海上“蜜蜂式”开发边际油田原油外输方案现状分析及优化思路

江 城，李 勇

(中海油能源发展股份有限公司天津分公司 天津300452)

1 “蜜蜂式”开发模式

海上边际油田的“蜜蜂式”开发模式是指通过移动式采油设施进行海上小油田的开发，移动式采油设施可以在多个油田重复利用，从而有效降低油田开发投资。下面以渤海某个采用“蜜蜂式”开发的在生产油田为例介绍其开发方案，该油田的主要开发设施为：隔水套管支撑井口+移动式采油平台+5,000,t级穿梭油轮(见图 1)，井口区通过栈桥与移动式采油平台相连，各种管线和电缆敷设在栈桥上，井底物流通过管线输往移动式采油平台，进行油气水处理、原油储存及外输，原油通过软管外输至穿梭油轮，再由穿梭油轮运至码头收油终端。

图1 “蜜蜂式”开发模式示意图Fig.1 Bee development model

2 “蜜蜂式”开发模式原油外输方案现状分析

2.1 两点系泊原油外输方案简介

采用“蜜蜂式”开发的油田一般通过穿梭油轮进行海上原油的输送，首先需要解决穿梭油轮的系泊问题，然后再据此设计外输系统方案。如图 1所示的开发方案，外输作业时，穿梭油轮通过两点系泊系统锚泊于移动式采油平台的一端，由漂浮软管与移动式采油平台连接外输。两点系泊装置主要由船端摩擦链、主系泊缆、浮筒端摩擦链、浮筒、水下系泊链、桩锚构成(见图 2)。移动式采油平台舷侧设有外输滚筒，用于漂浮软管的收放(见图3)。

图2 两点系泊系统布置图Fig.2 Two points mooring system

图3 外输滚筒及漂浮软管Fig.3 Transportation drum and flotation hose

相对传统的单点系泊、靠船墩系泊等方式，两点系泊具备系统组成简单、造价低的优点，有效促成了海上边际油田“蜜蜂式”开发模式的形成，也是目前渤海边际油田“蜜蜂式”开发的首选外输方案，但在实际生产中发现该方式也存在油轮靠离泊作业时间长、受天气影响大等局限性。

2.2 两点系泊原油外输方案现状分析

两点系泊原油外输作业流程为：穿梭油轮在拖轮配合下先进行艏缆连接，然后进行艉缆连接，完成两点系泊后，拖轮将采油平台的外输软管送至穿梭油轮，穿梭油轮吊装并连接外输软管，进行原油外输，输完油后进行外输软管的扫线作业，采油平台收回外输软管，穿梭油轮解缆驶离油田，外输作业结束。

两点系泊系统的成功应用有效解决了渤海“蜜蜂式”开发油田的原油外输问题，有效降低了边际油田的开发成本，但在实际生产中也发现一些局限性：穿梭油轮系泊作业耗时较长，需要两条拖轮协助，作业风险较高；外输作业的环境条件要求高，易受天气影响造成压产。

3 “蜜蜂式”开发模式原油外输方案优化思路

3.1 优化思路概述

目前国内外广泛使用的海上原油外输系统主要包括多点系泊系统和单点系泊系统。多点系泊系统采用多个浮筒将油轮系泊(见图 4)；单点系泊系统包括悬链浮筒式单点系统、塔式单点系统、单锚腿系泊系统等，其中悬链浮筒式单点系统(Catenary Anchor Leg Mooring，CALM)技术最成熟，运用最普遍(见图 5)。

图4 多点系泊系统Fig.4 Multi-point mooring system

图5 悬链浮筒式单点系统(CALM)Fig.5 CALM system

上述系统可满足大型油轮的系泊要求，而对于“蜜蜂式”开发的海上边际油田，原油外输量相对少，通常采用 5,000,t左右的油轮。下面以多点系泊、单点系泊、取消系泊装置(应用动力定位技术)三方面为出发点，进行“蜜蜂式”开发模式原油外输系统优化思路分析。

3.2 多点系泊系统优化思路

除了常规生产油田，移动式平台还会用于试采作业、临时生产作业，作业周期短，为外输作业建造专门的系泊装置，并且短期内就要弃置，在经济性上显得不合适。为此，根据作业性质，可以让穿梭油轮艉部与平台系泊，艏部抛大抓力锚(见图 6)，根据环境条件选择艏锚的数量(单锚或者双锚，图 6所示为双锚)，平台与油轮之间通过漂浮软管连接进行原油外输。分，是一个能控制船舶精确位置的闭环调节系统，由计算机对采集来的环境及位置参数进行计算，自动控制各推力器的推力大小，灵活控制船舶位置和艏向，环境适应性更高(见图 8)。动力定位系统根据不同冗余度分为 3个等级，由低到高分别为：DP1、DP2、DP3，经论证比选，针对海上 5,000吨级的穿梭油轮，等级选用DP2最合适。

图6 双锚双缆系泊Fig.6 Two anchors and two ropes system

3.3 单点系泊系统优化思路

传统的单点系泊原油外输系统(如 CALM)含有液体旋转接头、水下软管和管汇等部件，系统造价昂贵，且维护成本高，主要用于海上大型的输油终端，系泊大型储油轮，如果用于海上小型边际油田的开发，在经济性上很难满足。根据文献显示，针对边际油田的开发，目前已有了简化的单点系泊系统的研究成果，即单浮筒系泊系统(见图 7)。该项单浮筒系泊技术针对渤海试采作业的外输进行研究，外输期间，始终需要拖轮的辅助定位。

图7 单浮筒系泊系统Fig.7 Single float bowl mooring system

3.4 动力定位穿梭油轮优化思路

通过多点系泊系统进行系泊的油轮，船向固定，不具备风向标效应，而单点系泊系统具备风向标效应，因此环境适应性强。上面介绍的多点系泊系统及单点系泊系统的优化思路，均是在传统系泊技术的基础上，简化系泊系统的设计，降低系统的建造及维护成本。“蜜蜂式”开发模式的优势在于其移动性，海上固定设施应尽可能地减少，从而降低初始开发投资及生产周期结束时的弃置费用，因此考虑运用动力定位穿梭油轮，不需要建立专门的系泊装置，将会更加突出“蜜蜂式”开发的特点。

如今船舶动力定位技术成熟，广泛应用于国内外海洋工程领域，动力定位是使船舶精确定位的技术，不借助传统的锚泊技术，而是通过自身推进器推力，能够使船舶自动地保持固定位置或预定位置。船舶动力定位系统通常包含测量、控制以及推进器3个部

图8 动力定位系统框图Fig.8 Block diagram of dynamic positioning system

4 结 语

“蜜蜂式”开发模式有效促进了海上小油田的开发，该模式采用可移动采油设施，设施可以重复利用，尤其是孤立小油田，用 3～5年的时间，把地下资源开采出来，然后再到另一个油田继续生产，如此往复，类似于蜜蜂采蜜。利用动力定位穿梭油轮进行移动式采油平台的原油外输，不需要固定的系泊设施，最能体现“蜜蜂式”的移动性。根据市场调研，目前国内的小型动力定位穿梭油轮资源尚且不足，海上边际油田开发是一项系统工程，需要创新的技术、配套的装备为其做支撑，小型动力定位穿梭油轮应有广阔的市场应用前景，而“移动式采油平台+动力定位穿梭油轮”的方式会更加促进“蜜蜂式”开发模式的应用推广。

［1］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.

［2］范模. 两点系泊系统的研究[J]. 中国海上油气(工程)，2003(6)：13-15.

［3］陈卫，吕国森. 渤海海域边际油田试采外输方案比选[J]. 船海工程，2016(5)：46-48.

［4］林华春，厉研. 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.

［5］吴伦楷，刘生法. 悬链式单点系泊技术在设计和应用中的若干问题[J]. 中国海洋平台，2009(1)：36-45.