戴國華，劉英憲，張博*，龐洪林，劉英雷，張鑫

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459；2.中國石油大學(xué)(北京) 石油工程學(xué)院，北京 102249)

0 引言

“十四五”以來，隨著國內(nèi)油氣資源需求的日益迫切和海上油氣田開發(fā)工程項目的日趨增多，其項目能否經(jīng)濟、高效開發(fā)的關(guān)鍵在于計劃進度控制、成本控制和質(zhì)量控制[1]。多年的實踐證明，海上油氣設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是有效實施“三大控制”、實現(xiàn)經(jīng)濟有效開發(fā)海上油氣田的關(guān)鍵所在。同時，基于標(biāo)準(zhǔn)化模式所設(shè)計的油氣設(shè)施定型方案具有節(jié)約研究設(shè)計工時、縮短采辦周期、集成化儲備設(shè)計與建造經(jīng)驗的作用，能夠在降低海上工程項目開發(fā)成本、縮短建造周期以及實現(xiàn)油氣田規(guī)模化和區(qū)域化開發(fā)等方面發(fā)揮重要作用[2]。

本研究通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計研究確定出適用于渤海海域環(huán)境和開發(fā)特點的組塊系列定型方案、導(dǎo)管架系列定型方案，并實現(xiàn)渤海油田2021年以來6個已實施的油田開發(fā)項目凈現(xiàn)值提升超5 000萬元、凈現(xiàn)值提升率達2.5%的良好效果[3]。在此基礎(chǔ)上總結(jié)、提升出一套成熟的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計流程，為更多在建及待建工程項目帶來巨大社會和經(jīng)濟效益。

1 標(biāo)準(zhǔn)化研究基礎(chǔ)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計思路

海上平臺傳統(tǒng)設(shè)計方法往往存在設(shè)計周期長、成本高、可重復(fù)性低等缺點，嚴重影響著海洋石油勘探開發(fā)效率，而通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法開展的平臺設(shè)計能夠大幅降低傳統(tǒng)設(shè)計方式帶來的制約。

海上設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計指在海域水深、水文、土壤等環(huán)境條件相似的基礎(chǔ)上，針對建造規(guī)模、工程參數(shù)相近的海上平臺，運用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計流程、設(shè)計規(guī)范和組件，開展設(shè)計、采辦、建造安裝的過程。這可實現(xiàn)平臺結(jié)構(gòu)、流程、布置、設(shè)備選型、配管設(shè)計等方面達到統(tǒng)一化，并實現(xiàn)高速高效和更低成本開發(fā)海上油田[4]。

本研究以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計為基礎(chǔ)，通過對渤海油田153座典型在役平臺設(shè)計資料、生產(chǎn)現(xiàn)狀進行梳理、統(tǒng)計，開展工程樣本分析、油氣處理系統(tǒng)分析、輔助系統(tǒng)分析。并綜合考慮智能化需求、電力依托需求、增儲上產(chǎn)需求及鉆完井優(yōu)快實施等需求，確定出4系列11類型平臺定型需求，如表1所示。

表1 渤海油田平臺定型需求參數(shù)表

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計基礎(chǔ)

在確定平臺定型需求的基礎(chǔ)上，開展包含結(jié)構(gòu)、工藝、機電儀等全專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，優(yōu)先固化適合常規(guī)注水開發(fā)油田的定型方案。并按照“邊研究、邊應(yīng)用、邊完善”的原則，綜合考慮適應(yīng)未來五年以上油田整體開發(fā)的需求，如油藏產(chǎn)量規(guī)劃指標(biāo)、未動用儲量動用方向、邊際油田開發(fā)策略及岸電項目接入等，確定出一套適用于渤海油田的組塊系列定型方案和導(dǎo)管架系列定型方案。同時，研究潛山型油氣田工藝流程，形成適用于潛山油氣田的平臺定型。但熱采、注聚、低滲等非常規(guī)油氣田開發(fā)由于對處理工藝有特殊要求，無法套用常規(guī)定型處理方式，不在流程標(biāo)準(zhǔn)化適用范圍內(nèi)。

通過開展上述研究，對標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計流程也做了進一步提升，升級完善了渤海常規(guī)注水開發(fā)油田的中心平臺、井口平臺及潛山油氣田的油氣水處理機公用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化流程；配合組塊定型制定出4檔油氣處理定型系列、生產(chǎn)水/注水處理定型系列及公用配套方案。

2 海上設(shè)施定型標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計研究成果

2.1 組塊系列化定型研究

基于地質(zhì)油藏、鉆采、工程的交互協(xié)同原則，針對工藝、總圖、結(jié)構(gòu)、機械、電器、儀控等專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化需求，開展組塊系列化定型研究。

工藝?；跇?biāo)準(zhǔn)化油氣水處理流程，依據(jù)已發(fā)布的通用油氣水、公用處理設(shè)備規(guī)格，選取處理系統(tǒng)，并參考不同儲層油品性質(zhì)、置換壓井等需求，進行如計量加熱器、外輸加熱器等設(shè)備設(shè)施選配。

總圖?；诜菞蜻B接工況，在充分考慮經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，各定型平臺可適應(yīng)系統(tǒng)類型適度可變，井槽間距優(yōu)先滿足92系列或同等能力鉆井船作業(yè)要求，無人井口平臺充分考慮智能化需求。

結(jié)構(gòu)。以不改變施工資源為前提，為中心平臺組塊結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮對應(yīng)的適應(yīng)性調(diào)整措施；各型平臺不可超越重量估算原則。

機械。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化系列化規(guī)格配置各平臺吊機；根據(jù)工藝提出的熱負荷需求配置相應(yīng)的熱站及設(shè)置備機。

電氣。電潛泵電量按單井120 kW設(shè)計；中心平臺設(shè)置無功補償裝置，井口平臺暫不考慮無功補償；單獨設(shè)置的大型變頻器房間需布置水泵變頻器。

儀控。中控室按最大中控系統(tǒng)規(guī)模規(guī)劃房間面積，井口控制盤系列化按最大井?dāng)?shù)提出公用控制模塊能力需求和單井控制模塊空間需求。

綜合以上研究，制定出滿足渤海油田海上設(shè)施需求的標(biāo)準(zhǔn)化組塊系列定型方案：基于平臺主定型5型，共9個組塊定型系列，如表2所示。

表2 渤海油田標(biāo)準(zhǔn)化組塊系列定型方案表

2.2 導(dǎo)管架系列化定型研究

以匹配組塊系列定型為基礎(chǔ)，根據(jù)組裝式導(dǎo)管架工作思路，以滿足渤海海上油氣田開發(fā)項目可行性研究深度為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出與5型平臺主定型方案相匹配的導(dǎo)管架系列定型方案，如表3所示。該方案實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計工作由傳統(tǒng)的可研階段導(dǎo)管架設(shè)計向可研階段導(dǎo)管架選型的工作模式升級，僅需根據(jù)導(dǎo)管架支腿段和防沉板適應(yīng)水深需求，增加半跨或一跨水平層，大幅提高設(shè)計效率。同時，使后期建造安裝過程更易于管理，提升了總裝效率。

表3 渤海油田標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)管架系列定型方案表

3 標(biāo)準(zhǔn)化定型在渤海油田的應(yīng)用

基于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的海上油氣設(shè)施定型已在渤海油田“十四五”期間平臺設(shè)計中得到充分應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計2024—2025年計劃投產(chǎn)的開發(fā)項目中，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的組塊系列定型適應(yīng)性大于80%，導(dǎo)管架系列定型適應(yīng)性大于90%，其具有適用于無人井口平臺、有人井口平臺、中心平臺的完整類型，以及滿足鉆井、油水處理、天然氣處理與集輸?shù)凝R全功能，并能夠適用于小區(qū)塊獨立開發(fā)、分散區(qū)塊聯(lián)合開發(fā)、老區(qū)塊提液開發(fā)、后期擴展等多類場景[5]。

該模式在渤海重點項目設(shè)計中的廣泛應(yīng)用，部分應(yīng)用成果如表4所示，充分體現(xiàn)了研究過程中地質(zhì)油藏、鉆采、工程、經(jīng)濟的協(xié)同工作成效，促進了管理決策優(yōu)化及渤海油田的整體開發(fā)。

表4 標(biāo)準(zhǔn)化定型方案在渤海部分油田應(yīng)用情況表

以SZ36-2油田開發(fā)項目標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計為例，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，預(yù)計“有項目-無項目”的經(jīng)濟效益為1 801萬元，如表5所示。標(biāo)準(zhǔn)化平臺結(jié)構(gòu)增強，為生產(chǎn)階段外掛井槽提供空間與便利，預(yù)計可減少后期外掛井槽結(jié)構(gòu)及安裝費1 572萬元，如表6所示。

表5 SZ36-2油田開發(fā)項目標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計綜合效益分析表

表6 SZ36-2油田開發(fā)項目外掛井槽標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計優(yōu)化前后綜合效益分析表

4 結(jié)語

本研究基于渤海海域開發(fā)特點及渤海典型在役平臺為樣本，以標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計為主要方法，開展海上油氣設(shè)施定型研究，設(shè)計出組塊系列定型方案及導(dǎo)管架系列定型方案。

設(shè)計平臺組塊主定型5套，共9個組塊系列，可滿足不同儲量規(guī)模、開發(fā)井?dāng)?shù)、處理能力的需求；

設(shè)計導(dǎo)管架系列定型6套，可滿足不同組塊定型、海域海況、擴展預(yù)留及可研階段充分選型的需求；

基于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的海上設(shè)施定型方案已在渤海20余個平臺設(shè)計與建造中得到應(yīng)用，實踐證明該模式能夠起到加快勘探開發(fā)一體化、提高采辦與建造安裝效率、提升油氣田全生命周期經(jīng)濟效益的顯著效果。