渤海油田可移动井口平台总体方案

高建新, 刘学涛, 谢志元

(中海油能源发展股份有限公司， 天津 300457)

渤海油田可移动井口平台总体方案

高建新, 刘学涛, 谢志元

(中海油能源发展股份有限公司， 天津 300457)

针对我国海上边际油田现状进行阐述，并结合海上边际油田开发模式，研究出一种适合于我国40 m水深范围内的可移动井口平台，用以替代常规固定式无人井口平台。该平台采用自升式结构型式，艉部设有井口支持结构，具有陆地建造周期短、海上安装时间短、弃置费用低等优点。该研究对边际油田开发具有重要的意义。

边际油田开发模式；可移动井口平台；总体方案；应用模式

0 引言

结合现有边际油田的开发经验以及对关键技术的攻关，我国边际油田开发已初步确定了“区域/联合开发”“三一模式”“蜜蜂式”等开发模式，并成功开发了多个海上边际油气田。但是，我国还有很多边际油田尚未得到有效开发。

目前，我国已开发的边际油气田中的井口设施均采用了简易无人井口平台或者井口保护架[1]，如锦州9-3W油田、渤中34-3/5油田、涠洲6-8油田和涠洲11-4N油田等，如图1所示。该类设施实现了部分海上边际油田的开发需求，但是，简易无人井口平台或井口保护架均为固定式设施，无法重复利用，导致部分边际油田开发初始投资高、弃置费用高，直接影响边际油田开发的经济效益，特别是那些储量小、开发风险高、生产年限短的含油气构造。因此，降低边际油田的开发成本，确保油气田开发获得收益，成为边际油田开发的重要课题[2]。

图1 我国海上简易无人井口平台示意图

1 平台概况

基于我国海上边际油田的开发需求，研究出一种适合于40 m水深范围内的可移动井口平台，该平台是一座4桩腿无人值守的井口支持平台，采用自升式结构，其三维示意图如图2所示。平台艉部设有井口区，井口区设有井口支持结构，可对6根隔水套管进行支持。

图2 可移动井口平台三维示意图

与固定式简易无人井口平台类似，平台上部不设油气水处理系统，仅布置井口采油树、多路阀和计量分离器等必要的生产设施。不同井口的产出物经多路阀汇总后，通过海底混输管线输送至依托平台进行处理。平台采取依托供电方式，即依托平台电站提供电力，通过海底复合电缆为可移动井口平台及电潜泵进行供电[3]。

平台主体采用箱形结构，主体上设有4个圆柱形桩腿，在每个桩腿上设4排插销孔，并配置1套液压升降装置，桩腿通过液压升降装置与平台主体相连并进行升降。平台艉部设有井口支持结构，与平台主体采用铰接方式连接。平台在油田指定位置就位，由钻井平台将隔水套管钻入泥面以下指定位置后，将隔水套管与井口支持结构固定(利用夹持结构固定)以保持隔水套管的稳定性。为确保隔水套管在泥面附近的精确位置，需要利用钻井平台提前进入水下井口基盘，隔水套管上方设井口采油树，用于油田生产。

平台升降动力来源于柴油电站。为降低平台投资，柴油电站考虑租用现有设备，平台主体上设有升降液压站，可驱动液压升降装置实现平台升降作业。

平台主甲板上设有油气生产设备和电气房间。平台上的主要设施包括：井口控制盘、多路阀、多相流量计、计量加热器、外输加热器、注水管汇、注水滤器、收发球筒、海缆接线箱、电潜泵接线箱和工业交换机等。

平台右舷设有电动遥控舷梯和应急遥控软梯，以便于日常巡检人员登临平台。另外，平台具备功能拓展需求，通过加装钻台和井架，可以在钻井支持平台的配合下完成钻井和后期修井作业。平台主要参数见表1，平面布置图如图3所示。

表1 平台主要参数

图3 可移动井口平台平面布置图

2 平台应用模式

我国海上边际油田一直受制于开发技术和开发成本的限制而未能得到充分的利用。传统的固定式简易无人平台虽然实现了一部分边际油田开发，但因其成本高、不可移动的特点，无法实现部分小型边际油田开发。

可移动井口平台投资低、海上边际油田弃置费用低，有两种开发模式[4-5]：

(1) 三一开发模式。可移动井口平台主要用于油气生产，井产物流通过海底混输管线输送至依托平台进行处理，油田注水水源和电力均由依托平台提供，如图4所示。

图4 三一开发模式

(2) 蜜蜂开发模式。井产物流通过铺设在栈桥上的管道输送至自安装采油平台进行处理，生产污水经自安装采油平台上的处理系统处理合格后，通过铺设在栈桥上的注水管线注入井下。自安装采油平台上设有电站，为可移动井口平台和油气井提供电力支持。如图5所示。

图5 蜜蜂开发模式

3 平台总体方案设计

对平台结构型式、井口支持结构、抗冰方式和管线登临方式等进行设计，以确定最优的可移动井口平台总体设计方案。

3.1 结构型式

根据目标海域特点及作业需求，对可移动井口平台的结构型式提出2种设计方案：

(1) 三桩腿+三角形主体型式。含三角形主体、3根桩腿、3个桩靴和3套升降系统等，如图6所示。

(2) 四桩腿+四边形主体型式。含四边形主体、4根桩腿、4个桩靴和4套升降系统等，如图7所示。

两种结构型式的对比见表2。

图6 三桩腿+三角形主体型式可移动井口平台结构 图7 四桩腿+四边形主体型式可移动井口平台结构

表2 可移动井口平台结构型式对比

通过对平台漂浮稳性、可用甲板面积、抗冰能力和预压能力等方面的对比分析，四桩腿平台相对于三桩腿平台更具优势，因此，可移动井口平台采用四桩腿+四边形主体型式。

3.2 井口支持结构

可移动井口平台要求能够对6口井进行支撑(井口呈2×3排列)。从不同水深、冰厚及不同规格等角度对隔水管抗冰进行分析，以选取最优解决方案，井口支持结构型式对比见表3。通过对经济性、重复利用性及建造难度3个方面进行对比，最终确定采用支撑平台式。

表3 井口支持结构型式对比分析

3.3 抗冰方式

可移动井口平台初步确定用于渤海海上边际油田的开发，在生产期间不撤离，因此平台设计时需要考虑一定的抗冰能力。该平台区别于固定式平台，主要采用了自升式结构型式，抗冰能力弱于固定式平台，因此，该平台作业区域首选冬季冰情不严重的海域。可移动井口平台抗冰方式的对比见表4。

表4 可移动井口平台抗冰方式对比

由表4可知，辅助抗冰方式可以降低冰层对桩腿的破坏及对平台总体性能的影响。在冰层厚度达到平台桩腿极限抗冰能力时，应考虑采用破冰船进行破冰。

3.4 管缆登临方式

采用三一模式开发的海上边际油田，无人井口平台需要考虑海底管线和电缆的登临方式。对于导管架平台，海底管线通常借助平台桩腿登临平台。可移动井口平台与常规导管架平台不同，需要通过液压升降装置实现平台升降，能够在不同油田多次移位，因此，管缆登临方式应具有便于安装和拆卸的功能。管缆登临平台的方式对比见表5。由表5可知，依托桩腿登临更加便利，且不需要更多改造。

表5 管缆登临方式比选

3.5 人员登临方式

人员登临平台的方式须满足固定无人驻守平台相关规范要求及使用要求，人员登临方式的对比见表6。

表6 人员登临方式比选

通过对比发现，在平台舷侧设置遥控斜梯方式登临较为安全、可靠，且在固定平台上有应用先例。为了确保巡检人员安全，对登临平台重点说明。

(1) 主登临通道：采用遥控斜梯方式，配主、副遥控控制系统，互为备用，提高可靠性。

(2) 辅助登临通道：采用遥控软梯方式，配置遥控控制系统。

(3) 平台配符合规范要求的救生圈及救生筏，作为紧急情况下人员撤离的方式。

4 油田弃置

根据国家海洋局颁布的《海洋石油平台弃置管理暂行办法》第十三条：平台所有者必须按照国家海洋行政主管部门批准的要求进行平台弃置，并应在停止油气开发作业之日起的一年内进行平台弃置。当某一海上边际油田生产结束后，需要对油田实施弃置作业。

可移动井口平台与常规导管架平台不同，不需要利用浮吊进行海上拆除作业。在弃置作业期间，当钻井平台完成弃井作业并切割隔水套管后，需要对平台上的结构进行清洗，清洗达标后利用平台的升降装置将平台降至水面，并实施拔桩作业，由拖船将平台拖航至下一个目标油田。

5 总结

可移动井口平台是一种新型的井口平台，在国内尚无应用先例。该平台主要用于40 m水深范围内的海上边际油田开发，作为井口生产设施应用。该平台结构形式简单、工程用钢量小、便于搬迁，可以大幅降低海上边际油田开发的初始投资和弃置费用，对边际油田开发具有重要的意义。

[1] 方华灿，吴小微.渤海边际油田建设工程中的关键技术与创新[J].中国造船，2003，44(z1)：34-39.

[2] 方华灿.我国海上边际油田采油平台选型浅谈[J].石油矿场机械，2005，34(1)：24-26.

[3] 杨晓刚.海上边际油气田简易设施设计思路[J].中国海上油气， 2005，17(2)：124-127.

[4] 中国船级社.海上移动平台入级规范[S].2016.

[5] 国家发展和改革委员会.海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法：SY/T 10030-2004[S].2004.

Overall Plan on Removable Wellhead Platform of Bohai Sea Oil Field

GAO Jianxin, LIU Xuetao, XIE Zhiyuan

(CNOOC Energy Technology & Services Co., Ltd.， Tianjin 300457， China)

Aimed at the present situation of offshore marginal oil field in China, and combined with the offshore marginal oil field development model, a type of removable wellhead platform suitable for the range of 40 meter water depth is developed, which can be used to replace the conventional fixed unmanned wellhead platform. The platform adopts the jack-up structure and stern wellhead support structure, and has advantages of a short construction period on land, short offshore installation time, low disposal cost etc. It’s of great significance to the development of marginal oilfield in the future.

marginal oilfield development mode; removable wellhead platform; overall plan; application mode

2016-10-13

高建新(1982-)，男，工程师

1001-4500(2017)01-0026-07

F416.22

A