影響深水油氣項目主機系統選擇的多種因素

■ 徐 昉

在深水區域的油氣項目中，一般其初始投資的大約1/3都與主機系統有關。在項目期限內，主機在提供經濟效益最大化的解決方案、減小固有油藏和開采的不確定性、捕獲近鄰開發區域內有助于實現增產措施的靈活性等方面都起著重要作用，是整個開發系統的關鍵所在。

從較高層次而言，深水主機的開發已發展到四個主要的選項，張力腿平臺（TLP）、系泊半潛式平臺、深水浮筒平臺概念（傳統的構架式單柱浮式平臺）和浮式生產儲油卸油船（FPSO），每種選項在形狀和結構方面都有不同程度的靈活性。

這些系統的主要區別就是用于井控和安全保障的主要構成部分，即采油樹是位于主機之上（干式采油樹）還是位于主機下面或是距主機有一段距離的海底上（濕式采油樹）。它們之間的第二個重要區別就是：主機是否能實現對全部或部分井的直接垂直通道（DVA），主機是否帶有完備的修井或干涉鉆機，以便進行各種鉆井作業。

干式采油樹主機系統的布局是這樣的：目標油藏的每一口井都通過單個的出油立管從海底的井口直接連接到主機上，采油樹也直接位于主機之上。這種做法的優點是能夠對每口井進行監控，如果鉆井裝置是建造在主機之上的，還可以直接對每口井進行干涉作業。主機需要對每根立管和鉆機提供支持（這就增加了有效載荷和操作的復雜性），因此就需要運動優化型的殼體；但對于水深和開發靈活性而言，這兩個因素有一定的局限性。

濕式采油樹主機系統則是采油樹位于海底，直接連接到井口頭上，出油立管一般成組連接到主機。這種結構使得油藏管理作業（如單獨的井眼測試）更為困難，不同的油藏流體類型和性質還會造成與液流有關的更為復雜的問題。有些濕式采油樹主機結構通過安裝在主機上的鉆井裝置保留了到正好位于主機下方的某些濕式采油樹的直接垂直通道。一般來說，濕式采油樹主機結構都能通過簡化的立管接口提供更大的船體和油田擴展能力，但是是以更高的鉆井和修井成本換取的，因為它需要有單獨的深水鉆井裝置。濕式采油樹主機系統還有降低需要主機支持的有效載荷的優點。

干式和濕式采油樹主機系統的常見區別

浮式生產儲油卸油船系統屬于濕式采油樹主機系統，而張力腿平臺、半潛式平臺和深水浮筒平臺可以根據不同的情況，配置成干式或濕式采油樹主機系統。到目前為止，張力腿平臺主要是作為干式采油樹系統配置的，而且這種系統可以包括各種不同類型的鉆機以便于鉆井或對井眼進行直接干涉，這類概念常常被設計成可容納一項或多項水下回接配置。

干式采油樹和濕式采油樹主機各有優點和局限性，在深水油氣田開發項目中，選擇干式還是濕式采油樹主機系統，需要在對整個開發系統進行全面評估的基礎之上，綜合考慮油氣田開發和油藏壽命管理等方面的因素。

主機系統的選擇過程一般都有反復性，除了要考慮安全性、生產速度、最終可開采容量、成本以及具體操作等方面的因素外（如停產時間、對關鍵設備進行干涉等），還要對很多油氣藏開發方法和工程系統構成的不同組合進行評估。主要包括以下幾個方面：

●油氣藏的物理性質，包括位置、深度、流體性質以及壓力和溫度；

●對油氣藏和其它開發方面的不確定因素進行評估的質量；

●最優的開采機制；

●最佳的井眼位置和井眼結構復雜性；

●主機系統的處理要求；

●油氣藏全壽命管理要求；

●石油儲藏要求。

選擇干式或濕式采油樹主機系統的基本切入點和將要采用的與油藏的位置、物理性質相關的開采框架有關，同時也與油藏全壽命管理的方法有關。選擇干式或濕式采油樹主機系統時應該考慮的主要因素如下：

（1）油藏區域形態。能通過位于中心位置的定向井進行有效開采的、較大的單個油藏或垂直疊加的油藏較適合選用干式采油樹主機系統，而無法從中心位置的主機系統到達關鍵油藏開采區域的、形態既大又不規則的油藏、需要叢式開采才能將多個分散的油田連接到一個開發/主機生產設施的，則適合選用濕式采油樹主機系統。濕式采油樹主機系統還特別適合用于難于開采的或非常不規則的海底油藏，因為這類油藏通常都不易從某個中心位置進行定向鉆井開采。

（2）油藏性質。油藏的壓力、溫度和流體性質等也需要加以考慮。如果油藏的壓力和溫度超出了當今成熟技術的許可極限，那么，選擇濕式還是干式采油樹系統就會變得更為關鍵。如果未來需要高溫作業的話，就應選擇濕式采油樹，以促進流體冷卻。

（3）油氣輸出基礎設施。還要考慮到項目區域通到油氣輸出基礎設施的可行性，這在墨西哥灣以及其它邊境區域（如法屬圭亞那）或以單個公司占主要地位的區域（比如巴西）一般都沒有問題，但對于海上儲存以及單一品種產品的輸出管道而言卻有很大的挑戰且成本較高。在大多數這類情況下，主要以浮式生產儲油卸油船的方式為主，這樣通過一艘船便可以進行集成儲存和卸載并將石油銷售到國際市場，因此宜選用濕式采油樹方案。

（4）井的數量、復雜性和干涉要求。一直以來，井的數量和成本都是選擇濕式或干式采油樹系統時的一個關鍵因素。另外，由于應用高成本深水鉆機對深水水下井進行干涉的成本日益提高，對井進行干涉的要求也起著重要的作用。以前那種如果井的數量較多且對井干涉頻繁就應選擇干式采油樹系統的概念已經越來越淡化了。

（5）井眼結構的復雜性。一直以來人們都認為，從一個鉆井中心鉆大量的井時應該選擇干式采油樹系統。致密油藏、區域劃分或是需要提高井間距很小的地區，如果想提高采收率，就需要從一個鉆井中心鉆大量的井，宜選用干式采油樹系統。相反，如果油藏連接很好，每口井都有很大的排放面積、空間布局很好的油藏或是叢式開發區塊，則需要鉆的井數就會較少，傾向于選擇濕式采油樹系統。

（6）井眼干涉作業的復雜性。井干涉的復雜性是需要考慮的另一個關鍵因素，而與井眼數量和井眼干涉要求有關的決定都需要建立在這樣兩個因素之上，即井的前期成本以及未來干涉作業的成本和與油藏性能以及與需要鉆的井眼數量有關的不確定性。這兩個因素是基于項目的經濟性來進行評估的。

總之，為深水或超深水油氣項目確定一種開發概念極具挑戰性。就深水油氣開發項目而言，正確選擇主機系統是保證項目最終成功的一個重要步驟。每個油氣藏都會有不同的挑戰性，各油田開發方案是各具特色，所以，最科學和最可靠的做法應該是在為深水油氣項目選擇主機系統概念的過程中對濕式和干式采油樹主機系統進行全面和客觀的評估，包括成本、風險以及靈活程度等，以便能夠保證最終所選定的方案適合于具體的油藏特征，從而實現合理可觀的采收率。