臂结合动力定位穿梭油轮的外输模式

船用输油臂有两种主要的型式，分支承输油臂和桁架式输油臂。

分支承输油臂，其特点是支撑系统与工艺管线相互独立，输油臂的质量及载荷由支承机构来承担。工艺管线及旋转接头基本不承受外载，主要适用于较大吨位船舶以及需较长输油臂时的装卸作业，作业半径可达20 m。但是分支承输油臂其受到环境条件的影响较大，在复杂恶劣的环境条件下作业时，其输油距离及输油能力将会大大降低。因此该型输油臂不适用于“南海自安装试采平台”外输作业。

桁架输油臂外输方案，采用可回转的桁架输油臂结构，其由支撑立柱、内悬臂、配重、悬臂、定位装置及外输管等组成（见下页图5）。与分支承输油臂相比，结构简单强度大，能够满足更恶劣环境条件的要求。可以实现较远距离、高落差与穿梭油轮之间传输液体，最大输油距离可达40 m。输油臂带有补偿装置，能够实现穿梭油轮在起伏、摇摆的状态下正常作业，最大补偿半径为2.5 m。原油外输完毕，悬臂能够回收复位，作业流程简便。因此推荐采用此方案。由于输油臂尺寸重量较大，对平台结构稳性等影响较大，需要采用与平台吊机同样的设计校核方式，针对输油臂对平台的影响进行校核评估。

船舶动力定位技术是一种先进的船舶定位方式，近年来，已经有多条动力定位穿梭油轮投入使用，越来越多的石油公司开始关注动力定位穿梭油轮。在北海，10.9万吨的Amundsen级DP-2穿梭油轮已经开始投入使用［4］。江苏南通中远船务已成功建造的5.9万吨穿梭油轮，装备了先进的DP-2动力定位系统［5］。动力定位穿梭油轮具有自动化程度高、定位能力强、操纵简单、基本不受作业水深限制等特点。DP-2级别以上的动力定位系统能够提供冗余，降低由于设备故障而带来的风险。动力定位的缺点是在定位时需要推进器提供动力，燃油消耗量要相应增加。

图5 桁架式输油臂

按照5 000载重吨穿梭油轮进行估算，该油轮配备DP-2动力定位系统，需要配置4台1 670 kW以上的发电机组。推进器全部采用电动推进器，其中包括2个1 200 kW以上首侧推和2个1 250 kW以上的尾部全回旋推进器。经过动力定位性能计算，在外输极限条件下，能够满足输油臂补偿半径2.5 m的定位精度要求。

4 结 论

南海自安装试采平台的特点是利用其可移动的特点滚动开发多个边际油田，而采用输油臂配合动力定位穿梭油轮的外输模式，不需要固定的系泊设施。动力定位穿梭油轮不受作业水深的限制，定位性能优越，可以实现和“南海自安装试采平台”同时搬迁，是一种可靠的外输作业技术。

［参考文献］

［1］ 李豫，钟小侠.浅海边际油田可移动式采油平台综述［J］.中国造船，2009（50）：138-142.

［2］ 海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南： 设计概论与工艺设计［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［3］ 海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南： 设计概论与工艺设计［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［4］ 下一代穿梭油船需要先进动力定位［J］.船舶物资与市场，2012（1）：34-36.

［5］ 朱杰，刘邵玲，刁友明.动力定位系统在59K穿梭油轮上的应用［J］.造船技术，2012（4）：31-34.

［中图分类号］TE35

［文献标志码］A

［文章编号］1001-9855（2015）03-0048-04

［收稿日期］2014-10-21；［修回日期］2014-11-06

［作者简介］林华春（1982-），男，硕士，工程师，研究方向：海上油气开发工程项目的前期研究、可行性研究和建造项目管理工作。历 妍（1983-），女，硕士，工程师，研究方向：海洋工程的技术研究和相关科研工作。

Comparison and selection of offl oading solution for “self-installation production testing platform”

LIN Chun-hua1LI Yan2

(1. WenChang Branch, Zhanjiang Energy Technology & Services-Oil Production Services Co. , CNOOC, Zhanjiang 524057, China; 2. Guangdong Nanyou Foreign Service Co. Ltd., Guangzhou 510000, China)

Abstract：Self-installation production testing platform which can be reused and removable for the oilfield development has been designed for the rolling development of the offshore marginal fi eld. Offl oading system is one of the key points to the whole unit. This paper carries out the analysis and researches of the different solutions of the offloading system that is suitable for the self-installation production testing platform on the basis of its removability and the development requirements of the marginal fi eld.

Keywords：offshore marginal fi eld； self-installation platform； offl oading solution； reuse