應用移遷式平臺開發海上邊際油田

葉 兵

(中國海洋石油總公司，北京 100010)

應用移遷式平臺開發海上邊際油田

葉 兵

(中國海洋石油總公司，北京 100010)

近年來海上勘探發現的油田儲量規模越來越小，經濟效益差的邊際油田不斷增多。研究投資省、可重復利用的設施成為開發邊際油田的一條必行之路。移遷式平臺結構簡單，重量輕，建造周期短，平臺可實現自安裝，不需要大型施工船舶，投資省。并且移遷式平臺可搬遷，可重復利用，是經濟開發邊際油田的重要設施。介紹了移遷式平臺的主要類型、各類型平臺的適用范圍以及移遷式平臺的建造安裝方法，并結合應用實例詳細介紹了移遷式平臺的結構及用其開發邊際油田的方案。

海洋石油平臺； 移遷式平臺； 邊際油田； 簡易平臺； 筒基平臺

0 引 言

近年來，在海上油氣田的勘探中，新發現的大中型油氣田越來越少,儲量小、經濟效益差的邊際油田越來越多。考慮到此類油田的特點，為了從技術和經濟上更加有效地開發邊際油氣田，開發設施的重復利用就成為了一個重要的突破口。在開發設施中，平臺是最重要的設施。為實現平臺的重復利用，平臺設計成移遷式是非常有效的。移遷式平臺在渤海和南海西部潿洲灣內泥砂質海底的海域或類似海域都適用，最大作業水深50 m。年產量25萬立方米左右的小油氣田，平臺上部油氣處理系統相對簡單，總體質量較大。本文通過研究給出移遷式平臺的類型、各類型平臺適用范圍以及平臺上部主要設施和主工藝流程，并給出了移遷式平臺的建造安裝方法和程序。以中海油渤中3-2油田移遷式平臺為例，詳細介紹了用移遷式平臺開發邊際油田的方案，說明了移遷平臺的結構。

1 移遷式平臺

1.1 移遷式平臺的類型

移遷式平臺分為兩類，如圖1所示。一類為無人駐守的井口平臺A型，另一類為生產處理平臺B型。

圖1 兩種類型的移遷式平臺Fig.1 Two main types of movable platform

A型平臺主要用作井口集輸設施，不作任何的油氣分離和處理。B型平臺主要適用于沒有依托的小型油氣田開發，可視為小型綜合平臺，在其上可進行油氣水分離、水處理和發電等。

1.2 A型平臺

A型平臺適用水深20～40 m，與井口保護架通過棧橋相連，依托其他設施對邊際油田進行開發，平臺上不設任何處理設備。

A型平臺上部甲板設有油氣集輸系統、柴油系統(用于壓井和化學藥劑)、化學藥劑系統、消防系統(消防水外接)和排放系統。A型平臺大多只有一層甲板。

A型平臺的主工藝流程為：井口(井口保護架上) → 多路閥(管匯)→計量電加熱器→多相流量計(A型平臺) →三相混輸海底管線 → 所依托設施。

A型平臺分體模塊化建造，上部組塊和下部基礎分開建造，分開安裝；上部組塊和下部基礎自浮安裝，不需要大型的吊裝船舶。下部基礎的安裝步驟為:下水→拖航→定位→ 吸力樁貫入→ 調平。上部組塊安裝步驟為：下水→拖航→ 定位→吸力樁貫入→ 甲板頂升[1]。

1.3 B型平臺

B型平臺適用水深10～50 m，可用于小型油氣田的獨立開發，也可用于依托開發。平臺配置有生產處理系統、原油儲存艙、動力系統、公用系統及生活設施等，具有原油處理與儲存、生產生活動力、外輸和人員居住等功能(生活樓床位數在50個以內)。B型平臺處理后的原油可通過管線外輸或浮式儲存、卸油船(FSO)儲存，也可以在此平臺設置儲油艙，儲油艙的容積在20 000 m3左右。

B型平臺上部組塊分為上下兩層甲板，上層甲板主要布置火炬、公用設施和生活樓，下層甲板主要布置油氣處理裝置、動力系統和配電系統。生活樓分為兩層，生活樓的頂部配有直升機甲板。

B型平臺的油氣處理流程可以設置為：井口(井口保護架上)→管匯→換熱器→一級分離器→加熱器 →二級分離器→電脫水器→原油儲存、外輸。

B型平臺上部組塊和樁分開建造，在船塢內進行合體。由橫艙壁和縱艙壁把箱形平臺主體劃分成若干個水密艙，形成具有很大抗扭剛性的平臺主體結構，特別是圍阱區之間的橫艙壁、縱向的連續縱艙壁及舷側與該區域的主甲板和底板結構，構成了平臺主體的主桁結構。平臺主體圍阱區之間的甲板、內底及外底為橫骨架式，其他區域的甲板、內底及外底為縱骨架式；艙壁采用垂向骨架形式。為減少甲板縱桁、甲板強橫梁的跨距，在一些主要構件交叉點上設有支柱。大的開口用圍板加強。平臺在中間的主要儲油區域設有雙層底結構，并設置縱隔板、橫隔板及縱骨加強，為便于施工及保持透水性，在橫隔板上設置人孔。

B型平臺的樁腿為圓柱形結構，其內部設有縱向桁材和水平支撐，使樁腿具有足夠的強度和剛度。樁腿設計需進行作業狀態、一般拖航狀態和風暴拖航狀態的結構強度計算，強度需滿足相關規范的要求。樁靴為正四邊形，根據其受力特點，剖面形式設計為近似菱形，在上面板與力板相交處采用圓弧過渡，以減小拔樁阻力。樁靴內部結構為輻射板，可使樁靴與樁腿之間的作用力保持良好傳遞，輻射板上設置開孔，能夠保證樁靴的焊接以及透水性。

B型平臺的組塊和樁在船塢內合體后，自浮安裝[2]。具體安裝步驟為：下水→拖航→定位→吸力樁貫入→甲板頂升。

2 移遷式平臺的應用案例

2.1 渤中3-2項目簡介

渤中3-2油田位于渤海海域, 探明石油地質儲量約50萬立方米，是典型的邊際油田，附近沒有可以依托的設施。渤中3-2油田采用小蜜蜂開發模式，新建1座井口平臺和1座自升式生產平臺(B型移遷式，桶型基礎)；井口平臺為隔水套管支撐的井口保護架；井口平臺與自安裝采油平臺通過自安裝采油平臺上自帶的移動式棧橋連接，棧橋長度約10 m。渤中3-2油田開發示意見圖3[1]。

圖3 渤中3-2油田開發示意圖Fig.3 Development scheme of Bozhong 3-2 oil field

2.2 渤中3-2移遷式平臺

渤中3-2自升生產平臺采用矩形箱體為平臺主體，配4根圓柱形樁腿。平臺的升降由液壓升降裝置完成。平臺主要結構由平臺主體、樁腿、二層甲板、直升飛機平臺、生活樓、工程房等部分組成。

2.2.1 平臺主體結構

根據平臺的作業特點和作業海域的環境條件，本平臺主體采用矩形箱體結構。該矩形箱體結構由2道連續的縱艙壁(距舯6 m)、4道橫艙壁(15號，29號，91號，105號)、舷側板、主甲板及底板等組成，具有很大的抗扭剛性。

平臺主甲板、底板、舷側板和縱艙壁采用縱骨架式結構；橫艙壁和兩端板則為橫骨架式，并設有水平桁以減少肋骨的跨距。肋骨間距為0.5 m，縱骨間距為0.5 m，強橫梁和底肋板間距為1～1.5 m。為減少甲板縱桁、甲板強橫梁的跨距，在一些主要構件交叉點上設有支柱和斜撐。大的開口用圍板加強，吊機基座周圍甲板用14 mm墊板加強。

2.2.2 樁腿與樁靴

本平臺樁腿采用長度為67 m、直徑為3.0 m、壁厚為36 mm(頂部30 mm)的圓柱形結構。其內部設有縱向桁材和水平支撐，使樁腿具有足夠的強度和剛度。

本平臺樁靴為正八邊形，具體尺寸為9.2 m×9.2 m×1.65 m，樁靴面積為70.1 m2。根據其受力特點，剖面形式設計為近似菱形，在上面板與力板相交處采用圓弧過渡，以減小拔樁阻力。樁靴內部結構為16道輻射板，這樣使樁靴與樁腿之間的作用力能夠良好傳遞；輻射板上設置開孔能夠保證樁靴的焊接以及透水性。

2.2.3 圍阱區結構

平臺主體在艉部15號～29號設置兩個圍阱區，在艏部91號～105號亦設置兩個圍阱區。圍阱區結構是平臺主體與樁腿連接的受力區域，為此，對圍阱區縱、橫壁板進行加強，使載荷合理地傳到主體各區域。圍阱區結構是根據升降系統對船體的要求而設計的，以保持力的良好傳遞。

3 結 論

移遷式平臺既可設計建造得很簡潔，用作井口平臺，也可以把油氣處理系統和生活動力集成于其上，用作綜合平臺。移遷式平臺可移動，可反復利用，自浮安裝，不需要大型施工船舶，投資省，對邊際油田特別是孤立的邊際油田開發十分有用。

[1] 海洋石油工程設計指南編委會. 海洋石油工程邊際油氣田開發技術[M]. 北京： 石油工業出版社， 2010. 第1章.

[2] 馮進，孫仁俊，李娟. 國外簡易平臺的設計與應用介紹[J]. 海洋石油， 2009， 29(4)： 99.

DevelopingOffshoreMarginalOilFieldwithMovablePlatform

YE Bing

(ChinaNationalOffshoreOilCorporation,Beijing100010,China)

Marginal oil fields have the features of small reserves, poor economic performance, high cost, and difficult development. However, most of the offshore oil fields found in recent years are marginal oil fields. It is necessary to develop reusable facilities with small investment for such oil fields. Movable platforms have simple structure and light weight, and can realize installation without the need of large-scale installation vessels, thus leading to an investment saving. Besides, they can be moved to other similar oil fields for reuse. The main types, scope of applications and installation methods of movable platforms are introduced. The structure and scheme of a real application example in the development of marginal oil fields are described in detail.

offshore oil platform; movable platform; marginal oil field; simple platform; cylinder base platform

P742

A

2095-7297(2014)02-0103-03

2014-05-29

葉兵(1974-)，男，高級工程師，主要從事海洋石油工程技術研究。