混凝土采儲平臺在烏石東區油田的工程應用探討

張方海

（中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司廣東湛江524057）

混凝土采儲平臺在烏石東區油田的工程應用探討

張方海

（中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司廣東湛江524057）

烏石東區油田開發存在諸多難點，距離在生產油田比較遠，無可依托設施。若采用常規導管架平臺開發需要建造多個功能平臺，如生產處理平臺、儲油平臺及靠系泊設施以等，難以經濟有效的開發。針對烏石東區油田的特點，提出一種重力式的混凝土采儲平臺用于油田開發。本文通過對混凝土采儲平臺與導管架平臺的對比，初步論證了混凝土采儲平臺的經濟可行，對于烏石東區油田開發具有一定的性能和價格優勢。

導管架平臺；混凝土采儲平臺；儲油平臺；系纜平臺

1 概述

烏石東區油田位于南海北部灣盆地烏石凹陷的東部，距離在生產的油田較遠，無可依托生產設施。目前發現油田四個，儲量規模可觀，且主體區塊相距僅9km。若能有效開發起來，將帶動整個烏石區的勘探、開發、生產，開拓南海西部油田另一片天地。該海區內屬熱帶氣候，氣候、海況均受臺風和季風的影響，年平均氣溫23℃。每年5月～11月為臺風季節，海域最大潮差達5.03m，海域水深14m～28m。

該油田從發現到現在已有30多年的歷史，油田開發存在諸多難點，主要為：（1）距離現有設施遠，周邊無可依托設施；（2）低品位油藏占多數，穩定產能低，單井配產低；（3）地下構造復雜，其儲層分布、產能低、連通性情況復雜，儲層水敏性強，水相滲流能力差，缺乏有效的能量補充方式。

針對上述開發難點，該油田需采用密井網、注水開發，要求較大的平臺規模，若采用常規鋼結構導管架平臺開發需建造多個功能平臺，如中心處理平臺、儲油平臺及靠系泊設施等，工程量大、開發成本高、經濟性差，且很難兼顧周邊油田。因此，需尋求一種靈活經濟的開發工程設施。

混凝土平臺以其諸多的優點在國外被廣泛地用于油氣田開發、生產及儲存，目前國外大概有200多座混凝土平臺，其具有良好的抗疲勞、抗沖擊、抗海水腐蝕能力、耐久性好、易于維護，可實現多功能一體化，尤其是可以在水下儲油。同時混凝土結構的平臺用鋼量少、造價低、可濕拖，可以降低海上工程量、油田開發投資、后期維護成本和開發風險。對于烏石東區油田這種周邊無可依托設施的未開發油田具有一定的性能與價格優勢。

因此，我們提出一種重力式混凝土采儲平臺，用于烏石東區油田的開發，該平臺具備油氣生產、處理、儲存、外輸、動力供應、生活居住、停靠泊、鉆修井等功能。可作為整個油田集輸控制指揮中心，所儲原油通過穿梭油輪外輸至附近終端或煉油廠。

2 國內混凝土平臺應用現狀

我國早在70年代初就開展了混凝土平臺相關的研究，但仍處于理論研究和概念設計階段，迄今為止還未建成一座真正的混凝土平臺。主要存在以下幾方面問題：（1）由于國內關于混凝土平臺方面的研究還未深入展開，缺乏成熟的設計、建造和安裝經驗，國內沒有建造先例；（2）受限于國內的港口條件、航道水深，很難找到適合建造的場地；（3）在早些年的條件下，混凝土結構建造技術相對較低，混凝土平臺建造工程量大，投資成本高。但隨著混凝土材料及建造技術的不斷提高，海上混凝土結構設計和建造的系統化和規范化，混凝土結構的海上油氣田開發生產平臺已具備了建造和工程應用條件。

3 混凝土采儲平臺技術方案

綜合分析國內混凝土結構建造技術及經驗，結合國內港口、航道條件，混凝土采儲平臺采用鋼混結構設計，平臺下部采用方型混凝土沉箱結構，中部和上部給鋼結構。具體由上部鋼結構甲板、中部鋼結構工藝艙、下部混凝土沉箱、底部鋼結構裙腳及靠系泊結構等組成，如圖1所示。

上部鋼結構甲板與常規導管架平臺甲板類似，分為兩層，分別設生活區、動力區、油氣處理區、井口區及鉆修區，每甲板尺寸為70m×60m；上層甲板布置鉆修機模塊、DSM、壓縮機、化學藥劑橇、主電站、中控室、生活樓及直升機甲板等。下層甲板布置井口區、工藝處理區、變壓器區、配電間、電潛泵控制區、實驗室等。

中部鋼結構工藝艙借鑒了船舶和FPSO的設計理念，將機泵類設備和小型存儲設備布置在工藝艙內，有效提升了上部甲板的使用面積。工藝艙分三層，每層尺寸為40m×30m×6m，一層工藝艙主要布置注水系統設備、柴油艙、海水過濾設備等；二層工藝艙主要布置生產水處理系統設備、生產水罐、淡水艙等；三層工藝艙主要布置貨油系統設備、海水提升設備及消防泵等。

下部混凝土沉箱參考國外近海混凝土平臺的常規設計思想，采用方型設計，沉箱材料主要為鋼筋和混凝土，沉箱的底部和周邊為壓載艙，壓載艙艙容為46000m3，尺寸為70m×60m× 15m；沉箱中上部為原油艙，艙容為12000m3，尺寸為40m×30m ×18m。

底部鋼結構裙腳借鑒了國外的應用經驗并結合吸力式樁基的原理，其為平臺的基礎，可降低就位時對地基的處理難度和工程量。其主要作用為：在碼頭建造時作為一個施工平臺；拖航時充氣提供臨時輔助浮力；就位后起到防沖刷、抗傾覆、抗滑移的作用。裙腳尺寸為80m×70m×5m，內設56個隔艙。

靠系泊設施主要參考的是旅大32-2生產儲油平臺項目和意大利混凝土海上液化天然氣接收站。靠泊設施主要是在平臺一側布置一定數量的橡膠護舷，以降低船舶對平臺的靠泊力。系泊設施在平臺兩側建造兩座小型吸力樁基系纜平臺，系纜平臺通過棧橋與混凝土采儲平臺連接，系纜平臺上設置快速解纜器。為保證操作安全，避免操作人員在棧橋操作解纜器，前后系泊系統使用遙控快速解纜器。系纜采用首尾系纜及船側交叉系統的方式。如圖2所示。

圖2 靠系泊設施示意圖

整個平臺的設計采用鋼混結構設計，主要目的是為了降低平臺重量和吃水深度，從而滿足國內航道14m水深的條件。通過對結構的優化設計，平臺拖航總重量在4×104t左右，在裙腳充氣的情況下，拖航吃水深度在11m左右，該結構型式有效降低了對建造場地及航道水深的要求，同時降低了海上工程量、投資成本及后期維護成本低。

整個平臺的建造可根據目標油田的位置，選擇附件合適的場地進行建造。以烏石東區油田為例，可選擇北部灣海域的港口碼頭建造，通過調研，廣西的北海鐵山港和防城港均有滿足本平臺建造的場地，其中防城港的混凝土結構物預制場地是一個比較理想的選擇，該場地是一個成熟的混凝土結構物的預制場地，設備齊全，碼頭水深為18m左右，航道水深為14m左右。

4 工程方案對比

根據烏石東區油田的特點，采用全海式開發模式話，由于距離現有設施遠，不能依托開發，海上需要建一座中心生產處理和一座儲油平臺及外輸靠泊設施，為整個烏石東區油田集輸控制中心。若采用鋼結構導管架平臺，中心平臺和儲油平臺至少需八腿導管架平臺。中心平臺需具備油氣生產處理、動力供應、生活居住及鉆修井等功能；儲油平臺具備原油儲存、外輸功能。中心平臺處理合格后的原油輸送至儲油平臺進行儲存，然后通過穿梭油輪進行外輸。

鋼結構導管架平臺是目前海上油田開發最常見開發模式，其優點主要是：（1）技術成熟、可靠；（2）對于具有一定規模的油田，在淺海和中深海區使用較為經濟；（3）海上作業平穩和安全。

其缺點主要是：（1）海上安裝工作量大；（2）制造和安裝周期長；（3）對于小型邊際油田，投資成本較高；（4）當油田預測產量發生變化時，對油田開發方案進行調整的適應性受到限制[1]。

相對于導管架平臺，混凝土采儲平臺集成了中心平臺和儲油平臺的全部能力，可作為整個油田集輸控制中心，所儲原油通過穿梭油輪進行外輸。其優點主要是：（1）功能齊全，可實現一體化設計，有效降低海上工程量；（2）平臺具備自浮能力，可濕拖，海上就位安裝費用低、平臺棄置費用低；（3）平臺坐底穩性較好、抗臺能力強；（4）抗疲勞、抗沖擊、抗海水腐蝕能力、耐久性好，后期維護工作量小，費用低，使用壽命長；（5）可提供較大的甲板面積，有利于油田的密井網開發；（6）設置靠船墩設施，即對平臺具有保護作用，又為穿梭油輪及拖輪提供靠泊設施。

其缺點主要是：（1）國內缺乏成熟的設計、建造和安裝經驗，沒有建造先例；（2）海上安裝對地基的要求高；（3）結構分析比較復雜，制造工藝復雜；（4）建造施工場地和航道水深要求較高。

從技術方面來看，導管架平臺方案技術成熟、可靠，海上作業平穩和安全，是比較理想的選擇。但整體投資成本較高，海上設施工程量較大，安裝成本較高。參考國內已有的八腿導管架平臺，結合目前鋼材價格及預制費用，初步估算，建造一座八腿導管架平臺的投資約12.8億元左右，建造一座儲油量12000m3的八腿導管架儲油平臺投資約7億元左右。而混凝土采儲平臺方案，雖然國內還沒有建造應用的先例，但國內建造離岸大型碼頭、人工島及橋梁等海上大型混凝土結構物的經驗已經非常成熟。初步估算，混凝土采儲平臺的總體投資約12億元左右，相較于導管架平臺方案可節約投資7.8億元左右。

5 結語

綜上所述，相較于導管架平臺，混凝土采儲平臺具有如下優勢：（1）施工簡單、投資成本低：混凝土結構與鋼結構相比其建造、施工成本相對較低，大大減少了海上的工程設施和工程量，可為油田的開發節約大量投資成本。（2）功能齊全、運營操作成本低：混凝土開發生產平臺集鉆修井、采油、儲油、船舶靠泊等諸多功能于一身，節約大量的油田開發投資成本的同時還大大降低了油田運營操作成本。（3）海上安裝簡單、后期維護成本低：混凝土開發生產平臺具備自浮能力，可濕拖，海上安裝不需要動用大型起重船舶等設施，可減少大量海上施工時間、工程量和費用。且混凝土結構抗疲勞、抗沖擊、抗海水腐蝕能力好，耐久性好壽命長，后期基本不用維護，可節約大量維護成本。

雖然混凝土平臺在國內缺乏成熟的設計、建造和安裝經驗，沒有建造應用的先例，但我國在類似的海上混凝土結構物的建造經驗已非常完善成熟，且目前海上混凝土結構物設計、建造、檢驗標準和規范也已相對完善。因此，采用混凝土采儲平臺開發烏石東區油田是可行的，具非常高的性價比，若得以實現不僅為邊際油田的開發提供了新思路，也對整個海洋工程建設的發展具有長遠的意義。

[1]朱繼田,郭明剛,劉志輝.部灣盆地烏石凹陷勘探前景分析[J].部探礦工程,2010,12:9-101.

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[3]衣偉,宋玉普,張燕坤.近海多功能混凝土平臺選型與優化[J].海洋學報,1999,21(3):126-133.

[4]王惟誠,孫紹述,宋玉普.近海混凝土平臺[M].海洋出版社,1992.

[5]王勇.用混凝土平臺開發海上邊際油田[J].中國海洋平臺, 1995,10(1):43-46.

[6]劉建忠,萬小迅,張濱海,萬軍.渤海海域邊際油田開發模式探討[C].//石油科技論壇,2010,5:48-50.

[7]黃山田,王浩臣,劉博,聶曉明,姜中雷.旅大32-2MOP吸力樁平臺安裝技術[J].中國造船,2012,53(1):184-188.

張方海，1981年生，男，本科學士學位，初級工程師。2005年參加工作，現主要從事科技項目管理及新項目研究工作，現擔任中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司項目管理部副經理。