海上油田規模化多元熱流體吞吐關鍵裝備與技術

孟祥海，孫永濤，鄒 劍，孫玉豹，王秋霞，梅 偉，韓曉東，張衛行

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459；2.中海油田服務股份有限公司油田生產事業部，天津 300459）

1 技術背景

基于平臺的多元熱流體熱采工藝[1]能夠滿足海上生產平臺單井注熱作業的需求，隨著在同一生產平臺稠油熱采井的規模發展，其必然與生產平臺的增產增注措施以及常規修井作業交叉，海上生產平臺的高速高效開發需求與平臺的場地作業有限、外輸能力有限、生活支持有限等相沖突，迫切需要一種新的熱采開發模式[2]。

LIFTBOAT多功能支持平臺是一種為渤海灣的石油生產平臺提供完井增產支持、修井支持、生活支持、電力供應等支持作業的平臺，主要由底層甲板模板、中層甲板模塊、上層甲板模塊組成。通過現有的LIFTBOAT進行適應性改造，在充分利用生產平臺已有的熱采資源的基礎上，優化基于LIFTBOAT的熱采工藝流程[3]。

2 關鍵裝備

2.1 支撐平臺

LIFTBOAT（見圖1）可提供的作業面積大，主甲板面積為950 m2；承載能力強，可變載荷（漂浮/升降/作業）為 700 t/800 t/800 t；吊機能力強，主吊 180 t，輔吊 30 t，作業半徑9 m～42 m，滿足各項大型作業的需求。

為提高熱采作業時效，在使用LIFTBOAT時應充分考慮以下幾點：

（1）解決LIFTBOAT與生產平臺相對晃動的問題，滿足海上熱采作業的生產和工藝安全要求；

（2）既可實現生產平臺鉆井（修井、增產增注措施等）作業與注熱作業同時進行，也可實現兩口井同時進行熱采作業[4]；

圖1 LIFTBOAT多功能支持平臺實物圖Fig.1 Physical chart of LIFTBOAT multifunctional support platform

圖2 外擴甲板位置Fig.2 Extended deck position

（3）解決多項作業的生活支持問題，提高作業時效。

2.2 多元熱流體發生器

多元熱流體注熱裝備擺放在LIFTBOAT，主機艙中的控制室是整套裝備的核心控制室，綜合考慮設備集中管理和WHPB平臺的可利用場地及承載因素，將兩套裝備主機艙機械室內的燃燒器及多元熱流體的輸出部分拆解，安裝在兩個獨立支架上，單獨成撬為燃燒器艙，設計尺寸為5.5 m×2.5 m×2.6 m，質量為5 t。

多元熱流體燃燒器艙擺放在WHPB平臺，選定在中層甲板的吊貨小平臺，根據燃燒器撬塊的尺寸要求，需在此小平臺的基礎上做一個約2.7 m×3.35 m的甲板延伸（見圖2）。

新增甲板結構質量約為2 t，WHPB平臺增加了7 t左右的載荷（燃燒器艙重約5 t）。根據美國石油學會標準海上固定平臺規劃、設計和建造的推薦作法—工作應力法（API RP 2A-WSD）中的規定對外擴平臺關鍵的名義應力進行校核，校核結果滿足規范要求。

根據設計，拖二型和拖三型多元熱流體發生器主機艙內的燃燒器及輸出部分拆解后單獨成撬，成功擺放于WHPB平臺中層甲板的外擴甲板上（見圖3）。

3 關鍵技術

3.1 區別于生產平臺的熱采工藝流程設計

LIFTBOAT與南堡油田WHPB平臺是獨立的兩個平臺，地面注熱管線需橫跨兩平臺。南堡35-2油田WHPB平臺為6腿導管架平臺，而LIFTBOAT支持平臺為3樁腿設計，兩平臺在渤海海域氣候惡劣的情況下平臺晃動的擺幅不同，產生一定程度的相對位移，其中LIFTBOAT平臺的最大搖晃幅度接近0.4°，擺放注熱裝備的遮蔽甲板的擺動幅度達260 mm。兩平臺的晃動錯位給輸送高溫、高壓多元熱流體的地面注熱管線帶來了安全隱患。

圖3 燃燒器艙內部結構及擺放位置Fig.3 Internal structure and placement of burner compartment

3.1.1 設計思路 將平臺晃動錯位造成的風險由輸送高溫流體的地面注熱管線轉移到輸送水、氣、油的低溫供給管線上，即：

（1）多元熱流體發生器改造：多元熱流體發生器主機艙的燃燒器及輸出部分單獨成撬置于南堡35-2油田WHPB平臺的中層甲板，使地面注熱管線集中于南堡35-2油田WHPB平臺；

（2）平臺連接棧橋處的水[5]、氣、油供給管線采取硬管+高壓軟管+硬管的方式連接。

依此設計，從燃燒器出口到注熱井采油樹的地面注熱管線全部集中于WHPB平臺，依據第三節中對地面注熱管線流程的設計要求進行設計、安裝及檢驗，此節不再贅述。下面著重介紹多元熱流體發生器主機艙的拆解、擺放設計和水、氣、油的供給管線設計。

3.1.2 水、氣、油供給管線設計 主機艙拆解后，油、氣、水[6]三路供給的系統管線要橫跨棧橋連接至燃燒器艙。由于三路供給管線都是低溫介質，在設計上采用部分高強度的高壓軟管配合硬管連接方式，用以消除兩平臺晃動錯位給供給管線帶來的安全隱患。

圖4 高壓管連接接頭示意圖Fig.4 Diagram of high pressure pipe connection joints

高壓油管、高壓水管、高壓空氣管等采用航空航天工業部第一研究院標準的37°球面型管路連接件，公稱壓力PN≤35 MPa，管路試壓40 MPa，管道用管夾固定，在兩平臺連接的棧橋處用2 m高壓軟管過渡，高壓軟管外表面包裹金屬編織，軟管與硬管連接接頭設計（見圖4），實物連接（見圖 5）。

圖5 高壓金屬編織軟管與硬管連接及固定Fig.5 Connection and fixation of high pressure metal braided hose and hard tube

4 熱采工藝流程設計

圖6 基于LIFTBOAT的熱采工藝流程示意圖Fig.6 Schematic diagram of thermal recovery process based on LIFTBOAT

遵循布置原則，結合熱采工藝方案的需求，對多元熱流體注熱裝備所需的場地、水、電、油等進行了合理的配置和優化[7]，基于LIFTBOAT為作業主體設計了一套較為完善的工藝流程（見圖6）。

基于LIFTBOAT的熱采工藝流程[8]應用于B33h井和B36h井注熱作業，消除了兩平臺晃動帶來的安全隱患，有效支持了注熱作業的順利開展，現場設備擺放（見圖7）。

圖7 基于LIFTBOAT的熱采設備布置圖Fig.7 Layout of thermal equipment based on LIFTBOAT

5 結論

（1）以LIFTBOAT為熱采作業主體的模式，實現了鉆井和熱采作業共同開展的目標，同時拖二型和拖三型多元熱流體注熱裝備同時作業兩口井，提高了作業時效，推動了規模化熱采的進程。

（2）通過優化注熱設備內部結構，合理布局設備擺放格局，改進注熱管線連接方式，實現了南堡35-2油田B平臺+LIFTBOAT多元熱流體熱采的開發模式，有效解決了B平臺鉆/修井期間無法進行熱采作業以及多口井不能同時熱采作業的問題，進一步縮短了熱采作業周期，加快了規?；療岵蛇M度。

（3）南堡35-2油田B平臺+LIFTBOAT多元熱流體熱采試驗的成功實施，為南堡35-2油田南區高效、經濟開發開辟了一個新的模式，同時也為渤海灣的中小平臺稠油油田開發提供了寶貴經驗。