整體式鉆井小平臺的工程設計和應用

李旸，史云龍，劉文軍

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450）

渤海海域的井口生產平臺通常為樁基式導管架平臺，主要分為導管架基礎結構和上部組塊，導管架海上安裝完成后進行上部組塊吊裝。因上部組塊陸地建造工期較長，組塊的陸地建造完成時間普遍晚于導管架，可達數月之久。因此，從油田開發整體統籌安排考慮，可以選擇在導管架安裝完成后即開始進行鉆完井作業，即預鉆井方式，以便充分利用此時間段，在平臺上部組塊安裝后，即可盡快進行井口生產裝置的連接及試生產。為給預鉆井階段的鉆完井作業人員提供操作平臺，一般在導管架安裝完成后，在導管架井口區的隔水導管頂部區域，以鋼結構形式焊接安裝一個周邊輪廓尺寸大于隔水導管最外圍邊界的井口操作甲板，即鉆井小平臺。本文主要介紹整體式鉆井小平臺的設計形式、工程應用及與傳統形式鉆井小平臺的對比與經濟成效分析。

1 整體式鉆井小平臺的設計形式及工程應用介紹

1.1 整體式鉆井小平臺的結構設計

某項目的井口生產平臺結構為8 腿導管架平臺，設計開采井槽為40 個，其中22 個為單筒雙井，總井數可達62 口，井口采油裝置布置分為兩層，分別位于平臺下層甲板和中層甲板。鉆井小平臺的上層甲板采用格柵板，下層鋪設鋼板，甲板四周邊緣設計有半圓管圍擋。此外，還設有扶手欄桿，防止人員、物料等墜落，提高鉆井小平臺的安全性。整體式鉆井小平臺的井槽數量及分布設計與井口生產平臺相同、上下兩層甲板的標高也分別與組塊中層、下層甲板標高一致，這樣保證了整體式鉆井小平臺與井口生產平臺的結構和布局的一致性，在上部組塊吊裝后，鉆井小平臺可以直接轉化為主平臺井口區的生產操作平臺，作為平臺井口區操作甲板永久結構保留。整體式鉆井小平臺的結構立面圖如圖1，整體式鉆井小平臺的上、下甲板平面圖如圖2、3。

圖1 整體式鉆井小平臺側視圖

圖2 鉆井小平臺上層甲板結構圖

1.2 整體式鉆井小平臺的安裝

整體式鉆井小平臺在導管架陸地建造階段進行并完成陸地整體預制建造，在導管架安裝完成后進行安裝。在設計上采用四點吊裝，在導管架海上安裝后，利用起重機整體吊裝就位至導管架上，作為預鉆井作業的操作平臺。在平臺上部組塊安裝前，無須拆除，組塊可以直接在其上面進行吊裝套接，鉆井小平臺的兩層甲板與組塊中下層甲板標高一致，井口區四周甲板可以直接與其進行拼裝連接，上部組塊完成后，鉆井小平臺作為平臺井口區操作甲板永久結構保留。

圖3 鉆井小平臺下層甲板結構圖

2 整體式鉆井小平臺與其他形式鉆井小平臺的對比

該項目平臺的整體式鉆井小平臺為兩層整體式，采取陸地整體預制、海上整體吊裝的方式進行安裝，在組塊安裝后，作為平臺井口區生產操作甲板永久結構保留, 無須拆除。井口平臺建造完成后，可以保留部分甲板作為平臺井口區操作甲板，如果是簡易式鉆井小平臺，則需在組塊安裝前拆除。整體式鉆井小平臺與其他形式的鉆井小平臺具體對比結果見表1。

表1 整體式鉆井小平臺與其他形式的鉆井小平臺對比

由表1 可知，整體式鉆井小平臺和其他形式的鉆井小平臺在功能上均可滿足預鉆井需求，預鉆井期間作為鉆井小平臺。但是，從建造、安裝方式、海上施工工期以及生產平臺建成后的后續利用等方面，整體式鉆井小平臺都具有非常明顯的優勢，能夠在一定程度上降低工程建造和施工成本，提高工作效率，縮短施工工期。

3 整體式鉆井小平臺在海洋石油領域所取得的經濟性成效

綜上所述，整體式鉆井小平臺的設計和應用思路為陸地整體建造、海上整體吊裝，其優點如下：

（1）在海上安裝采用整體吊裝的方式，并且在主平臺上部組塊安裝后，鉆井小平臺可以作為平臺井口區生產操作甲板固定結構，永久保留，無須拆除，從而減少了施工期限，節省了船天費用。該項目合同中海上施工的浮吊資源為4500 噸級，對比海上拼裝式鉆井小平臺，節省船天約2.92天，根據海上油氣田工程建設施工定額計算，對應節省費用303.1 萬元。

（2）保障結構物海上安裝期間的施工人員安全，減少工程施工落物入海風險。由于采用海上整體吊裝的安裝方式，相比海上拼裝式鉆井小平臺，其安裝工藝步驟簡單，所用的物料較少，且主要為機械化安裝，涉及的人工操作減少，因此，能大大降低人員施工中的安全風險，同時，也能減少因施工可能造成的對海洋環境的污染。

（3）甲板封閉式設計，有利于預鉆井期間環境保護安全。因為可以作為平臺的固定結構永久保留，所以，整體式鉆井小平臺采用封閉式設計，與其他臨時性鉆井小平臺相比，結構更加嚴密，從而能夠在一定程度上提高預鉆井作業過程中操作人員的安全性，減少物料、配件等墜海風險，防止井口突發性液體溢出落海污染海洋環境。

（4）整體式鉆井小平臺作為平臺永久結構保留，在組塊安裝后,可即刻開展井口區配管聯接工作，從而提高海上連接調試工作效率，節省生活支持船床位。海上油氣開采，因其特殊的地理環境，使得造成工程進度延長的最常見因素之一，便是生活支持船床位不夠，人員無法出海施工。因此，能夠減少人員或縮短工期，這對于解決空間狹小、床位緊張的海上住宿具有非常重要的意義。

4 結語

綜上所述，整體式鉆井小平臺的設計形式能夠更加科學合理地利用樁基式導管架平臺上部組塊在陸地建造時間，更加高效、快速、環保、安全地建造并安裝預鉆井平臺，開始鉆完井作業，并在平臺上部組塊安裝后，無須拆除，即可進行井口生產裝置的連接及試生產，提高油氣開采的項目進度。目前，整體式鉆井小平臺已經在工程開發項目中得到了成功的實施和應用，積累了成熟的應用經驗。

對于采取預鉆井形式的井口生產平臺的開發建設，既可以滿足預鉆井階段的操作實施需求和環境保護、人員保護需求，又能在工程開發建設中減少各種資源浪費，節省人力、物力成本，提高工作效率，加快工程進度，具有明顯的可行性和經濟性。同時，在設計理念上充分體現了工程、鉆井、生產一體化融合的理念，同時，注重人員保護和環境保護，體現以人為本和綠色發展的科學發展理念，并兼顧各相關方在不同階段的需求，具備較高的應用價值，在海洋工程領域發揮其重要作用。