， ，，化麗

(1.勝利油田勝利勘察設計研究院有限責任公司，山東 東營 257026；2.勝利油田分公司海洋采油廠，山東 東營 257237)

勝利海上油田地理位置特殊，位于老黃河口附近水深3～20 m的渤海灣南部極淺海海域，海況及地質條件惡劣，探明儲量多屬于邊際性小油藏，再加上水深條件對海上鉆井及施工安裝裝備的限制，海工設計及建設難度度大。勝利海上油田開發(fā)20年來，在借鑒國內外海洋油田開發(fā)成功經驗基礎上，貫徹“簡易、高效、安全、經濟”的海上油田開發(fā)方針，針對“滾動開發(fā)、區(qū)塊接替、逐年上產”開發(fā)特點，因地制宜、開拓創(chuàng)新，建成了我國第一大灘淺海油田——埕島油田。本文主要回顧總結勝利海上油田開發(fā)油氣集輸、海洋平臺等技術及應用情況。

1 半海半陸的油氣集輸技術

根據(jù)水深和所處位置的不同，勝利灘淺海油田采取了固定式平臺和海油陸采平臺兩種結構形式。由于陸上有完備的配套系統(tǒng)，勝利灘海油田均采用半海半陸的開發(fā)模式，這種模式簡化了海上的生產設施規(guī)模，將復雜的油氣處理放在陸地處理站進行，可縮短油田建設周期、降低投資、提高經濟效益。主體生產區(qū)域采用了中心平臺與衛(wèi)星平臺相結合的布局方式，衛(wèi)星平臺與中心平臺之間，中心平臺與陸地油站之間，均通過海底管線進行連接，形成較完整的、統(tǒng)一的集輸方式；樁海區(qū)域和墾東區(qū)域的海上部分僅設有衛(wèi)星平臺，油氣通過海底管線混輸?shù)疥懙亟K端進行集中處理；CBG4等邊遠區(qū)塊采用船舶運油的生產方式，形成了許多適應當時開發(fā)需求的生產模式和配套技術。

1.1 采用衛(wèi)星平臺與中心平臺相結合的方式

勝利淺海油田主體區(qū)域，采用衛(wèi)星平臺與中心平臺相結合的集輸方式(見圖1)。衛(wèi)星平臺生產的油氣經加熱計量后，靠井口壓力通過海底管線混輸至中心平臺進行油氣分離及預脫水等處理，低含水油通過登陸海底管線輸送上岸至海三站，經加熱、加壓后輸至海四聯(lián)合站進一步處理[1]。集輸系統(tǒng)的主要特點如下。

1)簡化數(shù)量較多的外圍衛(wèi)星平臺,油氣混輸至中心平臺集中處理。衛(wèi)星平臺為無人值守，中心平臺管理人員在中控室對衛(wèi)星平臺的生產情況進行觀察控制，并定期巡檢衛(wèi)星平臺。因此，整個系統(tǒng)不僅投資較省，而且管理集中、方便。

2)該集輸系統(tǒng)可以先形成骨干工程，然后逐漸完善和擴充，實現(xiàn)了近期與遠期的結合。

3)衛(wèi)星平臺與中心平臺之間、中心平臺與陸地油站之間,均通過海底管線進行連接,形成了較完整統(tǒng)一的集輸系統(tǒng)。具有平臺數(shù)量多，集輸半徑大，油管、水管、電纜統(tǒng)一考慮等特點。是一種新型的半海半陸式集輸模式。充分利用了陸上已建的設施和配套系統(tǒng)，減少了海上工程量，實現(xiàn)了陸地與海上的結合。

4)衛(wèi)星平臺的油氣計量工藝，應用油井變壓控制兩相分離儀表計量新技術。計量系統(tǒng)中的分離器使用了自行攻關研究成功的油氣三通調節(jié)閥。通過該調節(jié)閥把分離器液面和壓力這兩個性質完全不同的物理參數(shù)變成了一種彼此關聯(lián)、相互影響的共存關系，其調節(jié)更靈敏可靠，控制適用的液氣量范圍更大。液體測量儀表選用科氏質量流量計,氣體測量儀表選用具有結構簡單、準確度較高、量程范圍大、無機械轉動件和不受介質密度及粘度影響等特點的旋進旋渦氣體流量計。

圖1 勝利淺海油田半海半陸的油氣集輸布置圖

1.2 油氣水直接混輸上岸的方式

埕北35井區(qū)包括CB35單井平臺和CB35井組平臺(四井式)，井組平臺上設置了計量分離器、電加熱器、配電設備、自控裝置、加藥及消防設施等，所生產的油氣經加熱計量后，通過3.4 km海底管線，靠井口自身壓力輸至陸上的樁古46加熱站，經加熱后再輸至海二站進行處理。CB35單井平臺生產的油氣通過海底管線輸至CB35井組平臺進行計量加熱，然后進入登陸海底管線。集輸系統(tǒng)的特點如下。

1)流程簡單、設施簡化，大大減少了海上工程量，從而降低了工程投資。

2)能量利用充分、中間環(huán)節(jié)少。發(fā)揮平臺近陸的特點，利用井口自身壓力將油氣直接混輸上岸，不僅回收了大量的天然氣，而且減少了中間環(huán)節(jié)，有利于環(huán)境保護。

1.3 船運油方式

“勝新型”采油平臺是勝利海上早期生產裝置，平臺主要由井口平臺、生產平臺、火炬臺和靠船樁組成，為間歇性生產無人值守平臺，其生產的原油靠船運上岸。井口平臺上主要有采油樹和生產管線等。生產平臺上設置了油氣分離、油氣計量、原油裝船等設施。油船?？亢?，采油工登上平臺，開井生產，裝船完畢，關井掃線，人員隨油船離開。 集輸系統(tǒng)主要特點如下。

1)采油平臺面積小，重量輕，不需要大型的起吊設備，給陸上預制及海上施工帶來了很大方便。原油經分離計量后，即裝船運送上岸，流程簡單，操作方便，容易實施。

2)采油平臺的井口平臺、生產平臺、火炬臺等均分離布置，使最危險，最需要保護的井口與操作較頻繁的生產平臺分離，使火炬與火源分離，增加了平臺安全性，同時方便了海上施工及修井作業(yè)等。

3)采油平臺與船拉油相結合的生產系統(tǒng)，設施少、生產機動靈活。勝利淺海油田早期均采用該系統(tǒng)進行生產，為勝利海上石油的開發(fā)起到了開創(chuàng)性的作用，現(xiàn)在對主體區(qū)域集輸系統(tǒng)仍有輔助作用。

2 海洋平臺的優(yōu)化與創(chuàng)新技術

2.1 因地制宜靈活多樣的海洋平臺組合技術

勝利淺海埕島油田儲量多屬于分散、小塊和豐度不高的邊際性油藏，井口布置分散，多采用移動式鉆井平臺鉆井，受到海上大型安裝船舶吃水深度的限制，及油田海上安裝能力，功能相對獨立的小型平臺顯示出其很好的適應性和經濟性。通過采用靈活多樣的海洋平臺組合，滿足不同的功能需求，加快了海上油田的開發(fā)建設。

2.1.1 常規(guī)井組計量平臺組合

該組合將井口與簡單的計量平臺分開，由計量平臺和井口平臺兩部分組成，平臺之間由棧橋連接(見圖2)。計量平臺上主要布置有油氣的計量、加熱設施、供配電間、井下安全閥控制柜、試井絞車、吊機；井口平臺上主要設施有采油樹以及工藝管線閥門等，棧橋一側布置有工藝管線并留有人行通道。井口平臺可以依靠鉆井時的鉆井船完成海上安裝，與此同時可以采用小型的浮吊完成計量平臺的安裝，縮短施工周期，而且后期井口的修井作業(yè)可以依靠修井船完成，井口平臺不需要提供鉆井及修井的甲板，減少了一次性投資。

2.1.2 中心平臺組合

對于中心平臺，采用分體開敞式的布局方式，按生產、生活、動力及儲油等功能對設施分類，分別布置在不同的平臺上，平臺之間用棧橋連接，這樣從使用安全、人員生活、操作維護、生產效率、海管布置、船舶?？?、海上施工、費用等方面優(yōu)化合理，而且海上不需要大型浮吊就可完成平臺的安裝。

埕島中心一號平臺組合主要由生產平臺、動力平臺、儲罐平臺、消防平臺、生活平臺5個子平臺組成(見圖3)。是集油氣處理與外輸、污水處理與注水、作業(yè)、消防、發(fā)供電、生活保障等功能于一體的大型綜合性平臺群，處理液量11 000 m3/d、原油外輸能力10 800 m3/d、污水處理能力3 100 m3/d、天然氣發(fā)電裝機容量2×3 000 kW。

圖3 埕島中心一號平臺組合

埕島中心二號平臺組合主要由生產平臺、動力平臺、儲罐平臺、注水平臺、生活平臺5個子平臺組成(見圖4)，該平臺組合集油氣處理與外輸、海水處理與注水、變配電、熱媒換熱、生活保障等功能于一體的大型綜合性海上平臺群。平臺設計原油處理量為4 125 t/d，處理液量13 125 t/d，外輸液量14 400 m3/d，單臺設備處理天然氣101 888 m3/d，單臺設備外輸天然氣22×104 m3/d。

圖4 埕島中心二號平臺組合

2.2 鋼質樁基固定平臺技術

勝利埕島油田地處老黃河口附近，地理位置特殊，海洋環(huán)境及海底地質條件惡劣，主要表現(xiàn)在：海區(qū)冬季極端最低氣溫達到-18 ℃，平臺要遭受平整冰及流冰的沖擊作用；潮流強大，表層流速最大達到1.53 m/s，底層流速最大1.30 m/s，并且一年四季均有風暴潮發(fā)生；所處海域水深相對較淺，海底受波浪、海流的擾動較為突出，黃河口在這一帶曾多此轉移改道，海底大沖大淤，地形復雜，變化無常，海區(qū)是8度地震烈度設防區(qū)，在地震作用下海底表層土壤有液化的趨勢。

針對埕島油田特殊的海況地質條件下及開發(fā)方式，設計了預制安裝周期短、經濟安全、形式多樣的鋼質樁基固定平臺，樁基固定平臺由于其對埕島油田特殊的地質條件有很好的適應性，在埕島油田顯示出其獨特的優(yōu)越性，成為埕島油田原油產能建設的主要平臺結構形式。

1)樁基導管架式中心平臺。目前，埕島油田共有兩座中心平臺，即“中心一號”及“中心二號”?！爸行囊惶枴逼脚_群位于埕島油田主體區(qū)域南部CB11C井組平臺處?！爸行亩枴逼脚_群位于CB25D井組平臺附近主要用于接收埕島主體區(qū)域北部衛(wèi)星平臺生產的油氣。在埕島油田中心平臺設計中，采用了導管架式固定平臺，該結構形式與埕島油田的海洋環(huán)境、地質條件相適應，滿足生產使用要求。

2)樁基導管架式采修一體化平臺。為滿足埕島油田修井作用的要求，設計了兩種形式的采修一體化導管架固定平臺，即修井模塊搬遷式采修一體化平臺(見圖5)和外掛井口修井模塊固定式采修一體化平臺(見圖6)，緩解了海上修井作業(yè)的壓力。

圖5 修井模塊搬遷式采修一體化平臺

圖6 修井模塊固定式采修一體化平臺

修井模塊搬遷式采修一體化平臺由導管架式計量平臺及導管架式井口平臺組成，井口平臺導管架框架內設有井口導向結構，井口隔水管穿過井口導向結構并與導管架相連達到對井口保護的目的。井口導管架能給井口平臺提供較大的甲板面積，當需要修井作業(yè)時，配合可搬遷的修建模塊自行完成，不需借助修井作業(yè)船。

外掛井口固定修井模塊固定式采修一體化平臺, 針對海上修井作業(yè)能力緊張及單座平臺井口數(shù)量不斷增大的趨勢，設計開發(fā)了16～36井口固定式采修一體化平臺，平臺上部設有固定式修井機滿足修井作業(yè)要求，同時井口外掛于平臺兩側，可以滿足外來鉆井船兩側同時就位打井，縮短打井周期。該創(chuàng)新形式的布置還可以根據(jù)后期開發(fā)建設的需要，依托采修一體化平臺外擴井口，充分利用原采修一體化平臺上的固定修井設施及平臺上生產工藝，對新井組進行生產及井口作業(yè)。外掛井口固定式采修一體化平臺，在降低投資的同時，有效緩解了修井能力不足對生產的制約。

3)樁基導管架式衛(wèi)星計量平臺。導管架式井組衛(wèi)星計量平臺(見圖7)，一般包括井口導管架式井口保護平臺、三腿或四腿導管架式計量平臺。井口保護平臺由一個直立式井口導管架構成，各井口位于相應的導管架主導管內，導管架主導管直徑一般為1 000 mm，根數(shù)由具體的井口數(shù)而定。鉆井時先將井口導管架就位，而后在井口導管架各主導管內鉆井，井口隔水管既滿足井口隔水工藝的要求，又兼作井口導管架的支撐樁使用，減少了平臺用鋼及海上安裝工期。

圖7 樁基導管架式衛(wèi)星計量平臺

4)樁基高樁式衛(wèi)星計量平臺。高樁式井組衛(wèi)星計量平臺采用了類似于高樁碼頭的高樁式結構，計量平臺采用3根直徑1 200 mm的鋼管樁支撐，井口平臺直接利用井口的隔水管作為平臺的支撐，在海平面以上海上現(xiàn)場焊接2～3層水平拉筋將各自獨立的井口隔水管及樁聯(lián)連為一體。

2.3 多樣化的井口保護技術

勝利油田為適應灘淺海油田的開發(fā)所引進和建造的鉆井平臺包括坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺。根據(jù)勝利淺海環(huán)境條件、鉆井平臺及修井平臺的特點，結合不同的水深條件，采用了多樣化的井口保護技術，滿足了井口保護的要求。

1)加強隔水管直接作為井口保護平臺。該種形式的井口保護直接利用井口的隔水管作為平臺的支撐，海面上焊接的水平拉筋將獨立的井口隔水管連為一體，這種型式的井口保護適用于水深較淺且環(huán)境荷載較小的海區(qū)。

2)高樁圍護式井口保護。該井口保護結構在井口周圍設多根直立式保護樁，將井口圍在中間，達到對井口保護的目的。這種結構僅適用于水深較淺且環(huán)境荷載較小的海區(qū)。

3)單樁井口保護。由一根獨立的大直徑鋼管樁將井口置于樁內部，達到對井口的保護，這種結構用于臨時性保護或環(huán)境較好水深較淺的單井口保護。

4)直立式井口導管架保護。由直立式井口導管架構成，各井口位于相應的導管架主導管內，鉆井時在各主導管內鉆井，井口隔水管既滿足隔水要求，又兼作導管架的樁。見圖8。

圖8 直立導管架井口保護

5)導管架井口保護平臺。對于水深較深，上部甲板面積較大的井口平臺，采用了導管架式井口保護平臺，根據(jù)上部設施布局情況，井口可以位于導管架主體框架內部或導管架主體框架外部，導管架各水平層設井口導向限位筒，對井口實施導向限位，達到對井口保護的目的。

6)水下基盤式井口保護。水下基盤式井口保護將常規(guī)導管架和常規(guī)基盤結構相結合，基盤從結構上來看相當于半個直導管架，其水下部分與直導管架基本相同，只是在灌漿等裝置的設置上不同，水上部分只有一個引導管，在基盤就位時起到定位作用。在水下將基盤與隔水管連接成為一個整體，使基盤在具備導向和定位作用的同時還具備導管架的支撐連接作用。該新型水下基盤結構減少了冰作用區(qū)桿件尺寸，優(yōu)化結構受力，具備直導管架井口平臺的剛度及強度，能對井口進行有效保護，而且施工方便，降低了海上就位及傾斜控制的難度。與以往的井口導管架結構型式相比，基盤式井口導管架主要有以下幾個優(yōu)點：①省去了鉆井開隔水，下隔水套管以及導管架就位的工序，縮短了鉆井平臺占用時間；②基盤隔水管采取打樁方式，避免了鉆井平臺開隔水造成的淺層地質破壞，提高了基礎穩(wěn)定性；③提高了井口平臺的就位精度，避免了因鉆井平臺就位偏差而影響平臺就位方位等一系列問題。

2.4 海上輕型平臺技術

針對勝利淺海環(huán)境條件及地質條件，及邊緣區(qū)塊開發(fā)的要求，通過科技攻關，創(chuàng)新研發(fā)了輕型平臺技術，提高了油田開發(fā)效益。

1)水下三樁塔式支撐單立柱平臺。該種形式的單立柱平臺由單立柱、塔式支撐框架、水下樁、上部平臺組成。塔式支撐框架三個面均為直立，水平面為等邊三角形。塔式支撐框架導向管位于三角形的頂點，用鋼管與單立柱連為一體。單立柱偏心布置，位于三角形底邊的中點，單立柱上設靠船構件、登船平臺及海底管線立管固定管卡等附屬構件。水下樁與單立柱采用“機械嚙合”結合水下灌漿的連接方式固定，井口隔水管位于單立柱中間，由單立柱對井口結構進行保護，井口隔水管不再承受海洋環(huán)境荷載。井口結構與單立柱在平臺甲板處采用柔性連接，對井口位移進行一定的限制。

該單立柱平臺結構布局合理，平臺主體依靠單立柱支撐，其水面附近結構簡單，可以最大限度的減少平臺所受的環(huán)境荷載[2]。當作為井口平臺使用時，井口布置在單立柱內部，不直接承受外部荷載，從而對井口實現(xiàn)有效的保護。與其他型式的單立柱平臺相比，基底抗傾力矩明顯增大、平臺位移明顯減小。

2)內加肋變徑獨樁平臺技術。獨樁平臺代替輕型簡易導管架平臺，作為棧橋支撐平臺、海底管道立管支撐樁，在勝利海上油田的分期開發(fā)中得到廣泛應用。但由于埕島油田海底地質條件的特殊性，獨樁平臺的振動問題突出，樁頂位移大，限制了常規(guī)獨樁平臺的使用范圍，威脅到管線棧橋的安全。設計開發(fā)的3級變徑內加肋獨樁平臺，海上現(xiàn)場實測顯示與常規(guī)普通樁基相比同等條件下，位移降低幅度非常明顯[3]。目前該技術已經在勝利海上推廣應用，該技術也獲得實用新型專利技術。

3)正壓沖固基礎平臺。正壓沖固平臺技術的主要特點是先利用正壓噴沖導流下沉等工藝將短樁平臺沉貫到預定深度，然后用灌注水泥砂漿加固短樁周圍地基，將樁與其周圍地基土固結在一起，確保平臺具有足夠的穩(wěn)定性，其作為固定式導管架平臺具有結構簡單、海上施工效率高、節(jié)省投資的特點。

4)負壓樁基式固定平臺。負壓樁基式固定平臺采用大直徑的桶型基礎代替?zhèn)鹘y(tǒng)固定式平臺的深樁基礎，利用負壓原理使桶型基礎下沉到海底泥面以下一定深度。

3 結束語

勝利海上油田自1993年投入正式開發(fā)以來，經過不斷探索、不斷攻關、不斷實踐形成的勝利灘淺海油田海工工程技術，成功應用于埕島油田主體區(qū)域、埕北30區(qū)塊、莊海10區(qū)塊、墾東區(qū)塊、埕北35區(qū)塊等勝利海上油田的開發(fā)建設。2002年以來勝利海上生產原油一直穩(wěn)定在220萬噸，2010年達到246萬t，經濟和社會效益顯著。

隨著海上油田勘探開發(fā)的不斷深入，勝利海工工程技術發(fā)展方向主要體現(xiàn)如下。

1)埕島油田開發(fā)海工建設優(yōu)化技術。地面工程與油藏鉆采相結合平臺總體布局優(yōu)化技術，海洋工程多專業(yè)三維設計優(yōu)化技術等。

2)灘淺海油田開發(fā)安全生產與安全保障技術。確保海上油田開發(fā)使用的各類工程設施的安全，是海上油田開發(fā)的重中之重。對于進入服役的中后期海工構筑物(平臺、海管)，如何系統(tǒng)的解決平臺管線壽命評價、延壽和維修、完整性管理等問題，需要進一步發(fā)展的方向。

3)海上邊遠區(qū)塊油田開發(fā)技術。隨著灘淺海油田的不斷開發(fā)，主力區(qū)塊以外的油井如何實現(xiàn)連續(xù)生產，是一個亟待解決的問題。優(yōu)化創(chuàng)新適應不同海區(qū)不同海洋環(huán)境條件的各類新型、輕型平臺技術、浮式平臺技術，從而減少工程設施投入，有效降低油田開發(fā)成本，提高經濟效益，是海上油田地面工程建設永恒的發(fā)展方向。

[1] 張衍濤,趙 帥,馮春健,等.勝利灘海油田工程建設中的新技術[J].中國海洋平臺，2004(1):37-41.

[2] 蔣習民.淺海新型單立柱平臺在埕島海域中的應用[J].中國海洋平臺,2003(4):41-43.

[3] 陳同彥.埕島油田淺灘海獨立樁結構優(yōu)化探討[J].石油工程建設, 2009(4): 9-11.