渤海海域边际油田试采外输方案比选

陈 卫,吕国森

(1.中海油能源发展采油服务公司,天津 300452；2.北京高泰深海技术有限公司,北京 100029)



渤海海域边际油田试采外输方案比选

陈 卫1,吕国森2

(1.中海油能源发展采油服务公司,天津 300452；2.北京高泰深海技术有限公司,北京 100029)

考虑到边际油田开发的战略意义及经济性，同时兼顾操作性和安全性，以“海洋石油162”为依托平台，开展外输方案比选，确定最优化方案。

边际油田；试采；外输

目前我国已探明的石油储量有相当大一部分位于边际油田[1]中,开发这些油田具有极其重要的战略意义[2], 能够降低我国能源对外依存度，保持国家能源独立和能源安全。外输是整个边际油田试采过程非常重要的环节[3]，经济性是试采外输方案首要考虑因素，尤其是在当前油价低迷的环境下；同时，外输方案必须在技术上安全可靠，能够保证外输作业安全进行。以“海洋石油162”为依托平台，开展多种外输方案对比[3-4]，经过比选确定最优化方案。

1 平台概况

“海洋石油162”是一座四桩腿的海洋自升式试采、修井一体化平台，是一种专门用于试采作业的海上设施(见图1)，可以进行试采、稠油辅助试采、原油处理、原油/污油水储存和外输，并具备井口回接、井口支持、修井、弃井等功能，可以为海上油田开发提供准确的参数，确认海上油田的商业价值，减少海上油田的开发风险。该平台设计使用年限25年，定员73人，最大作业水深40 m，井口作业设备最大提升能力1 580 kN。

图1 “海洋石油162”外观示意

2 外输方案

试采海域水深约15 m，外输极限条件为7级风，波浪有义波高2.1 m，周期5.4 s，表层流速为1 m/s。边际油田试采过程中产量较低，采用载重量为5 000 t穿梭油船作业。

外输油船的主要技术参数见表1。

表1 外输油船主要技术参数

可采用的试采外输方案有如下几种。

1)方案1。CALM Buoy+水下管线+漂浮软管。该方案由CALM Buoy、水下管线、漂浮软管、水下管汇、锚链、抓力锚组成。系泊系统具有风向标效应，能够适应更恶劣海况，操作方便，系统安全性高。该方案中存在油水滑环、安全阀等机械与液压设备，初始投资和后期维护费用都很高[5]。见图2。

图2 方案1 CALM Buoy+水下管线+漂浮软管

2)方案2A。CBM(3)+水下管线+软管。该方案由浮筒(3个)、水下管线、软管、锚链、重力块、抓力锚组成。系泊系统不具备风向标效应，安全性能较好。由于存在水下管线，初始投资和维护成本较高。见图3。

图3 方案2A CBM(3)+水下管线+软管

3)方案2B。CBM(3)+漂浮软管。与方案2A相比，方案2B用漂浮软管替代了水下管线、管汇和软管，初始投资和维护费用大为降低。见图4。

图4 方案2B CBM(3)+漂浮软管

4)方案3。CBM(2)+漂浮软管。该方案由浮筒(2个)、漂浮软管、锚链、吸力锚组成。该方案在国内已经有应用实例[6-7]。见图5。

图5 方案3 CBM(2)+漂浮软管

5)方案4。CBM(1)+漂浮软管+拖船。该方案由浮筒(1个)、漂浮软管、吸力锚组成，外输作业时由一艘拖轮进行尾部拖带，具有一定的风向标效应。相比于方案2和方案3，本方案投资成本更低。见图6。

图6 方案4 CBM(1)+漂浮软管+拖船

6)方案5。平台系泊+漂浮软管+拖船。该方案用平台的桩腿作为锚点，投资成本进一步降低，但是锚链与平台连接处需要特殊设计，存在一定的风险。见图7。

图7 方案5 平台系泊+漂浮软管+拖船

3 方案比选

从经济性角度考虑，方案1投资最大，不适合边际油田试采外输。

从安全性角度考虑，方案5会对平台桩腿造成额外载荷，风险性高，不适于采用。

从操作角度来看，油船在正式接收平台原油外输前，需要由拖船进行如下工作[8]。

1)系泊缆附带漂浮引缆打捞并传送至油船。

2)首缆系泊完毕后，由拖船顶推油船至下一个系泊点附近进行系泊作业。

现场打捞漂浮引缆难度非常大，不仅海况条件苛刻，还要求高超的船舶操控技术和打捞技术，顺利的情况下打捞一个引缆需要30 min，不顺利的情况下需要几个小时。油船在被顶推的部位通常没有特殊加固措施，在顶推过程中容易产生塑性变形，对于作业安全不利。

对比方案2A、2B、3、4，见表2。

表2 不同外输方案对比

方案4只有一个浮筒，只需打捞一次漂浮引缆，不需要顶推油船，操作安全快捷，是最优方案。

4 可行性分析

针对方案4开展极限外输条件下水动力分析，分析软件采用Orcaflex。浮筒直径2 m。系泊系统参数见表3。

表3 系泊系统参数

方案4水动力计算结果表明，在风浪流共线入射情况下，最大的锚链张力为467 kN，锚点最大上拔力125 kN，缆绳最大张力453 kN，均满足安全使用要求。

5 结论

针对边际油田试采外输开展了方案比选研究，研究发现方案4 CBM(1)+漂浮软管+拖轮不仅成本低，而且在系泊操作中引缆作业更为安全快捷，应作为最优方案。

针对方案4的水动力分析证明，该方案能够在极限作业海况进行安全作业。

[1] 张丽娜.探讨边际油田开发技术现状与对策[J].化工管理,2015,36:80.

[2] JEAN F. Giannesini,C.Virondaud,胡淑,常银,王美萍,宋承毅.边际油田开发战略的重要性和技术的挑战性[J].国外油田工程,2000(11):42-46.

[3] 林华春,历妍.适用于“南海自安装试采平台”外输方案的比选研究[J].船舶,2015(3):48-51.

[4] 金向东.适宜边际油田开发的系泊方案[J]. 油气田地面工程,2010(9):79-80.

[5] 冷述栋.CALM系泊系统动力响应分析[D].大连理工大学,2013.

[6] 冯胜.两点系泊外输系统在海洋石油开发运用中关键因素研究[J].中国石油和化工标准与质量,2012(12):138-139.

[7] 王曦,杨光,彭勇,等.两点系泊系统水动力性能分析[J].船海工程,2011(5):9-12+15.

[8] 周维洪.两点系泊外输系统在海洋石油工程开发中的应用及优化分析[D].东营：中国石油大学(华东),2013.

Oil Offloading Proposals Comparison for Marginal Oilfield Pre-production in Bohai Bay

CHEN Wei1, LV Guo-sen2

(1.CNOOC Energy Technology & Service-Oil Production Services Co., Tianjin 300452, China;2.COTEC Offshore Engineering Solutions, Beijing 100029, China)

Considering the strategic significance and economy of the marginal oil field exploitation, the serviceability and safety should be taken into account. Taking HYSY 162 jack-up platform as example, different offloading system proposals were analyzed comparatively to determine the optimal plan for marginal oilfield pre-production.

marginal oil field; pre-production; offloading

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.05.012

2016-07-10

陈 卫(1972—)，男，学士，工程师

U674.38

A

1671-7953(2016)05-0046-03

修回日期：2016-08-10

研究方向:项目技术管理

E-mail:chenwei23@cnooc.com.cn