林華春歷 妍

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司 湛江524057；2.廣東南油對外服務(wù)有限公司 廣州510000）

適用于“南海自安裝試采平臺”外輸方案的比選研究

林華春1歷 妍2

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司 湛江524057；2.廣東南油對外服務(wù)有限公司 廣州510000）

［摘 要］“自安裝試采平臺”是一種可移動(dòng)且 可重復(fù)利用的油田開發(fā)設(shè)施，主要用于邊際小油氣田的滾動(dòng)開發(fā)，外輸是整個(gè)設(shè)施不可缺少的一環(huán)。文章將根據(jù)該平臺可移動(dòng)、可搬遷等特點(diǎn)，結(jié)合邊際油田的開發(fā)需求，對適用于 “自安裝試采平臺”的外輸方案進(jìn)行分析研究。

［關(guān)鍵詞］海上邊際油田；自安裝平臺；外輸方案； 重復(fù)利用

引 言

“南海自安裝試采平臺”是一種可移動(dòng)液壓插銷式采油平臺，具備可搬遷可重復(fù)利用的特點(diǎn)，主要用于北部灣邊際小油氣田的滾動(dòng)開發(fā)。

自安裝試采平臺主要技術(shù)指標(biāo)：

總尺度 約 100 m×70 m×50 m；

樁 腿 4 根圓柱形樁腿；

液處理能力 3 000 m3/ d；

原油艙艙容 約5 000 m3。

平臺具備原油生產(chǎn)處理、儲(chǔ)存、外輸?shù)裙δ?。平臺生產(chǎn)的原油處理達(dá)標(biāo)后可以先儲(chǔ)存在平臺的原油艙內(nèi)，然后進(jìn)行外輸作業(yè)。目前同類型平臺在渤海灣油田已有成功應(yīng)用的工程案例，平臺型式如下頁圖1所示［1］。

圖1 渤海灣自安裝試采平臺示意圖

1 外輸條件

北部灣油田海域水深范圍為30～40 m。為了滿足原油外輸?shù)囊?，每月適合外輸作業(yè)需達(dá)到15天以上。根據(jù)北部灣海域的水文氣象條件，在滿足足夠的每月外輸作業(yè)天數(shù)的前提下，外輸極限條件為6級風(fēng)、2 m浪高、0.75 m/s表層流。由于邊際油田產(chǎn)量較低， 5 000載重噸左右的穿梭油輪可以滿足要求。

鑒于自安裝試采平臺主要針對的是邊際小油氣田，特別是開發(fā)年限較短、周邊沒有依托設(shè)施的油田，因此，常用的海底管線外輸模式費(fèi)用過高無法采用，只能考慮采用穿梭油輪外輸模式。

2 海上油田外輸技術(shù)

通過穿梭油輪外輸通常采用兩種模式。一種是漂浮軟管外輸模式，用于FPSO外輸作業(yè)，如圖2所示［2］。外輸過程中，穿梭油輪系泊在FPSO艉部，跟隨FPSO單點(diǎn)的風(fēng)標(biāo)效應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)。穿梭油輪和FPSO通過兩者之間連接的漂浮軟管進(jìn)行原油外輸作業(yè)。這種外輸模式基本不受水深的限制，外輸距離和漂浮軟管的長度相關(guān)，一般可達(dá)300 m。穿梭油輪噸位可以達(dá)到15萬噸以上，外輸速度可以達(dá)到7 000 m3/h，適合大型油田大規(guī)模的外輸作業(yè)。用于非單點(diǎn)系泊FPSO或平臺時(shí)，穿梭油輪需要多點(diǎn)系泊。但是由于漂浮軟管外輸時(shí)一直漂浮在海面上，承受較大的波浪力作用，軟管損壞比較頻繁。自安裝試采平臺可以考慮采用漂浮軟管外輸模式。

圖2 FPSO漂浮軟管外輸模式

另一種是采用靠船平臺的外輸模式，穿梭油輪靠泊在獨(dú)立的靠船平臺上，通過棧橋上鋪設(shè)的輸油管線進(jìn)行外輸，如圖3所示［3］。這種外輸模式僅限于水深較淺的海域，而且能夠靠泊穿梭油輪的噸位較小；隨著水深和穿梭油輪噸位的增加，靠船平臺的費(fèi)用將大大增加。自安裝試采平臺的目標(biāo)油田海域水深可達(dá)40 m，靠船平臺的建造費(fèi)用非常高，不建議采用此模式。

圖3 靠船平臺外輸模式

3 適用于“南海自安裝試采平臺”的外輸方案分析研究

3.1 渤海灣自安裝試采平臺的外輸模式

渤海灣已成功投用的自安裝試采平臺所采用的是漂浮軟管外輸模式。由于沒有單點(diǎn)系泊設(shè)施，因此穿梭油輪的系泊需要增加1套兩點(diǎn)系泊設(shè)施。

“南海自安裝試采平臺”與渤海灣的自安裝試采平臺相比，結(jié)構(gòu)型式類似，處理能力接近，穿梭油輪噸位相似，但是油田水深更深、水文氣象條件更加惡劣。如果采用同樣的漂浮軟管結(jié)合兩點(diǎn)系泊的外輸模式，穿梭油輪的系泊條件比較惡劣。按照5 000載重噸穿梭油輪和外輸極限環(huán)境條件進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算，兩點(diǎn)系泊的最大張力約200 t，穿梭油輪的位移接近100 m，外輸作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大，見圖4。即使在改用三點(diǎn)系泊方案后，系泊張力和油輪位移過大的問題也沒有得到改善，因此“南海自安裝試采平臺”難以直接采用渤海灣的自安裝試采平臺的外輸模式。

圖4 穿梭油輪兩點(diǎn)、三點(diǎn)系泊水動(dòng)力分析模型

3.2 輸油臂結(jié)合動(dòng)力定位穿梭油輪的外輸模式

船用輸油臂有兩種主要的型式，分支承輸油臂和桁架式輸油臂。

分支承輸油臂，其特點(diǎn)是支撐系統(tǒng)與工藝管線相互獨(dú)立，輸油臂的質(zhì)量及載荷由支承機(jī)構(gòu)來承擔(dān)。工藝管線及旋轉(zhuǎn)接頭基本不承受外載，主要適用于較大噸位船舶以及需較長輸油臂時(shí)的裝卸作業(yè)，作業(yè)半徑可達(dá)20 m。但是分支承輸油臂其受到環(huán)境條件的影響較大，在復(fù)雜惡劣的環(huán)境條件下作業(yè)時(shí)，其輸油距離及輸油能力將會(huì)大大降低。因此該型輸油臂不適用于“南海自安裝試采平臺”外輸作業(yè)。

桁架輸油臂外輸方案，采用可回轉(zhuǎn)的桁架輸油臂結(jié)構(gòu)，其由支撐立柱、內(nèi)懸臂、配重、懸臂、定位裝置及外輸管等組成（見下頁圖5）。與分支承輸油臂相比，結(jié)構(gòu)簡單強(qiáng)度大，能夠滿足更惡劣環(huán)境條件的要求?？梢詫?shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離、高落差與穿梭油輪之間傳輸液體，最大輸油距離可達(dá)40 m。輸油臂帶有補(bǔ)償裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)穿梭油輪在起伏、搖擺的狀態(tài)下正常作業(yè)，最大補(bǔ)償半徑為2.5 m。原油外輸完畢，懸臂能夠回收復(fù)位，作業(yè)流程簡便。因此推薦采用此方案。由于輸油臂尺寸重量較大，對平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)性等影響較大，需要采用與平臺吊機(jī)同樣的設(shè)計(jì)校核方式，針對輸油臂對平臺的影響進(jìn)行校核評估。

船舶動(dòng)力定位技術(shù)是一種先進(jìn)的船舶定位方式，近年來，已經(jīng)有多條動(dòng)力定位穿梭油輪投入使用，越來越多的石油公司開始關(guān)注動(dòng)力定位穿梭油輪。在北海，10.9萬噸的Amundsen級DP-2穿梭油輪已經(jīng)開始投入使用［4］。江蘇南通中遠(yuǎn)船務(wù)已成功建造的5.9萬噸穿梭油輪，裝備了先進(jìn)的DP-2動(dòng)力定位系統(tǒng)［5］。動(dòng)力定位穿梭油輪具有自動(dòng)化程度高、定位能力強(qiáng)、操縱簡單、基本不受作業(yè)水深限制等特點(diǎn)。DP-2級別以上的動(dòng)力定位系統(tǒng)能夠提供冗余，降低由于設(shè)備故障而帶來的風(fēng)險(xiǎn)。動(dòng)力定位的缺點(diǎn)是在定位時(shí)需要推進(jìn)器提供動(dòng)力，燃油消耗量要相應(yīng)增加。

圖5 桁架式輸油臂

按照5 000載重噸穿梭油輪進(jìn)行估算，該油輪配備DP-2動(dòng)力定位系統(tǒng)，需要配置4臺1 670 kW以上的發(fā)電機(jī)組。推進(jìn)器全部采用電動(dòng)推進(jìn)器，其中包括2個(gè)1 200 kW以上首側(cè)推和2個(gè)1 250 kW以上的尾部全回旋推進(jìn)器。經(jīng)過動(dòng)力定位性能計(jì)算，在外輸極限條件下，能夠滿足輸油臂補(bǔ)償半徑2.5 m的定位精度要求。

4 結(jié) 論

南海自安裝試采平臺的特點(diǎn)是利用其可移動(dòng)的特點(diǎn)滾動(dòng)開發(fā)多個(gè)邊際油田，而采用輸油臂配合動(dòng)力定位穿梭油輪的外輸模式，不需要固定的系泊設(shè)施。動(dòng)力定位穿梭油輪不受作業(yè)水深的限制，定位性能優(yōu)越，可以實(shí)現(xiàn)和“南海自安裝試采平臺”同時(shí)搬遷，是一種可靠的外輸作業(yè)技術(shù)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 李豫，鐘小俠.淺海邊際油田可移動(dòng)式采油平臺綜述［J］.中國造船，2009（50）：138-142.

［2］ 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程設(shè)計(jì)指南： 設(shè)計(jì)概論與工藝設(shè)計(jì)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［3］ 海洋石油工程設(shè)計(jì)指南編委會(huì).海洋石油工程設(shè)計(jì)指南： 設(shè)計(jì)概論與工藝設(shè)計(jì)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［4］ 下一代穿梭油船需要先進(jìn)動(dòng)力定位［J］.船舶物資與市場，2012（1）：34-36.

［5］ 朱杰，劉邵玲，刁友明.動(dòng)力定位系統(tǒng)在59K穿梭油輪上的應(yīng)用［J］.造船技術(shù)，2012（4）：31-34.

［中圖分類號］TE35

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A

［文章編號］1001-9855（2015）03-0048-04

［收稿日期］2014-10-21；［修回日期］2014-11-06

［作者簡介］林華春（1982-），男，碩士，工程師，研究方向：海上油氣開發(fā)工程項(xiàng)目的前期研究、可行性研究和建造項(xiàng)目管理工作。歷 妍（1983-），女，碩士，工程師，研究方向：海洋工程的技術(shù)研究和相關(guān)科研工作。

Comparison and selection of offl oading solution for “self-installation production testing platform”

LIN Chun-hua1LI Yan2

(1. WenChang Branch, Zhanjiang Energy Technology & Services-Oil Production Services Co. , CNOOC, Zhanjiang 524057, China; 2. Guangdong Nanyou Foreign Service Co. Ltd., Guangzhou 510000, China)

Abstract：Self-installation production testing platform which can be reused and removable for the oilfield development has been designed for the rolling development of the offshore marginal fi eld. Offl oading system is one of the key points to the whole unit. This paper carries out the analysis and researches of the different solutions of the offloading system that is suitable for the self-installation production testing platform on the basis of its removability and the development requirements of the marginal fi eld.

Keywords：offshore marginal fi eld； self-installation platform； offl oading solution； reuse