第八章--海上油气集输.ppt

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海上油气集输系统,海上生产集输特点海底石油管道,第八章,在陆地上采石油，离不开一个个钻井架，在海上钻井，也要有一个立脚点，这就是海上平台。

一个海上平台的造价非常高，最便宜也要几亿元，所以，从经济效益考虑，一个大型油田最多只能建立几个平台。

在一个平台上向不同方向，同时打出多口井。

第一节海上油气生产和集输系统,集输系统要适应复杂的海洋条件，设备要做到百年一遇。

远离陆地，维修、更换困难，设计时要增大安全系数。

平台生产，设备要高效、小型化。

水下设备和管线对设计、施工和维护要求高对自动化程度要求高投资高、风险大、操作费用高，开发原则是高速开采、高速回收。

一、海上油气生产和集输的特点,

（一）半海半陆式气田、油气产量大的大型油田和离岸近的中型油田采用该类集输模式。

二、海上油气生产和集输系统模式,1、固定式导管架型平台导管架钢桩上部甲板平台功能：

钻井、采油、储存和生活上述功能可以布置在不同平台上。

38根腿的导管架平台广泛用于中浅水深海区。

海上平台的结构形式：

2、混凝土重力式平台下部底座和支撑腿由钢筋混凝土建造。

重量大，稳定坐落在海底，不需桩基固定。

底座可以储油，储油容量可达15万立方米。

可以移动,3、张力腿平台深海石油开采，最大水深2000米是数组张力管型杆（张力腿）或缆绳系泊于海底桩基上的半潜式船。

只允许平台上部有限度横向运动，不允许上下运动。

比导管架平台造价低。

4、顺应型平台,300米以上水深有一个很大柔性的底座式结构，其柔性可以使作用其上的外力被平台运动的惯性力抵消。

支撑方式上有：

牵索塔型和顺应塔型。

二、国外采油平台主要形式目前，国外采油平台主要有以下几种形式:

一座顶部安装有甲板的导管架（由位于海底的桩基支持的由钢管组成的垂直结构），提供工作人员、钻探设备和采油设备所需的空间。

在水深小于1650ft.（503m）时是经济可行的。

导管架平台（FP）,包括一座狭窄的弹性金属塔和桩基，它们可以支撑用于钻孔和生产操作的传统甲板。

顺应式平台通过支持一定的侧向变位可以承受较大的侧向力，通常使用深度为15003000ft.（457914m）。

顺应式平台（CT）,包括上部的大型浮式结构，细长的张力腿和基础结构。

它通过充分利用浮力让张力腿受到预张力，使平台主要处于受拉状态，从而有效地控制了平台的垂直位移，并能使水平位移大大小于浮式生产系统，从而保证平台在海洋环境中的安全，应用水深可达7000ft.（2134m）。

张力腿平台（TLP）,是为了以低成本开发小型深水油藏而研制的浮动小型张力腿平台，采用传统的深水生产系统开采这种油藏会很不经济。

Mini-TLP也可作为多用途平台、卫星井平台、或前期采油平台为大型深水勘探服务，使用水深为16003500ft.（4881067m）。

世界上第一座Mini-TLP在1998年安装在墨西哥湾。

简易张力腿平台（Mini-TLP）,其结构是一个顶部具有甲板的大直径、单个垂直的圆筒。

它有一个典型的导管架平台顶部（表面甲板上装备有钻探和采油设备），三种类型的连接管（采油、钻探和输出），还有由620根连接到海底的用锚链拉紧的固定的外壳，应用深度可达10000ft.（3048m）。

SPAR平台（SPAR）,包括一座装备有钻探和采油设备的半潜式平台（semi-submersibles），它由钢缆和链条锚固，或者使用旋转推进器动态固定。

通过可以承受平台运动的采油提升管将石油从海底油井输送到水面甲板。

FPS可用于水深6007500ft.（1832286m）。

浮式采油系统（FPS）,三、国外深海采油平台发展现状目前，深海采油平台大部分位于北美的墨西哥湾地区，下面简要介绍一些已经建成的深海采油平台：

1导管架平台导管架平台是大陆架海域使用最广泛的平台结构形式之一，但该类平台的建造成本随水深增加而急剧增长，因此一般不用于较大水深海域。

典型的导管架平台如：

位于墨西哥湾MississippiCanyonBlock194，水深312m。

平台高386m，初期开发成本约8亿美元。

拥有61口油井，1979年开始油气开采，平均日生产能力为72000桶原油和1亿立方英尺天然气，输油管线直径12in，输气管线直径16in。

在1989-1991的扩展工程中，又增加了20口油井。

Cognac导管架平台,1988年建成，位于墨西哥湾GreenCanyonBlock65，水深412m。

初期开发成本约5亿美元，平台高529m（从海底到火焰燃烧臂），总重超过77000t。

平台拥有60口油井，1989年开始油气生产，初期生产能力为日产59000桶原油和1亿立方英尺天然气，管线直径12in，1996年实施扩展工程后，处理能力增加到日产20万桶原油和3.06亿立方英尺天然气。

Bullwinkle导管架平台,2顺应式平台与导管架平台相比，顺应式平台可适用于更深的海域，国外20世纪6080年代曾出现顺应式平台的研究高潮，但由于TLP，SPAR等其它优秀平台形式的迅速发展，顺应式平台在深海中的实际应用很少。

1998年6月建成，位于墨西哥湾GardenBanks260，水深503m。

设计油井数量18口。

拥有深水底部基础机构设计和将其在近海任何位置竖立起来的先进技术，它是第一座没有钢索、铰接安装在接近海床的两个截面上的顺应式平台。

Baldpate顺应式平台,位于墨西哥湾VioscaKnollBlock786，水深535m，开发成本为5.75亿美元。

2000年投入生产，日生产能力为6万桶原油和1亿立方英尺天然气。

Petronius顺应式平台,世界上第一座张力腿平台HuttonTLP1984年安装在北海147m水深处，张力腿平台具有优越的整体性能和较高的商业价值。

Jolliet张力腿平台1989年建成，位于墨西哥湾GreenCanyonBlock184，水深524m。

平台基础采用桩基础形式，首次将张力腿锚固在平台立柱外侧，使张力腿的安装过程大大简化。

3张力腿平台,1992年建成，水深335m。

位于挪威大陆架Block34/4，拥有22口油井，日生产能力可达20.5万桶原油。

张力腿连接方式与Hutton相同，都是张力腿上端与平台连接，底端与桩基连接，这种方式造价昂贵，安装困难，因此后来的张力腿设计都在柱外锚固。

平台采用裙式重力基础，第一次将混凝土基础作为大型的吸力锚，比较适合软粘土海底地基。

Snorre张力腿平台,1993年建成，位于墨西哥湾GardenBanksBlock426，水深872m，是该地区第一座同时支持钻机和全部采油设备的平台。

整个工程耗资约11亿美元，平台高1000m（从海底到钻探设备的定滑轮），钢铁部分重量39000t，可以同时承受速度为225km/h的飓风和其引起的22m高的巨浪的冲击。

平台拥有32口油井，钻探深度可达7620m，1994年4月投入生产，日产量可达10万桶原油和3亿立方英尺天然气，初始管线直径为12in，经扩展后输油管线直径增加为16in。

Auger张力腿平台,1995年建成，是世界上第一座混凝土张力腿平台，位于挪威海域，水深350m。

甲板尺寸为15080m，可容纳350人。

顶部重63000t，日生产能力为22万桶原油和500万立方米天然气。

平台地质为软粘土，所以采用重力式吸力基础。

Heidrun张力腿平台,1996年建成，位于墨西哥湾MississippiCanyonBlock807，水深896m。

初期开发成本约10亿美元，拥有24口油井，设计生产能力为日产约22万桶原油和2.2亿立方英尺天然气，随着以后该地区海底开发的进展还会增长，输油管线直径18/24in，输气管线直径14in。

平台高991m（从海底到钻探设备的定滑轮），钢铁部分重量约36500t，可以同时承受速度为225km/h的飓风和其引起的波高22m的巨浪的冲击。

Mars张力腿平台,1997年建成，位于墨西哥湾VioscaKnollBlock956，水深980m，工程总投资约10亿美元，拥有20口油井，生产能力为日产7万桶原油和2.6亿立方英尺天然气，输油管线直径12in，输气管线直径14in。

平台高1088m，钢铁部分重约41000t，可以同时承受飓风及其引起的巨浪。

钻机钻井深度可达海底之下5791m，平台底部位于海底的设备承受压力约100个大气压。

Ram-Powell张力腿平台,1998年建成，位于墨西哥湾MississippiCanyonBlock809，水深1158m。

工程总成本约14.5亿美元，拥有12口油井，1999年开始油气生产，设计生产能力为日产15万桶原油和4亿立方英尺天然气，输油管线直径为18in，输气管线直径为20in。

平台总排水量约97500t，钢铁部分总重约63300t，高1306m（从海底到钻探设备的定滑轮），可以同时承受飓风及其引起的巨浪。

Ursa张力腿平台,2001年建成，位于墨西哥湾GreenCanyonBlock158，水深910m。

平台高991m（从海底到钻探设备的定滑轮），可承受洋流、飓风及其引起的巨浪。

工程耗资预期低于7.5亿美元，拥有8口油井，设计最大产量约为日产10万桶原油和1.5亿立方英尺天然气，管线直径为20in。

Brutus张力腿平台,2001年建成，位于墨西哥湾VioscaKnollBlock915，水深988m。

工程耗资5亿美元，日生产能力为4万桶原油和2.5亿立方英尺天然气。

输油管线直径10in，输气管线直径14in。

Marlin张力腿平台,SPAR平台分为两种：

传统SPAR（ClassicSPAR）和桁架式SPAR（TrussSPAR）。

两者之间的不同在于桁架式SPAR不具有传统SPAR所具有的储存功能，传统SPAR的壳体是一个吃水深的、中空的垂直圆筒，而桁架式SPAR的壳体是一个吃水浅的、中空的圆筒与向下扩展的桁架结构的组合体。

因此桁架式SPAR更轻，更节约成本，两者的运动性能基本一致。

4SPAR平台,墨西哥湾地区第一座传统SPAR平台，1996年12月建成。

位于墨西哥湾VioscaKnoll826，水深588m。

拥有16口采油井，日生产能力为25000桶原油和0.3亿立方英尺天然气，储量折合约5000-7500万桶原油。

SPAR直径22m，顶端有效载荷6600t。

NeptuneSPAR平台,传统SPAR平台，1998年8月建成，位于墨西哥湾GreenCanyon205A，水深789m。

日生产能力为55000桶原油和0.72亿立方英尺天然气。

墨西哥湾地区第一座钻探、采油SPAR平台。

SPAR直径37m，有效载荷19000t。

改革与创新技术：

SPAR就位后固定压载的安装；提升管壳体接点设计；浮式张力提升管设计（1根钻探提升管，2根输出提升管，16根采油提升管）；水下桩锤；深水沉降系统；球形运动计算。

GenesisSPAR平台,第一座拥有外壳部分和桁架部分（与传统外壳结构相似）的组合式SPAR平台（TrussSPAR），2001年4月建成，位于墨西哥湾MississippiCanyon85，水深1646m。

日生产能力为5万桶原油和2.5亿立方英尺天然气。

创新和先进技术：

桁架式SPAR（SPAR技术与固定外壳技术的结合）和最深生产计划（最深2073m）；采用管中管技术的钢铁悬链线提升管；海底油井和生产多样化；甲醇回收。

KingSPAR平台,桁架式SPAR平台，2002年5月建成，油田位于墨西哥湾EastBreaks112和643，平台处水深1100m。

日生产能力为4万桶原油。

创新技术：

单个多腔浮力筒；节省空间的水面井口装置；3m宽距调节器；海底井口应力接合点的内部链索接合器（为107m额定钻探偏移误差设计）；所有顶端拉紧的提升管的张力监测；为将来输入或输出管线直径可增加到12in预留的通过壳体的接头；在1128m水深处打桩；在水深1128m处停泊两艘起重驳船通过两个吊钩吊起甲板。