海上油氣開(kāi)采儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)

1、海上油氣開(kāi)采儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)摘要：在本文中重點(diǎn)介紹了海上油氣田開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)的相關(guān)技術(shù)，及未來(lái)海上油氣田的開(kāi)發(fā)方向深海油氣田。關(guān)鍵字：海上油氣開(kāi)發(fā)，儲(chǔ)運(yùn)，深海油氣田1前言近十年,陸上油氣勘探程度較高,發(fā)現(xiàn)油氣田規(guī)模漸小,新增儲(chǔ)量對(duì)世界油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)降低。相比之下，世界海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)迅速發(fā)展，不斷獲得重大發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)的油氣田規(guī)模大、產(chǎn)能高，其油氣產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量比例不斷增加。因此，研究全球海洋油氣資源勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，分析把握其發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于促進(jìn)世界石油工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，增加油氣產(chǎn)量，保障能源安全，具有重要意義，對(duì)推進(jìn)我國(guó)海洋油氣勘探開(kāi)發(fā)具有重要借鑒意義。海上油田開(kāi)發(fā)技術(shù)選擇應(yīng)根據(jù)不同海域、不同儲(chǔ)量、不同水深

2、確定，合適的海工方式是保證油氣田開(kāi)發(fā)是否成功的關(guān)鍵，是整個(gè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資的重中之重。2海上油氣儲(chǔ)運(yùn)的基本模式根據(jù)油氣儲(chǔ)運(yùn)的特點(diǎn)，國(guó)外海洋油氣田開(kāi)發(fā)工程設(shè)施的模式可分為兩類(lèi)，即全海式和半海半陸式。全海式是指油氣田的油氣生產(chǎn)、處理以及產(chǎn)品儲(chǔ)存與外銷(xiāo)全部在海上進(jìn)行；半海半陸式是指油氣生產(chǎn)在海上進(jìn)行，油氣處理在海上或在陸上進(jìn)行，而產(chǎn)品儲(chǔ)存與外銷(xiāo)在上岸后進(jìn)行。我國(guó)海上油氣田的開(kāi)發(fā)工程模式也基本上是這兩種形式。目前，我國(guó)海上開(kāi)發(fā)的天然氣田，均采用了半海半陸式模式，如渤海的錦州9-3氣田、東海的平湖氣田以及南海的崖13-1氣田、東方1-1氣田；這些氣田生產(chǎn)的天然氣在海上平臺(tái)完成氣液分離及天然氣脫水后，均通過(guò)長(zhǎng)

3、輸海底管道輸送到陸上油氣終端進(jìn)行處理后銷(xiāo)往陸地用戶（ 工業(yè)用或民用）。渤海大部分油田以及南海開(kāi)發(fā)的油田基本上采用了全海式工程模式，如渤海的秦皇島32-6油田、南海的惠州油氣田等，這些油田工程設(shè)施基本由平臺(tái)、海管和浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置組成，在平臺(tái)生產(chǎn)的油氣通過(guò)海底管道混輸?shù)礁∈缴a(chǎn)儲(chǔ)油裝置上進(jìn)行處理、儲(chǔ)存、外銷(xiāo)。在渤海和北部灣油田群開(kāi)發(fā)中，近年來(lái)也開(kāi)始采用半海半陸式形式，如渤海的綏中36-1油田、南海的潿洲油田，這些油田生產(chǎn)的油氣在平臺(tái)上進(jìn)行油氣分離和脫水后，通過(guò)長(zhǎng)距離海管道將原油輸送到陸上終端處理、儲(chǔ)存，并通過(guò)碼頭或單點(diǎn)外銷(xiāo)。3油氣開(kāi)采技術(shù)3.1固定式平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)固定式平臺(tái)主要包括導(dǎo)管架平臺(tái)及混凝

4、土平臺(tái)，固定導(dǎo)管架平臺(tái)技術(shù)作為海上油田開(kāi)發(fā)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)物。經(jīng)過(guò)幾十年的海上油田開(kāi)發(fā)實(shí)踐，已經(jīng)證明是一種技術(shù)上相對(duì)成熟、安全可靠的海上方式。資料表明，在300m水深之內(nèi)的固定式結(jié)構(gòu)大都采用該項(xiàng)技術(shù)，導(dǎo)管架平臺(tái)技術(shù)在1991年由Shell公司在墨西哥灣的Bullwinkle油田創(chuàng)造了水深達(dá)412.4m的使用記錄。導(dǎo)管架式固定平臺(tái)技術(shù)由于其完善的設(shè)計(jì)和使用的多樣化，廣泛用于鉆井、修井、生產(chǎn)、生活居住和動(dòng)力平臺(tái)，許多大中型海上油田都采用固定式導(dǎo)管架平臺(tái)或固定式導(dǎo)管架平臺(tái)與其他生產(chǎn)設(shè)施相結(jié)合的海工方式來(lái)鉆井和生產(chǎn)。如我國(guó)的平湖、春曉油氣田采用獨(dú)立的導(dǎo)管架固定平臺(tái)技術(shù)升發(fā)，而我國(guó)南海珠江口盆地的惠州(HZ)

5、油田采用了固定式平臺(tái)與浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO)相結(jié)合的海工方式。重力式混凝土平臺(tái)常采用鋼筋混凝土作為平臺(tái)的基礎(chǔ)，依靠平臺(tái)自身的重量或壓載坐落在海床基礎(chǔ)上，平臺(tái)底部的巨大基礎(chǔ)被分隔成許多圓筒型儲(chǔ)油倉(cāng)或壓載倉(cāng)。外混凝土平臺(tái)的研究及工程應(yīng)用開(kāi)展得較早，自從1973年在北海建成第國(guó)一座混凝土平臺(tái)Ekofisk Tank平臺(tái)后，迄今在北海、墨西哥灣、波羅的海、巴西近海建成了約25座巨型混凝土平臺(tái)，混凝土重力式平臺(tái)的安裝水深也在逐漸增大。3.2浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪技術(shù)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪(FPSO)是一種集生產(chǎn)、儲(chǔ)存和卸油為體的生產(chǎn)設(shè)施在海上油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。FPSO常與水下井口組成一套生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)的

6、原油由穿梭油輪(Shuttle)外輸。由于深水油田升發(fā)的需要，F(xiàn)PSO的發(fā)展日趨成熟，90年代后得到了飛速發(fā)展。海底完井技術(shù)，多級(jí)泵輸送油系統(tǒng)，多相流油氣處理，生產(chǎn)和計(jì)量系統(tǒng)，多相流通旋轉(zhuǎn)接頭裝置，多接口快速連接和脫開(kāi)裝置，DGPS差分全球定位系統(tǒng)，轉(zhuǎn)塔式錨泊自動(dòng)定位系統(tǒng)，液壓比例控制或伺服跟蹤的多點(diǎn)錨泊定位系統(tǒng)及高可靠性的全船DCS分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作)等技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，為FPSO的飛速發(fā)展創(chuàng)造了十分有利的條件。FPSO技術(shù)是世界海上石油開(kāi)發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)，其裝置投資省，便于遷移，可重復(fù)使用，建造周期短，對(duì)于深海海域和邊際油田的開(kāi)發(fā)，采用FPSO較鋪設(shè)海底管線更具經(jīng)濟(jì)效益，因此，

7、FPSO的設(shè)計(jì)和相關(guān)的研究工作，是目前海洋石油技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。在北海、墨西哥灣、東南亞、巴西、西非、中國(guó)等地區(qū)已廣泛應(yīng)用，全世界有91艘油輪式FPSO、5艘駁船式FPSO已投入使用，使用水深已達(dá)到1853m。在我國(guó)海洋石油開(kāi)發(fā)生產(chǎn)活動(dòng)中，F(xiàn)PSO也占有重要的地位，在南海、渤海海上油田開(kāi)發(fā)中都有，其中，主要發(fā)展的動(dòng)向是：向人型化、深水及極區(qū)使用條件發(fā)展。3.3浮式平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)浮式平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)主要有半潛式平臺(tái)、張力腿平臺(tái)、單柱體平臺(tái)等，浮式平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)是上世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)深水油田平臺(tái)技術(shù)，一般是由浮式平臺(tái)與水下井口組成生產(chǎn)系統(tǒng)。其中半潛式平臺(tái)技術(shù)的使用水深已達(dá)到2146m，也是迄今為止水深

8、最深的平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)；張力腿式平臺(tái)技術(shù)主要應(yīng)用在墨西哥灣、英國(guó)北海、挪威、印度尼西亞、西非等，水深從305m到1432m，張力腿平臺(tái)上部類(lèi)似于半潛式平臺(tái)，整個(gè)平臺(tái)通過(guò)張力腿(系泊鋼管或鋼索)垂直向下固定于海底。為了適應(yīng)深水油田開(kāi)發(fā)的需要，出現(xiàn)丁幾種新的更為經(jīng)濟(jì)的平臺(tái)型式。如單柱體(Spar)平臺(tái)，單柱體平臺(tái)是1987年Edward E. Horton在柱形浮標(biāo)和張力腿平臺(tái)概念的基礎(chǔ)上提出的一種用于深水的生產(chǎn)平臺(tái)。這種平臺(tái)的上部甲板由一根直徑達(dá)數(shù)十米、長(zhǎng)數(shù)百米的圓筒形柱體結(jié)構(gòu)支撐，柱體下方用垂向的或斜向張力索系泊定位，具有很好的穩(wěn)性及運(yùn)動(dòng)性能。當(dāng)平臺(tái)的儲(chǔ)油能力要求不高時(shí)，可以將圓筒型主體結(jié)構(gòu)的一部

9、分改為桁架結(jié)構(gòu)，并在桁架下部加壓載，這種結(jié)構(gòu)形式更輕更加經(jīng)濟(jì)有效，作為種新型深水平臺(tái)技術(shù)，近幾年發(fā)展迅速，日前應(yīng)用水深已經(jīng)達(dá)到1683m(墨西哥灣Devils Tower，2005年3月投產(chǎn))。3.4水下井口生產(chǎn)技術(shù)水下井口生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展為開(kāi)發(fā)深水油田提供了種經(jīng)濟(jì)有效的于段，它包括水下采油樹(shù)、水下分離器、水下增壓泵、水下管匯、輸油氣管線、水下控制系統(tǒng)等，水下井口生產(chǎn)技術(shù)是固定式平臺(tái)技術(shù)、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪技術(shù)、浮式平臺(tái)生產(chǎn)技術(shù)的一種補(bǔ)充，它通常與其他生產(chǎn)技術(shù)組合成不同的開(kāi)發(fā)技術(shù)形式，尤其適用于深水油用開(kāi)發(fā)。如1997年投產(chǎn)的南海陸豐22-1油田采用了匯集多項(xiàng)世界尖端技術(shù)的水下井口生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，

10、陸豐22-l油田水深333m，這也是國(guó)內(nèi)迄今開(kāi)發(fā)的最大水深油田。3.5海底管道技術(shù)在我國(guó)近30年的海上油氣田開(kāi)發(fā)中，從最初的油氣田內(nèi)部短距離海底管道發(fā)展到各類(lèi)長(zhǎng)距離平臺(tái)至陸地海底管道，其設(shè)計(jì)、施工技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展。我國(guó)第一條長(zhǎng)距離海底管道是1992年建成投產(chǎn)的錦州20-2天然氣凝析油混輸管道，該管道全長(zhǎng)48.6km，管徑為304.8mm，是第一條由國(guó)內(nèi)鋪管船敷設(shè)的海底管道。我國(guó)第一條長(zhǎng)距離稠油輸送海底管道是2001年建成投產(chǎn)的綏中36-1油田中心平臺(tái)至綏中陸上終端海底管道，該管道全長(zhǎng)70km，為雙重保溫管道，管內(nèi)徑為508mm，管外徑為660.4mm，年輸油量為500×104t，所輸

11、原油密度為0.96g/cm3，平均地面粘度為1000mPa·S（500oC）盡管近年來(lái)我國(guó)海上敷設(shè)了2000km以上的海底管道，但目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、施工能力及水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有很大差距。工程設(shè)計(jì)方面，國(guó)外公司已形成水深近3000m惡劣海況和復(fù)雜海底地貌及地質(zhì)情況下的設(shè)計(jì)技術(shù)，而國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位僅能涉足百米水深、常規(guī)環(huán)境下的海底管道設(shè)計(jì)，工程施工方面，國(guó)內(nèi)只有兩條鋪管船，敷設(shè)水深百米以內(nèi)。工程檢測(cè)與維修方面更是相形見(jiàn)拙，2000年，東海平湖輸油管道出現(xiàn)斷裂后，國(guó)內(nèi)相關(guān)單位用了一年多時(shí)間才完成修復(fù)?？梢哉f(shuō)，我國(guó)在海底管道設(shè)計(jì)、施工以及檢修領(lǐng)域起步較晚，技術(shù)較落后。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

12、(1)復(fù)雜海底環(huán)境的海底管道設(shè)計(jì)。(2)多相流長(zhǎng)距離輸送設(shè)計(jì)技術(shù)，盡管近二十年來(lái)在我國(guó)海域鋪設(shè)了二千多公里海底管道，但多相流長(zhǎng)距離混輸仍是未解決的難題。如果能夠從技術(shù)上解決長(zhǎng)距離油氣混輸工藝設(shè)計(jì)問(wèn)題。勢(shì)必對(duì)降低海底管道成本產(chǎn)生重大影響。(3)單層保溫管技術(shù)，由于我國(guó)海上生產(chǎn)原油多為高粘或高凝原油，因此輸油管道基本為雙重保溫管。但雙重保溫管耗鋼材量大，鋪設(shè)速度慢，如何能解決單層保溫管的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)是多年來(lái)一直研究的一個(gè)課題。4深水油氣田的開(kāi)發(fā)走向深水是世界海洋石油的發(fā)展趨勢(shì)，世界上鉆井水深已達(dá)2967m，海管鋪設(shè)水深已達(dá)2150m，油田作業(yè)水深已達(dá)1853m；據(jù)有關(guān)資料介紹，從2000-200

13、4年，世界上將新建114座深水設(shè)施，深水鉆完井1400口、安裝水下采油裝置1000多套、鋪設(shè)深水海底管道與立管12000km；世界各大油公司對(duì)深水油田勘探開(kāi)發(fā)的投入將達(dá)566×108美元，深水產(chǎn)能將提高一倍。嚴(yán)格說(shuō)，我國(guó)尚不具備獨(dú)立自主開(kāi)發(fā)深水油田的能力。二十多年來(lái)，我國(guó)通過(guò)對(duì)外合作已基本掌握了開(kāi)發(fā)200m水深以內(nèi)各類(lèi)油氣田的工程技術(shù)。我國(guó)南海有著豐富的油氣資源，預(yù)計(jì)的南海大氣田區(qū)水深范圍在200-300m，近期海洋石油對(duì)外招標(biāo)區(qū)塊水深均在300-3000m，因此，走向深水既是世界海洋石油發(fā)展趨勢(shì)，也是中國(guó)海洋石油戰(zhàn)略目標(biāo)。深水開(kāi)發(fā)不同于淺海，人所不能至，需要更多先進(jìn)的技術(shù)與技術(shù)組合；常規(guī)海管鋪設(shè)技術(shù)無(wú)論技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上均已不再適應(yīng)新的環(huán)境，過(guò)去的海上作業(yè)裝置與技術(shù)需要更先進(jìn)的動(dòng)力定位