混凝土采储平台在乌石东区油田的工程应用探讨

张方海

（中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司广东湛江524057）

混凝土采储平台在乌石东区油田的工程应用探讨

张方海

（中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司广东湛江524057）

乌石东区油田开发存在诸多难点，距离在生产油田比较远，无可依托设施。若采用常规导管架平台开发需要建造多个功能平台，如生产处理平台、储油平台及靠系泊设施以等，难以经济有效的开发。针对乌石东区油田的特点，提出一种重力式的混凝土采储平台用于油田开发。本文通过对混凝土采储平台与导管架平台的对比，初步论证了混凝土采储平台的经济可行，对于乌石东区油田开发具有一定的性能和价格优势。

导管架平台；混凝土采储平台；储油平台；系缆平台

1 概述

乌石东区油田位于南海北部湾盆地乌石凹陷的东部，距离在生产的油田较远，无可依托生产设施。目前发现油田四个，储量规模可观，且主体区块相距仅9km。若能有效开发起来，将带动整个乌石区的勘探、开发、生产，开拓南海西部油田另一片天地。该海区内属热带气候，气候、海况均受台风和季风的影响，年平均气温23℃。每年5月～11月为台风季节，海域最大潮差达5.03m，海域水深14m～28m。

该油田从发现到现在已有30多年的历史，油田开发存在诸多难点，主要为：（1）距离现有设施远，周边无可依托设施；（2）低品位油藏占多数，稳定产能低，单井配产低；（3）地下构造复杂，其储层分布、产能低、连通性情况复杂，储层水敏性强，水相渗流能力差，缺乏有效的能量补充方式。

针对上述开发难点，该油田需采用密井网、注水开发，要求较大的平台规模，若采用常规钢结构导管架平台开发需建造多个功能平台，如中心处理平台、储油平台及靠系泊设施等，工程量大、开发成本高、经济性差，且很难兼顾周边油田。因此，需寻求一种灵活经济的开发工程设施。

混凝土平台以其诸多的优点在国外被广泛地用于油气田开发、生产及储存，目前国外大概有200多座混凝土平台，其具有良好的抗疲劳、抗冲击、抗海水腐蚀能力、耐久性好、易于维护，可实现多功能一体化，尤其是可以在水下储油。同时混凝土结构的平台用钢量少、造价低、可湿拖，可以降低海上工程量、油田开发投资、后期维护成本和开发风险。对于乌石东区油田这种周边无可依托设施的未开发油田具有一定的性能与价格优势。

因此，我们提出一种重力式混凝土采储平台，用于乌石东区油田的开发，该平台具备油气生产、处理、储存、外输、动力供应、生活居住、停靠泊、钻修井等功能。可作为整个油田集输控制指挥中心，所储原油通过穿梭油轮外输至附近终端或炼油厂。

2 国内混凝土平台应用现状

我国早在70年代初就开展了混凝土平台相关的研究，但仍处于理论研究和概念设计阶段，迄今为止还未建成一座真正的混凝土平台。主要存在以下几方面问题：（1）由于国内关于混凝土平台方面的研究还未深入展开，缺乏成熟的设计、建造和安装经验，国内没有建造先例；（2）受限于国内的港口条件、航道水深，很难找到适合建造的场地；（3）在早些年的条件下，混凝土结构建造技术相对较低，混凝土平台建造工程量大，投资成本高。但随着混凝土材料及建造技术的不断提高，海上混凝土结构设计和建造的系统化和规范化，混凝土结构的海上油气田开发生产平台已具备了建造和工程应用条件。

3 混凝土采储平台技术方案

综合分析国内混凝土结构建造技术及经验，结合国内港口、航道条件，混凝土采储平台采用钢混结构设计，平台下部采用方型混凝土沉箱结构，中部和上部给钢结构。具体由上部钢结构甲板、中部钢结构工艺舱、下部混凝土沉箱、底部钢结构裙脚及靠系泊结构等组成，如图1所示。

上部钢结构甲板与常规导管架平台甲板类似，分为两层，分别设生活区、动力区、油气处理区、井口区及钻修区，每甲板尺寸为70m×60m；上层甲板布置钻修机模块、DSM、压缩机、化学药剂橇、主电站、中控室、生活楼及直升机甲板等。下层甲板布置井口区、工艺处理区、变压器区、配电间、电潜泵控制区、实验室等。

中部钢结构工艺舱借鉴了船舶和FPSO的设计理念，将机泵类设备和小型存储设备布置在工艺舱内，有效提升了上部甲板的使用面积。工艺舱分三层，每层尺寸为40m×30m×6m，一层工艺舱主要布置注水系统设备、柴油舱、海水过滤设备等；二层工艺舱主要布置生产水处理系统设备、生产水罐、淡水舱等；三层工艺舱主要布置货油系统设备、海水提升设备及消防泵等。

下部混凝土沉箱参考国外近海混凝土平台的常规设计思想，采用方型设计，沉箱材料主要为钢筋和混凝土，沉箱的底部和周边为压载舱，压载舱舱容为46000m3，尺寸为70m×60m× 15m；沉箱中上部为原油舱，舱容为12000m3，尺寸为40m×30m ×18m。

底部钢结构裙脚借鉴了国外的应用经验并结合吸力式桩基的原理，其为平台的基础，可降低就位时对地基的处理难度和工程量。其主要作用为：在码头建造时作为一个施工平台；拖航时充气提供临时辅助浮力；就位后起到防冲刷、抗倾覆、抗滑移的作用。裙脚尺寸为80m×70m×5m，内设56个隔舱。

靠系泊设施主要参考的是旅大32-2生产储油平台项目和意大利混凝土海上液化天然气接收站。靠泊设施主要是在平台一侧布置一定数量的橡胶护舷，以降低船舶对平台的靠泊力。系泊设施在平台两侧建造两座小型吸力桩基系缆平台，系缆平台通过栈桥与混凝土采储平台连接，系缆平台上设置快速解缆器。为保证操作安全，避免操作人员在栈桥操作解缆器，前后系泊系统使用遥控快速解缆器。系缆采用首尾系缆及船侧交叉系统的方式。如图2所示。

图2 靠系泊设施示意图

整个平台的设计采用钢混结构设计，主要目的是为了降低平台重量和吃水深度，从而满足国内航道14m水深的条件。通过对结构的优化设计，平台拖航总重量在4×104t左右，在裙脚充气的情况下，拖航吃水深度在11m左右，该结构型式有效降低了对建造场地及航道水深的要求，同时降低了海上工程量、投资成本及后期维护成本低。

整个平台的建造可根据目标油田的位置，选择附件合适的场地进行建造。以乌石东区油田为例，可选择北部湾海域的港口码头建造，通过调研，广西的北海铁山港和防城港均有满足本平台建造的场地，其中防城港的混凝土结构物预制场地是一个比较理想的选择，该场地是一个成熟的混凝土结构物的预制场地，设备齐全，码头水深为18m左右，航道水深为14m左右。

4 工程方案对比

根据乌石东区油田的特点，采用全海式开发模式话，由于距离现有设施远，不能依托开发，海上需要建一座中心生产处理和一座储油平台及外输靠泊设施，为整个乌石东区油田集输控制中心。若采用钢结构导管架平台，中心平台和储油平台至少需八腿导管架平台。中心平台需具备油气生产处理、动力供应、生活居住及钻修井等功能；储油平台具备原油储存、外输功能。中心平台处理合格后的原油输送至储油平台进行储存，然后通过穿梭油轮进行外输。

钢结构导管架平台是目前海上油田开发最常见开发模式，其优点主要是：（1）技术成熟、可靠；（2）对于具有一定规模的油田，在浅海和中深海区使用较为经济；（3）海上作业平稳和安全。

其缺点主要是：（1）海上安装工作量大；（2）制造和安装周期长；（3）对于小型边际油田，投资成本较高；（4）当油田预测产量发生变化时，对油田开发方案进行调整的适应性受到限制[1]。

相对于导管架平台，混凝土采储平台集成了中心平台和储油平台的全部能力，可作为整个油田集输控制中心，所储原油通过穿梭油轮进行外输。其优点主要是：（1）功能齐全，可实现一体化设计，有效降低海上工程量；（2）平台具备自浮能力，可湿拖，海上就位安装费用低、平台弃置费用低；（3）平台坐底稳性较好、抗台能力强；（4）抗疲劳、抗冲击、抗海水腐蚀能力、耐久性好，后期维护工作量小，费用低，使用寿命长；（5）可提供较大的甲板面积，有利于油田的密井网开发；（6）设置靠船墩设施，即对平台具有保护作用，又为穿梭油轮及拖轮提供靠泊设施。

其缺点主要是：（1）国内缺乏成熟的设计、建造和安装经验，没有建造先例；（2）海上安装对地基的要求高；（3）结构分析比较复杂，制造工艺复杂；（4）建造施工场地和航道水深要求较高。

从技术方面来看，导管架平台方案技术成熟、可靠，海上作业平稳和安全，是比较理想的选择。但整体投资成本较高，海上设施工程量较大，安装成本较高。参考国内已有的八腿导管架平台，结合目前钢材价格及预制费用，初步估算，建造一座八腿导管架平台的投资约12.8亿元左右，建造一座储油量12000m3的八腿导管架储油平台投资约7亿元左右。而混凝土采储平台方案，虽然国内还没有建造应用的先例，但国内建造离岸大型码头、人工岛及桥梁等海上大型混凝土结构物的经验已经非常成熟。初步估算，混凝土采储平台的总体投资约12亿元左右，相较于导管架平台方案可节约投资7.8亿元左右。

5 结语

综上所述，相较于导管架平台，混凝土采储平台具有如下优势：（1）施工简单、投资成本低：混凝土结构与钢结构相比其建造、施工成本相对较低，大大减少了海上的工程设施和工程量，可为油田的开发节约大量投资成本。（2）功能齐全、运营操作成本低：混凝土开发生产平台集钻修井、采油、储油、船舶靠泊等诸多功能于一身，节约大量的油田开发投资成本的同时还大大降低了油田运营操作成本。（3）海上安装简单、后期维护成本低：混凝土开发生产平台具备自浮能力，可湿拖，海上安装不需要动用大型起重船舶等设施，可减少大量海上施工时间、工程量和费用。且混凝土结构抗疲劳、抗冲击、抗海水腐蚀能力好，耐久性好寿命长，后期基本不用维护，可节约大量维护成本。

虽然混凝土平台在国内缺乏成熟的设计、建造和安装经验，没有建造应用的先例，但我国在类似的海上混凝土结构物的建造经验已非常完善成熟，且目前海上混凝土结构物设计、建造、检验标准和规范也已相对完善。因此，采用混凝土采储平台开发乌石东区油田是可行的，具非常高的性价比，若得以实现不仅为边际油田的开发提供了新思路，也对整个海洋工程建设的发展具有长远的意义。

[1]朱继田,郭明刚,刘志辉.部湾盆地乌石凹陷勘探前景分析[J].部探矿工程,2010,12:9-101.

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[5]王勇.用混凝土平台开发海上边际油田[J].中国海洋平台, 1995,10(1):43-46.

[6]刘建忠,万小迅,张滨海,万军.渤海海域边际油田开发模式探讨[C].//石油科技论坛,2010,5:48-50.

[7]黄山田,王浩臣,刘博,聂晓明,姜中雷.旅大32-2MOP吸力桩平台安装技术[J].中国造船,2012,53(1):184-188.

张方海，1981年生，男，本科学士学位，初级工程师。2005年参加工作，现主要从事科技项目管理及新项目研究工作，现担任中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司项目管理部副经理。