世界移動(dòng)式生產(chǎn)采油平臺發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

世界移動(dòng)式生產(chǎn)采油平臺發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

鑒于海洋勘探深度水域的發(fā)展趨勢，固定采井平臺的工作水深超過100m，成本越來越高。允許經(jīng)濟(jì)邊界的工作水深約為450m。發(fā)展移動(dòng)式、特別是浮式采油平臺顯得特別重要;某些邊際油田的開發(fā),需要發(fā)展移動(dòng)式采油平臺,以節(jié)省建造昂貴的固定式采油平臺的投資,使之能重復(fù)使用,從而介決了開采邊際油田的經(jīng)濟(jì)性與可行性,這也是世界上移動(dòng)式采油平臺能得到迅速發(fā)展的重要原因。世界上移動(dòng)式生產(chǎn)(采油)平臺發(fā)展的主要類型有四類:即浮(船)式生產(chǎn)儲油卸油系統(tǒng),半潛式生產(chǎn)系統(tǒng),張力腿生產(chǎn)系統(tǒng)和自升式生產(chǎn)系統(tǒng)。這四類生產(chǎn)系統(tǒng)除其本身主體(浮船式、半潛式、自升式及其結(jié)構(gòu)內(nèi)的生產(chǎn)分離處理、動(dòng)力、錨泊、儲存等)外,還有海底完井或水面完井系統(tǒng)(導(dǎo)管架井口平臺)等。目前全世界共有移動(dòng)式海上采油裝置125艘,其中浮(船)式生產(chǎn)儲油卸油裝置共67艘,占總數(shù)的53.6%;半潛式生產(chǎn)平臺有38艘(含張力腿平臺4艘),占總數(shù)的30.4%;其次是自升式平臺,共有20艘,占16%。1國外的移動(dòng)平臺現(xiàn)狀1.1fpso主要特點(diǎn)浮(船)式生產(chǎn)儲油卸油裝置(FloatingproductionStorageandoffloadsystem,FPSO)至目前為止,全世界建成和在建(將于2001年前完工)的共有67艘。其主要特點(diǎn)為浮船型(尚不包括浮式儲油卸油裝置,即Floatingstorageoffload,簡稱FSO或FSU),機(jī)動(dòng)性和運(yùn)移性好;具有適應(yīng)深水采油(與海底完井系統(tǒng)組合)的能力;具有在深水域中較大的抗風(fēng)浪能力;具有大產(chǎn)量的油、氣、水生產(chǎn)處理能力和大的原油儲存能力。FPSO可以與導(dǎo)管架井口平臺相組合,也可以與自升式鉆采平臺相組合成為完整的海上采油、油氣處理和儲油、卸油系統(tǒng),但更主要的是用于深水采油與海底采油系統(tǒng)(包括海底采油樹、海底注水井井口、海底管匯、立管管匯和控制系統(tǒng)等等)組合成為完整的深水采油、油氣處理、原油儲存和卸油系統(tǒng)。圖為FPSO與海底完井系統(tǒng)、撓性立管典型組合示意圖。其主要發(fā)展特點(diǎn)和趨勢是:(1)fpso聯(lián)合設(shè)計(jì)從被統(tǒng)計(jì)的67艘浮(船)式生產(chǎn)儲油卸油裝置可知,工作水深小于100m為24艘,占35.8%;工作水深100～500m者最多,為25艘,占37.3%;工作水深>500～1000m者為7艘,占10.5%;工作水深在1000m以上為3艘,占4.5%;其余8艘尚不明工作水深,占11.9%?？梢娖涔ぷ魉钪饕?00～500m,但隨著采油工作水深的增加,大于500m工作水深者在逐年增加。目前,由RoarRamde和挪威海事技術(shù)公司(MaritimeTentech)聯(lián)合設(shè)計(jì),由韓國現(xiàn)代重工施工建造并接近完工的“RamformBanff”號FPSO,工作水深達(dá)1524m。該FPSO屬英國所有,由Conoco公司作為操作者,計(jì)劃用于北海的Banff/kyle深水油田,其抗風(fēng)浪能力為百年一遇,浪高可達(dá)16.76m。另一艘目前在新建而尚未完工的、屬英國所有的FPSO,工作水深達(dá)2000m,堪稱目前世界上頂級采油水深的浮(船)式生產(chǎn)儲油卸油船,由Harland&wolff全部負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造,由巴西國家石油公司(Petrobras)承擔(dān)操作者,用于與深海海底完井系統(tǒng)相組合的采油。以上FPSO的適應(yīng)風(fēng)暴大都為50年或100年一遇者,有相當(dāng)數(shù)量屬于非解脫型(即在大風(fēng)暴來臨時(shí),仍然錨泊在采油原位而勿須將船用液壓連接/脫卸機(jī)構(gòu)快速解脫而避風(fēng)浪)。在67艘FPSO中,除4艘船的儲存能力不明外,其他63艘FPSO中,儲存能力小于10萬m3者共25艘,占39.7%;10萬～20萬m3儲存能力者有26艘,占41.3%;>20萬～30萬m3者5艘,占7.9%;>30萬m3,而達(dá)31.8萬m3者共7艘,占11.1%?？梢奆PSO的原油儲存能力在10萬～20萬m3之間占了大多數(shù),新建造的7艘FPSO,如巴西國家石油公司(Petrobras)新建或改建的“巴油37”、“巴油33”、“巴油31”、“巴油35”、“巴油38”和“FPSO6”、“N′kossaNKP”,其儲存能力均達(dá)31.8萬m3,堪稱世界上最大級,其最大載重噸位達(dá)28.5萬t,船的主尺度為長344.2m,寬54.3m,型深28.3m,最大吃水深度22m。(3)日處理能力分析從現(xiàn)有67艘FPSO中,已知原油日處理能力者共61艘,其中日處理能力≤5000m3者共有15艘,占24.6%;日處理能力5000～10000m3者共25艘,占41.0%,日處理能力10000～20000m3者共13艘,占21.3%;>20000m3者共8艘,占13.1%。從上述統(tǒng)計(jì)可見,日處理能力5000～10000m3者占了近半數(shù)。但隨著大型油氣田的開發(fā),日處理能力超過3萬m3者全球已有兩艘,其中由新加坡遠(yuǎn)東利文斯頓船廠建造,由挪威國家石油公司所有并操作使用的“NORNE”號FPSO,日處理能力達(dá)3.5萬m3(220000桶),生產(chǎn)水的處理能力也較大,為19900m3/d,注水能力高達(dá)40000m3/d。另一艘英國的“碧水號(Bluewater)”FPSO的生產(chǎn)水處理能力高達(dá)30000m3/d,注水能力也達(dá)11180m3/d。(4)fpso的cng能力鑒于過去海上FPSO生產(chǎn)的原油主要用穿梭油船外輸,油田中生產(chǎn)的天然氣在不值得鋪設(shè)海底管線的情況下,只能將價(jià)值昂貴的天然氣經(jīng)分離后通過FPSO的火炬將其燒掉。但從目前67艘FPSO中,已知具有天然氣處理能力者共51艘,其中具有壓縮天然氣能力者共24艘(不包括向井內(nèi)注氣者),占47%。這是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)舉措,因?yàn)樗梢詫⑻烊粴鈮嚎s(簡稱CNG)后用罐裝船舶外輸或用海底管線輸送,將寶貴的油田中同時(shí)生產(chǎn)的天然氣和油中的伴生氣能源加以利用,這實(shí)在是利用能源、增加油田經(jīng)濟(jì)效益不可忽視的舉措。在上述24艘具有CNG能力的FPSO中,CNG能力≤50萬m3/d者共6艘,占25.0%;CNG能力50萬～100萬m3/d者共4艘,占16.7%;CNG能力100萬～200萬m3/d者共6艘,占25.0%;CNG能力200萬～400萬m3/d者共3艘,占12.5%;CNG能力400萬～800萬m3/d者共3艘,占12.5%;CNG能力>800萬m3/d者共2艘,占8.3%,分別是剛果的“N′kossaNKP”號FPSO,其CNG能力達(dá)850萬m3/d,另一艘屬挪威國家石油公司并在建造中的“AsgardA”號FPSO,其CNG能力高達(dá)1500萬m3/d,算是當(dāng)今FPSO中CNG日產(chǎn)能力的頂級。(5)信號控制立管立管主要為撓性立管,也有少數(shù)是剛性立管。但撓性立管近來著重發(fā)展多用途、多通道、不同尺寸的立管。包括采油立管、采水立管、注水立管、注氣立管、氣舉立管、動(dòng)力輸送立管、信號控制立管、外輸油/輸氣立管等。立管的工作壓力高達(dá)17.24MPa或更高,立管的數(shù)量也比過去增多,如奧地利的“NorthernEndeavour”FPSO和Mobil公司的“ZafiroProducer”號分別各有18根撓性立管,澳大利亞的“ChallisVenture”號FPSO有9根6in撓性生產(chǎn)立管、1根2in氣舉立管和1根6in注水立管,意大利的“Firenze”號FPSO有2根6in生產(chǎn)立管、2根0.5in氣舉立管和2根0.5in控制立管,這些立管均在旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)。(6)強(qiáng)風(fēng)暴材料的適應(yīng)性FPSO的系泊多為轉(zhuǎn)塔式多點(diǎn)輻射狀系泊,進(jìn)一步在艏艉配備了多個(gè)側(cè)向推進(jìn)器,發(fā)展了第三代動(dòng)力定位技術(shù)(DP-3)。多點(diǎn)系泊多采用錨鏈和鋼纜相組合,也有采用高防腐蝕的高強(qiáng)度聚脂纖維與錨鏈相組合的方式。錨多采用大抓力錨,也有采用打樁方式。系泊系統(tǒng)有采用液壓快速脫卸和連接的形式,但大多為非解脫式。PFSO適應(yīng)海況條件的能力增強(qiáng),大多設(shè)計(jì)和裝備了一百年一遇海況條件的裝備,適應(yīng)風(fēng)暴浪高高達(dá)16.8m甚至更高(北海地區(qū)),適應(yīng)最高風(fēng)速超過100kn(約53m/s)或更高(如由法國建造的“Tazerka”號FPSO適應(yīng)風(fēng)速102kn,浪高18.3m)。在FPSO上配備了強(qiáng)大動(dòng)力,以適應(yīng)大尺度船體在強(qiáng)風(fēng)暴下采用側(cè)推螺旋漿以船艏對準(zhǔn)風(fēng)浪流的主方向并適應(yīng)大尺度船自航快速推進(jìn)(推進(jìn)速度可高達(dá)16kn甚至更高),以及適應(yīng)FPSO上大量原油、天然氣分離處理和CNG、注水、注氣所需大功率的能力,最高配備功率超過8萬kW。為節(jié)省海上動(dòng)力所需的燃油消耗,大多采用雙燃料(柴油和天然氣)為動(dòng)力,并主要依靠FPSO生產(chǎn)的天然氣作為燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)的燃料(如“Norne”號FPSO采用燃?xì)馔钙桨l(fā)電,發(fā)電功率達(dá)8.4萬kW,以適應(yīng)驅(qū)動(dòng)4個(gè)各為2800kW的推進(jìn)器、驅(qū)動(dòng)日壓縮665萬m3的天然氣、日注水4萬m3和日處理35000m3原油、19900m3水以及708萬m3天然氣的能力)。1.2半潛式生產(chǎn)平臺半潛式生產(chǎn)平臺具有鉆井、修井能力和適應(yīng)多海底井和衛(wèi)星井的采油,具有寬闊的甲板空間,具有適應(yīng)深水采油的能力,其發(fā)展僅次于FPSO。現(xiàn)將其近期發(fā)展簡述如下:(1)半潛式生產(chǎn)平臺是在半潛式鉆井平臺基礎(chǔ)上增加平臺的油、氣、水生產(chǎn)處理裝置以及相適應(yīng)的立管系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)控制中心等,故其平臺的設(shè)計(jì)、制造兼有目前第五代半潛平臺技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)。(2)半潛式生產(chǎn)平臺的工作水深向深水域發(fā)展,其抗風(fēng)能力增強(qiáng),相應(yīng)的深水錨泊能力也增強(qiáng)。在目前世界上38艘半潛式生產(chǎn)平臺已知其工作水深的35艘中,工作水深≤200m者共9艘占25.7%;工作水深200～500m者15艘,占42.9%;工作水深500～1000m者共9艘,占25.7%;工作水深≥1000m者共2艘,占5.7%。從上述可見,工作水深最淺為118m,工作水深200～500m者占的比率接近半數(shù)。隨著深水采油的需要,兩艘最深水域采油的半潛平臺均屬巴西國家石油公司所擁有,其一是“巴油18”號工作水深達(dá)1000m,抗風(fēng)能力可適應(yīng)風(fēng)速為99kn,浪高≤32m,其錨泊為8點(diǎn)張緊錨,由錨鏈與鋼纜相結(jié)合。其二是“巴油36”號,工作水深高達(dá)1372m,是目前世界上半潛式生產(chǎn)平臺最深的工作水深,可適應(yīng)巴西近海百年一遇的海況條件,為16輻射張緊錨,錨為樁腿式,錨纜由高強(qiáng)度聚脂繩纜與錨鏈相組合。從半潛式生產(chǎn)平臺適應(yīng)風(fēng)暴能力已知的21艘中,幾乎均能適應(yīng)百年一遇的海況條件,適應(yīng)風(fēng)速普遍為100～120kn,個(gè)別最低者均在85kn以上,適應(yīng)浪高普遍為16～32m,個(gè)別最低的也在12m以上。(3)半潛式生產(chǎn)平臺配備了具有相適應(yīng)的、強(qiáng)鉆井能力的鉆機(jī)。半潛式生產(chǎn)平臺由于是從半潛式鉆井平臺發(fā)展而來,因此,它是既可鉆井、也可以修井,這是優(yōu)于FPSO的主要方面,一般半潛式生產(chǎn)平臺均配備至少鉆深能力為6000m的鉆機(jī),根據(jù)采油深度的增加(含工作水深和油藏深度的增加),大多配備鉆深能力為7200～9144m的鉆機(jī)。(4)半潛式生產(chǎn)平臺的油、氣、水處理能力增強(qiáng),平臺的主尺度也相應(yīng)增加。在已知具有原油處理數(shù)據(jù)的34艘平臺中,日生產(chǎn)處理原油能力≤5000m3者共8艘,占23.5%;日生產(chǎn)處理原油能力5000～10000m3者13艘,占38.2%;日生產(chǎn)處理原油能力10000～20000m3者7艘,占20.6%;>20000m3/d者6艘,占17.7%。以此可見,其平臺生產(chǎn)處理原油能力在5000m3以上占大多數(shù),為76.5%,超過10000m3/d者也占38.3%。目前,半潛式生產(chǎn)平臺生產(chǎn)處理原油能力最高者為“巴油36”號,其日生產(chǎn)處理原油能力高達(dá)2.86萬m3。半潛式生產(chǎn)平臺的天然氣處理能力大約在20萬～1000萬m3/d左右。在上述34艘半潛平臺中,有31艘有天然氣的生產(chǎn)處理能力,其中18艘半潛式生產(chǎn)平臺具有壓縮天然氣(即CNG)數(shù)據(jù),其中CNG能力≤50萬m3/d者有4艘,占22.2%;CNG能力50萬～100萬m3/d者有4艘,占22.2%;100萬～200萬m3/d者為3艘,占16.7%;200萬～400萬m3/d者為2艘,400萬～800萬m3/d者亦為2艘,各占11.1%;>800萬m3/d者共3艘,占16.7%。其中,挪威新建造的“P-45FEPU”半潛式生產(chǎn)平臺CNG能力高達(dá)999萬m3/d?？梢?半潛式生產(chǎn)平臺增加了一項(xiàng)重要的生產(chǎn)項(xiàng)目,那就是CNG,而且其CNG量也是非?？捎^的。(5)半潛式生產(chǎn)平臺的立管為適應(yīng)多海底井的采油而類型各異,數(shù)量增多。半潛式生產(chǎn)平臺的重要特點(diǎn)之一是可能適應(yīng)數(shù)量眾多的海底井的采油,如“巴油18號”和“巴油19號”半潛平臺的海底井分別多達(dá)27口和19口,故相適應(yīng)的立管類型包括采油、采氣、注水、注氣、氣舉、動(dòng)力、控制等多種類型,其數(shù)量也多達(dá)數(shù)十根,且多為撓性立管。(6)半潛式生產(chǎn)平臺所配套的動(dòng)力也明顯增大。由于半潛式生產(chǎn)平臺主要適應(yīng)多口海底井和較大范圍內(nèi)衛(wèi)星井的采油,適應(yīng)平臺大產(chǎn)量油、氣、水的分離處理,適應(yīng)壓縮天然氣、注水、注氣和平臺深水動(dòng)力定位等需要,平臺配備的功率從20世紀(jì)80年代末90年代初的5000kW左右,而今通常均超過5000kW,大都為6000～10000kW,有的甚至更高,如“巴油36號”和英國的“Balmoral號”平臺分別配備的功率高達(dá)45800kW和48000kW。(7)張力腿平臺發(fā)展的主要特點(diǎn)。從被統(tǒng)計(jì)的5艘張力腿平臺可見當(dāng)前張力腿平臺發(fā)展的主要特點(diǎn)如下:①張力腿平臺(以下簡稱TLP)的工作水深目前大都在300～350m之間,由于更深水域的張力索的制造、安裝難度增大,可能由于經(jīng)濟(jì)性限制了向更深水域的發(fā)展。②TLP適應(yīng)多海底井的采油,其立管類型和數(shù)量增多。如“TrollB號”TPL具有22口生產(chǎn)井和一口注水井,“VisundFPS號”TLP有13口生產(chǎn)井和8口注水井,具有撓性立管38根。③TLP適應(yīng)了大產(chǎn)量油氣田的生產(chǎn)處理能力,其相應(yīng)的主尺度也增大。如“TrollB號”TPL其日生產(chǎn)處理原油高達(dá)42500m3、水50000m3、天然氣800萬m3。“VisundFPS號”TLP除具有原油16000m3/d、水11925m3/d、天然氣1000萬m3/d的處理能力外,還具有注水18000m3/d和壓縮天然氣1000萬m3/d的能力,其平臺的主尺度分別為101.5m×101.5m×65m和121m×95m×19.5m。④TLP由于上述大的生產(chǎn)、處理能力,其平臺也配備了相應(yīng)足夠大的動(dòng)力。如挪威的“Snoree”TLP配備功率高達(dá)88000kW。1.3平臺方面的能力自升式生產(chǎn)平臺近年來亦有一定發(fā)展,其主要發(fā)展特點(diǎn)和發(fā)展趨勢是:(1)由于自升式平臺工作水深的限制,故多發(fā)展工作水深在137m以內(nèi)的平臺。由于自升式平臺造價(jià)相對低廉,移動(dòng)性較好,特別適于中小油田和邊際油田的開發(fā),這是一般導(dǎo)管架式平臺所難以替代的,故近年來也有一定數(shù)量的發(fā)展。在1998年10月統(tǒng)計(jì)的全世界移動(dòng)式海上采油裝置中,自升式生產(chǎn)平臺共有25艘,占全部移動(dòng)式采油裝置125艘的20%,故也是海上移動(dòng)式采油裝置發(fā)展的一個(gè)方面。(2)新建造的自升式生產(chǎn)平臺主要發(fā)展的技術(shù)特點(diǎn)是:①工作水深相對偏深。在4艘新建造的自升式平臺中,有3艘工作水深為122m,僅一艘為61m。②適應(yīng)海況能力較強(qiáng)。新建自升式平臺大都能適應(yīng)50年一遇的海況,適應(yīng)浪高有的高達(dá)27m。③油、氣、水處理能力較強(qiáng),相對的平臺主尺度較大,平臺配備動(dòng)力也較大,平臺甲板可變載荷也相對較高。如英國新建造的“HardingTPG500號”自升式平臺原油生產(chǎn)能力為10180m3/d,注水能力為22260m3/d,天然氣生產(chǎn)能力為90萬m3/d,平臺的主尺度為88.7m×102.4m×9.14m,比通常使用的羅布雷300型自升式鉆井平臺主尺度64.9m×64.6m×8.2m要大許多。新建造的“RowanGorillaV號”和“RowanGorillaⅥ號”自升式生產(chǎn)平臺的主尺度比“HardingTPG500號”還要大,為93.3m×91.4m×11m,其平臺配備的動(dòng)力為12000kW,可變載荷為6150t。而“HardingTPG500號”平臺的動(dòng)力高達(dá)20000kW,平臺可變載荷高達(dá)8500t,比較羅布雷300型鉆井平臺配備動(dòng)力為5000kW、可變載荷為1735t要高出許多。④平臺下部采用特殊的原油儲存結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),克服了自升式平臺不能儲存較大量原油的缺點(diǎn)。如新設(shè)計(jì)建造的“HardingTPG500號”平臺具有92200m3的原油儲存能力,新建的“Siri號”平臺的原油儲存能力也高達(dá)50000m3。(3)自升式生產(chǎn)平臺多為現(xiàn)有鉆井平臺改造而成。如被統(tǒng)計(jì)的自升式生產(chǎn)平臺共20艘中,有16艘為舊鉆井改造而成。其改造主要內(nèi)容包括:①計(jì)算校核在提高抗風(fēng)浪能力下平臺的安全性及其采取的技術(shù)措施;②進(jìn)行平臺油氣水處理設(shè)備增添設(shè)計(jì)、建造;③進(jìn)行平臺必要的動(dòng)力設(shè)備和相應(yīng)配套設(shè)備的添置和必要的設(shè)計(jì)、施工安裝;④對平臺銹蝕結(jié)構(gòu)、落后設(shè)備的更新、補(bǔ)強(qiáng)或添置。2國內(nèi)海洋基巖油成網(wǎng)技術(shù)我國海上移動(dòng)式采油裝置自20世紀(jì)90年代以來,已有8艘投入海上采油作業(yè),其中7艘FPSO,半潛式生產(chǎn)平臺1艘。在7艘FPSO中:“渤海明珠號”系由上海江南造船廠建造,由中國海洋石油總公司(以下簡稱CNOOC)渤海石油公司擁有,投入渤海地區(qū)采油作業(yè),其工作水深31m,可適應(yīng)風(fēng)暴能力為:風(fēng)速74kn,浪高5.5m,船體主尺度為長210m,寬32.92m,型深20.42m,吃水11.6m,載重55000t,乘員47人,日處理原油能力為7155m3/d,儲油能力62000m3;“渤海友誼號”由上海滬東船廠建造,工作水深22.9m,亦為CNOOC渤海石油公司擁有,在渤海海區(qū)作業(yè),適應(yīng)風(fēng)暴能力與“渤海明珠號”相同,船體主尺度為長217m,寬31m,型深17.68m,吃水10.2m,載重55000t,儲油能力62000m3,乘員47人,油氣處理能力為:原油3627m3/d,水397m3/d,天然氣8.5萬m3/d;“長慶號”由上海滬東船廠建造:工作水深20m,載重52000t,儲油能力58500m3;其余4艘FPSO均由國外公司建造,它們是:“南海發(fā)現(xiàn)號”(由CACT作為作業(yè)者,工作水深116m,載重25萬t,儲油能力23萬m3);“南海勝利號”(由AMOCO作為作業(yè)者,工作水深305m,載重16.35萬t,儲油能力1192萬m3);“南海希望號”(CNOOC南海西部公司作為作業(yè)者,由新加坡Kepple船廠建造,工作水深37.5m,載重15.19萬t,儲油能力9.54萬m3)、“南海開拓號”(由Phillips公司作為作業(yè)者,工作水深100.6m,載重15萬t,儲油15.9萬m3)。半潛式生產(chǎn)平臺1艘是:“南海挑戰(zhàn)號”,由AMOCO公司作為操作者,平臺主尺度為長89.92m,寬74.68m,型深39.62m,鉆機(jī)的鉆井深度能力為7620m,該平臺為Sedco7000型,由新加坡FELS和Keppel船廠改建。由于我國海洋移動(dòng)式采油平臺的設(shè)計(jì)和建造上,特別是其關(guān)鍵技術(shù)部分,大多采用與國外合作的方式進(jìn)行或者派工程技術(shù)人