自升式储油平台原油外输方式论证

刘学涛 刘海超

（1中海油能源发展股份有限公司边际油田开发项目组天津300457 2胜利石油钻井工艺研究院山东东营257017）

自升式储油平台原油外输方式论证

刘学涛1刘海超2

（1中海油能源发展股份有限公司边际油田开发项目组天津300457 2胜利石油钻井工艺研究院山东东营257017）

随着海上小型边际区块的开发蓬勃发展，小型的舱室储油自升式平台被原来越多的使用，由舱室储油平台组成的“蜜蜂式”开发模式摒弃了海底管线的铺设，有效地减小了油田开发成本。然而从储油平台将油液传输至穿梭油轮的过程中可采用多种方案——分支撑输油臂、软管外输、桁架输油臂、悬挂式软管等，本文将对其进行具体介绍，并进一步比选确定了自升式储油平台原油外输的最佳方式——桁架输油臂，为边际油田开发提供有益的借鉴。

边际油田;自升式储油平台；原油外输

引言

我国海洋石油发现很多边际油田，这些油气田的总储量非常可观。为了动用这些边际油气田的油气储量和有效益地开发，必须在技术上有所突破，以降低开发成本。随着我国海上边际油田开发的发展，“蜜蜂式”工程设施已成为一种很具吸引力的开发模式，由多个小油田分摊一套可重复使用的移动式工程设施，以提高小油田的开发效益。为了实现生产、储存和外输一体化，须建造一套可移动式的开发设施（集处理、动力、储油、外输、生活为一体的小型装置），其开发方式就像蜜蜂采蜜一样，采完一个小油田就转移到另外一个小油田。该开发方式使得一套开发设施的投资从多个油田中得到回收，从而降低了小油田的开发投资。还能解决油田周边因没有依托工程设施或周边依托工程饱和而带来的困难[1]，因此被广泛使用。从储油平台将油液传输至穿梭油轮的过程可采用多种方案，下面将对其进行具体介绍，并论证自升式储油平台原油外输的最佳方式。

1 储油平台特点及原油外输参数

1.1 海域环境特点

储油平台主要作业区域为渤海湾，作业水深可达40m，风、浪、流等环境载荷较为复杂，且比较大。

1.2 穿梭油轮系泊特点

穿梭油轮采用三系泊点两点系泊，在不同的海流方向及风向条件下，选取不同的系泊点进行系泊，从而导致原油外输距离及外输角度变化较大。

1.3 储油平台原油存储及外输特点

储油采用舱室储油，设计储油量为2503m3。原油外输能力要求约为400m3/h×2，所需的外输软管直径约为250mm，外输过程中，油管内原油产生的载荷较大。

2 现阶段主要的原油外输方式

2.1 分支承输油臂[2]外输

为保证在较复杂条件下满足原油外输作业要求，常采用的输油方式有分支撑结构单/双管输油臂。

分支撑单管输油臂（如图1-a），其特点是支撑系统与工艺管线相互独立，输油臂的重量及载荷由支承机构来承担，工艺管线及旋转接头基本不承受外载，因此，旋转接头负荷小，运转寿命长。内臂和外臂使用同一套配重系统，分支撑单管输油臂结构型式非常精简，能够用于大吨位油船使用，尤其是需要长距离长时间的输油作业。

分支撑双管输油臂（如图1-b），其特点是在分支撑单管输油臂的基础上，装有另一管线，一般为回气管线（气相管），气相管与液相管同步动作。其与分支撑单管输油臂相比较，具有更大的输油能力，作业半径相应增大，可达20m。

但是，其受到环境条件的影响较大，在较复杂、恶劣的环境条件下作业时，其输油距离及输油能力将会大大降低。

图1 输油臂外输方式Fig.1 pattern for oil-transferring arm

2.2 软管外输

此种原油外输（图2）方式常采用外输滚筒+软管组合[3]，原油外输过程中，软管被放出连接平台外输装置与穿梭油轮原油接收装置实现原油外输。原油外输完毕，通过滚筒回收软管。其特点是：原油外输距离较大，并且受穿梭油轮系泊影响较小。但是其受到较大的波、流力，软管使用寿命较短，软管价格较高，增加成本。

图2 软管外输方式Fig.2 pattern for flexible hose

2.3 桁架输油臂外输

桁架输油臂[4]外输（图3、4）方案，采用可回转的桁架输油臂结构，其由支撑立柱、内悬臂、配重、悬臂、定位装置及外输管等组成。其特点是：与常规输油臂相比，结构强度大，能够满足更恶劣环境条件的要求。桁架输油臂可以实现远距离、高落差与穿梭油轮之间传输液体，最大输油距离可达40m。悬臂可以压缩或伸长，外输时，最大高度落差可达40m，同时能够实现穿梭油轮在起伏、摇摆的状态下正常作业；原油外输完毕，悬臂能够回收复位，作业流程简便。由于悬臂架构强度大，可实现多条管线同时外输（图中所示为双管线），提高原油外输的效率。

但是，这种输油的方法要根据实际油品输送的要求，对运输原油的中转油轮作相应的改造：即增加船端定位器及相应的原油集管。

图3 桁架输油臂Fig.3 truss arm

图4 桁架输油臂外输Fig.4 oil-transferring truss arm

2.4 悬挂式软管外输

悬挂式软管输油方式（图5）是目前海军舰船重要的补给方式，其包含输油软管、悬挂钢丝绳、钢丝绳张紧装置、油管及钢丝绳回收装置、油管悬挂架等。其中，钢丝绳连接在平台与船舶或船舶与船舶之间，用来实现输油管线的悬挂；钢丝绳通过张紧装置进行张紧；输油管线回收后通过油管悬挂架悬挂，与此同时可通过悬挂架在平台和外输油轮之间产生高度差，有利于原油的输送。外输原油时，先将钢丝绳张紧，然后将输油管线悬挂于钢丝绳之上，实现原油外输。

它的特点在于：原油外输能力可以较小的受环境条件影响，外输的距离大，并且受油轮系泊点的位置和角度影响较小。

图5 悬挂软管方式进行外输Fig.5 hanging flexible hose

3 原油外输方式对比

储油平台原油外输方式的选择主要从以下角度进行考虑：

3.1 技术可靠性

海上油（气）田工程与陆地隔离，在海域内独立生存。为此，选择外输方式首先要考虑其技术成熟性，其必须具备大量可靠应用业绩。悬挂软管方式和分支承输油臂、软管方式已在现实工程中得到大量应用，技术成熟度较高。尽管桁架式输油臂现在应用的比较少，但它的主要机构为吊机的改进结构，吊机在工程应用中使用的很广泛，技术相当成熟，具有可靠的性能。

3.2 经济性

从起始的一次性投资、运行过程中的经济性以及后期维护费用等角度进行考虑。滚筒+软管输油方式，采用性能好的外国知名品牌软管，成本价格大约在400万人民币左右，但是，由于容易被破坏，后期的维修及更换成本较高。桁架式输油臂价格大约350-400万人民币，其维护较为方便，整体大修周期较长，而且可以采用国内产品，后期维护成本容易控制。

3.3 环境适应能力

软管、分支承油臂输油方式受到环境的影响较大，在南海较复杂的环境条件下，分支承输油臂的外输能力会受到很大的限制，而且软管同时受到海流、海浪的作用受到载荷较大，较容易被破坏。

3.4 原油外输能力

由于储油平台原油外输能力要求较高（约500m3/ h），同时，原油外输的距离较远。其中软管及桁架输油臂的作业半径可以达到30-40m，且其较容易实现1000m3/h的输油能力，传统的方分支撑输油臂在保证输油能力及克服环境条件影响前提下，外输距离一般不超过20m；在较长距离外输时，多做输气用。

3.5 外输便捷性

软管、悬挂软管后期日常维护量很大，且操作复杂，对维保人员和操作人员的技术水平要求很高。同时，悬挂软管需要增加软管挂架、张紧装置等，增加了平台或穿梭油轮的改造量。而桁架输油臂后期日常维护量相对较小，且其操作简便，与吊机类似，可以通过对吊机司机稍加培训实现维护及操作。

4 论证结果

表1 外输方式比选Tab.1oil-transferring pattern contrast

通过对上述输油方式的对比论证可知，在现有条件下，采用桁架输油臂方式作为储油平台原油的外输方案其环境适应性较好，满足原油外输能力及作业半径的要求，且成本较低，是目前最为适宜的输油方案。

[1]谭越，王春升，陈国龙.可移动生产储油平台的应用与发展[J].中国造船，2011,增刊1：159-165

[2]林华春，历妍.适用于“南海自安装试采平台”外输方案的比选研究[J].船舶，2015，3：48-51

[3]金向东.国产外输滚筒在自安装采油平台的应用[J].西部探矿工程，2011，2：56-57

[4]姜绪彪.输油臂设计选型阶段的探讨[J].机械工程师，2012，6：150-151

Oil-transferring pattern research from jack-up to shuttle tanker

Liu XuetaoLiu Haichao
（1CETS Marginal oilfield development PMT,Tianjin,300457 2 Shengli Petroleum Drilling Technology Research Institute,Dongying,257017）

With the marginal oilfield development,the jack-up platform whose tanks are filled with oil is widely used.The bee-pattern which consists of jack-up effectively reduces the oilfield development cost.This paper will introduce various solutions for oil-transferring from jack-up to shuttle tanker and provide the best one-truss arm.

marginal oilfieldjack-upoil transferring

刘学涛（1980—），男，2006年毕业于天津大学船舶与海洋结构物设计制造专业，工程师，现主要从事边际油田开发及油田开发工程装备研究工作。