海上油气田开发钻井平台经济性选型研究

黄彦

摘      要：随着海洋油田开发从浅海走向了深海，钻机制造商生产了各式各样的海洋钻井平台，那么在同一水深不同平台都能钻井的情况下如何选择最经济的钻井平台就成了一个问题。本文从海洋钻采设备介绍开始着重介绍了固定式钻井平台中的桩基式导管架平台、顺应塔式平台，移动式平台的自升式平台、半潜式平台、钻井船等各类海洋钻井平台及其优缺点和工作水深范围，并对主流钻井平台进行了归类;之后利用Questor软件建模，通过不同平台单井投资的对比达到钻井平台优选的目的，从而从经济性角度出发阐述了海上钻井平台如何选型并得出钻井平台优选模拟计算结果，对海洋钻井平台选型有一定指导意义，避免了投资浪费现象。

关  键  词：海上钻井平台;平台选型;投资估算;questor软件

中图分类号：TE52         文献标识码： A         文章编号： 1671-0460（2020）05-0946-04

Abstract： As offshore drilling have moved from shallow area to deep area， drilling rig manufacturers have produced various offshore rigs， so here comes a question of how to drill economically when different rigs can drill at the same depth. In this paper， various ocean drilling rig platforms， their advantages and disadvantages and the working water depth were introduced， such as the tower platform，the jack-up semi-submersible platform， drilling ship and other kinds of marine drilling platform. Questor software was used to achieve the purpose of drilling platform choosing through the comparison of single well investment of different rig. This paper has certain significance for the selection of the offshore drilling platform and avoiding the phenomenon of investment waste.

Key words： Offshore drilling platform; Platform selection; Drilling investment estimation; Questor software

随着海洋石油开发从浅水海域向深海的发展，海上钻井也经历了从浅海向深水（3 000 m）的发展历程（如图1所示）。海洋钻井存在各式各样的平台，经常遇见同一水深各种钻井平台都可以工作的情况，那么如何选择适合的钻井平台就是一个需要研究的问题。

1  海上钻井主要平台介绍

海上钻井平台是专门为海上油气开采设计的钻井平台，大体上可分为固定式钻井平台和移动式钻井平台（船）。

1.1  固定式钻井平台

固定式平台是指在海上安装定位后，不能移动的平台，是通过永久性的海底基础安装在海上的刚性结构，以建立与陆地相似的钻井、完井作业条件。这种平台不能移动，再利用率低。固定式平台由于造价原因其允许经济极限工作水深通常小于500 m，只能用于浅海油气田开发。典型的固定式平台包括适用于100～400 m左右的桩基式导管架平台，适用于300～500 m的順应塔式固定平台。

1.1.1  桩基式导管架平台

最早出现的桩基式固定式平台作用类似于重力式平台，它也是靠自身重力座于海底，是由插入海底的桩基作为主要支撑的钢腿，在桩基上部有一个连接的钢制平台，通常在上部平台部分具有生产、钻井等功能，是一个综合性平台。典型桩基导管架平台如图2所示。

1.1.2  顺应塔式平台

顺应塔式平台又叫柔性平台，它也是导管架平台的一种，是指在海油环境荷载作用下平台可以围绕支点在允许的范围内做一定角度的顺应摆动。顺应塔平台的桩腿不像桩基式导管架那么多，该平台桩基主要有一个。这种平台上部类似于桩基式固定平台，具有集油、钻井功能。顺应塔的制造技术较导管架复杂许多，造价也高很多，目前世界上建成超过500 m的顺应塔式平台仅四座。典型顺应塔式平台见图3所示。

1.2  移动式钻井平台

移动式钻井平台是指在完成钻井工作以后可以通过拖船或者自身动力移动的平台。主要包括自升式、半潜式、钻井船（或浮式钻井平台）。

1.2.1  自升式钻井平台

自升式钻井平台是典型的移动式平台，目前应用广泛，多适应于100 m左右的浅海油田钻井作业。该类平台由一个甲板式平台和三到四个升降桩腿组成。钻完井以后可以移走，且其桩腿如设计过长，从应力角度而言易于失稳，故其工作水深一般不超过150 m。

1.2.2  半潜式钻井平台

半潜式平台大类上分类为移动式平台，该类型平台下部为沉垫浮箱，中部是支撑立柱，上部为钻井平台，根据浮箱内水量的多少决定平台吃水的深浅。该平台特点是在可以在深水钻井且移动方便。目前最新一代该类型平台钻井深度已达3 000 m，中国也生产了工作水深3 000 m的半潜式平台海洋石油981号、 982号深水钻井平台。大部分半潜式平台也具有集油、处理、钻井功能。因此，甲板面积较大。

1.2.3  钻井船

钻井船克服了自升式平台工作水深的限制，运移性好，自航速度快，工作水深大，适用海域较广;其缺陷是工作稳定性较差，必须采取多种措施减少船体升沉、摇摆和横向运动。多用做深水探井或者圈闭打井数较少的油气田开发，钻井船不像别的平台一样既有集输功能又有钻井功能，钻井船只能用做钻井。

根据对上述平台介绍进行总结得出，海洋钻井平台中的主流平台依次是一体化导管架平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船，头一个为固定平台，后三种为移动钻井平台，如图7所示。典型固定式钻井平台模型图见图8，典型移动式钻井平台模型图见图9。

2  海上油田钻井平台优选

在海上油田开发过程中多种钻井平台都能满足钻井能力的条件下，影响钻井平台选择的最主要因素是经济性。因此假设多种平台都能满足钻同一水深钻井的时候，通过对比不同平台的单井钻井投资就可以优选出最经济的钻井平台。

2.1  钻井平台优选方法

本文是以QUE$TOR软件为基础来达到比选平台的目的。QUE$TOR软件是目前全球大石油公司在油田开发过程中计算工程投资估算的主要软件，该软件数据库具有全球在产盆地油气田地下和地表特征数据库，并不定期更新，用户通过修改项目输入值对项目进行建模，该软件具有钻井模拟模块，地面工程投资模拟模块，按照水深条件不同，对不同海上油田钻井平台单井投资进行模拟得出不同平台的单井投资。得出单井投资模拟结果后在同一水深条件下通过分析和对比单井投资，对钻井平台进行优选，从而实现经济效益最大化，同一水深下单井投资最小的平台既為最合适的钻井平台。

2.2  钻井平台优选计算分析输入参数

初始建模参数，以作业水深作为可变值、通过选择典型固定式钻井平台（导管架）、自升式、移动式钻井平台（半潜式）计算出单井投资后进行分析，典型模型地质开发类参数输入参数见表1。

输入地质开发类参数后钻井输入参数，主要有钻机类型、水深、井深、井眼轨迹、油藏是否含酸性气体等参数模拟不同钻机钻井投资，见图10。

2.3  钻井平台优选模拟计算结果

通过以上输入参数对不同钻井平台在不同水深的单井投资指标进行对比，对同一水深情况下进行钻井平台优选，优选结果见图11。

2.4  海上钻井平台优选结果

通过以水深为横坐标，单井投资为纵坐标，绘制出了典型钻井平台优选图，对图10分析得出结论：

（1）水深在10～200 m，自升式平台经济性更好，导管架平台次之。如该类水深选用半潜式平台钻井，投资远大于自升式平台。

（2）水深在200～400 m，选择固定导管架平台钻井，相对半潜式或者钻井船而言，固定平台钻井更加及经济，由于没有大水深的自升式钻井平台出现，所以大规模开发宜选用固定式钻井平台。

（3） 对于深水水域钻井，选用工作水深400～3 000 m之间的半潜式钻井平台或钻井浮船。如水深超过500 m，使用导管架式平台单井投资超过半潜式平台投资。

另外通过已经实际发生的海上典型项目单井投资与典型钻井平台优选曲线模拟计算的结果进行对比，验证了该曲线的正确性。

3  结 语

（1）本文介绍了各类海洋钻井平台的适用范围，并对各类平台特点进行了分析，归纳了现有主流钻井平台的类型。

（2）从经济性方面出发，利用Questor$软件进行了建模，并分析得出了适应不同水深相适应的平台优选结果，为钻井平台经济性选型提供了一定的帮助。

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