海上平臺(tái)用鋼量的分析研究

朱 江，張 紅，徐文威

（中海油研究總院，北京100027）

0 前言

我國(guó)對(duì)海洋石油資源的勘探和開(kāi)發(fā)始于上世紀(jì)60年代初，到目前為止，經(jīng)勘探證明，在我國(guó)渤海、黃海、東海、南海海域離岸200海里的大陸架范圍內(nèi)，有儲(chǔ)量極為豐富的油藏。目前，我國(guó)近海發(fā)現(xiàn)的油藏，大都是中型和小型油田，無(wú)論油田大小、常規(guī)開(kāi)發(fā)或早期開(kāi)發(fā)都需要許多各種類型和用途的海洋平臺(tái)。因此，海洋平臺(tái)是近海石油開(kāi)發(fā)中至關(guān)重要的工程設(shè)施，在固定式采油平臺(tái)中導(dǎo)管架平臺(tái)使用最為廣泛。

通過(guò)對(duì)渤海數(shù)十座平臺(tái)資料的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，此海域使用的采油平臺(tái)大多是導(dǎo)管架平臺(tái)，其固定方式有自重式固定和打樁式固定兩種，以打樁式為主。目前，該海域?qū)Ч芗芷脚_(tái)有60多座，按平臺(tái)功能可分為井口平臺(tái)、綜合平臺(tái)和其它平臺(tái)，其中有鉆修機(jī)的井口平臺(tái)28座，無(wú)鉆修機(jī)的井口平臺(tái)11座，綜合平臺(tái)9座，其它類型平臺(tái)13座。

1 平臺(tái)用鋼量和平臺(tái)功能的關(guān)系

平臺(tái)功能不同，上部采油生產(chǎn)組塊配置不同。在相同平臺(tái)功能下，平臺(tái)產(chǎn)能規(guī)模不同，上部采油生產(chǎn)組塊占用甲板面積大小也不一樣。因此，平臺(tái)功能和平臺(tái)產(chǎn)能規(guī)模影響上部組塊載荷和甲板尺寸，從而影響平臺(tái)結(jié)構(gòu)、平臺(tái)大小和平臺(tái)用鋼量。以下從甲板用鋼量和甲板面積的關(guān)系、垂直荷載（有活荷載）與平臺(tái)用鋼量的關(guān)系、垂直荷載（無(wú)活荷載）與平臺(tái)用鋼量的關(guān)系三個(gè)方面進(jìn)行論證分析。平臺(tái)數(shù)據(jù)收集情況見(jiàn)表1。

表1 平臺(tái)收集數(shù)據(jù)表

1.1 甲板用鋼量和甲板面積的關(guān)系

通過(guò)統(tǒng)計(jì)和回歸分析得出，甲板面積與甲板用鋼量的關(guān)系如圖1所示，可以看出甲板用鋼量與甲板面積呈線性變化。

1.2 垂直荷載（活載＋濕載）對(duì)平臺(tái)用鋼量的關(guān)系

（1）垂直荷載（濕載＋活載）與甲板用鋼量的關(guān)系

將平臺(tái)分為無(wú)修井機(jī)平臺(tái)、有修井機(jī)平臺(tái)和綜合平臺(tái)，分別研究不同平臺(tái)垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）對(duì)平臺(tái)用鋼量的影響。通過(guò)統(tǒng)計(jì)和回歸分析，總體來(lái)說(shuō)甲板用鋼量是隨著上部荷載的增加而增加的。

（2）垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）與導(dǎo)管架用鋼量

按水深范圍對(duì)平臺(tái)分類，可以大致分為水深小于10m的平臺(tái)，水深在10m～20m的平臺(tái)、水深20m～30m的平臺(tái)和水深大于30m的平臺(tái)。通過(guò)對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）對(duì)導(dǎo)管架用鋼量的影響，回歸分析得出在不同水深范圍內(nèi)導(dǎo)管架用鋼量是隨平臺(tái)垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加的。

（3）垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）與樁用鋼量

同樣，按水深范圍對(duì)平臺(tái)分類，對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）對(duì)樁用鋼量的影響進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析，得到在不同水深范圍內(nèi)樁用鋼量是隨平臺(tái)垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加。

（4）垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）與導(dǎo)管架＋樁用鋼量

以此類推，通過(guò)對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）對(duì)導(dǎo)管架＋樁用鋼量的總體影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)回歸分析。分析結(jié)論表明：在不同水深范圍內(nèi)導(dǎo)管架＋樁用鋼量亦是隨垂直荷載（活載＋濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加的。

圖1 甲板面積與甲板用鋼量的關(guān)系

1.3 垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）與平臺(tái)用鋼量的關(guān)系

（1）垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）與導(dǎo)管架用鋼量

通過(guò)對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）對(duì)導(dǎo)管架用鋼量的影響，回歸分析得出在水深小于10m和10m～20m時(shí)導(dǎo)管架用鋼量是隨平臺(tái)垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加的，當(dāng)水深為20m～30m和大于30m時(shí)導(dǎo)管架用鋼量與平臺(tái)垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）未能建立適合的相關(guān)規(guī)律。

（2）垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）與樁用鋼量

同樣，按水深范圍對(duì)平臺(tái)分類，對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）對(duì)樁用鋼量的影響進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸分析，得到在不同水深范圍內(nèi)樁用鋼量是隨平臺(tái)垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加。

（3）垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）與導(dǎo)管架＋樁用鋼量

以此類推，對(duì)不同范圍的水深分析垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）對(duì)導(dǎo)管架＋樁用鋼量的影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)回歸分析。分析結(jié)論表明：在水深小于30m時(shí)，導(dǎo)管架＋樁用鋼量是隨垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）的增加而增加的，當(dāng)水深大于30m時(shí)，管架＋樁用鋼量與垂直荷載（濕載＋甲板用鋼量）未能建立適合的相關(guān)規(guī)律。

2 油品性質(zhì)對(duì)與平臺(tái)用鋼量的關(guān)系

按油田油品性質(zhì)將渤海油田劃分為重質(zhì)油油田、中質(zhì)油田和輕質(zhì)油田。根據(jù)油田類型分析探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)用鋼量之間的關(guān)系，為制定各類型油油田開(kāi)發(fā)規(guī)劃提供宏觀指導(dǎo)作用。各油區(qū)探明原油、天然氣儲(chǔ)量和油區(qū)平臺(tái)總用鋼量見(jiàn)表2，表中平臺(tái)總用鋼量不包括鉆修機(jī)和設(shè)備重量。

表2 油區(qū)探明原油、天然氣儲(chǔ)量和油區(qū)平臺(tái)總用鋼量數(shù)據(jù)表

2.1 輕質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量

輕質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量和油區(qū)平臺(tái)總用鋼量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，其關(guān)系如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，Q平臺(tái)平臺(tái)總用鋼量較低，這是因?yàn)镼的增加，油區(qū)平臺(tái)總用鋼量增加，近似成拋物線關(guān)系。

表3 輕質(zhì)油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量和總用鋼量數(shù)據(jù)表

圖2 輕質(zhì)油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系

2.2 中質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量

圖3 中質(zhì)油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系

表4 中質(zhì)油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量和總用鋼量數(shù)據(jù)表

中質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量和油區(qū)平臺(tái)總用鋼量數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，其關(guān)系如圖3所示。表4中，S油區(qū)中包含了P油區(qū)，主要原因是考慮P油區(qū)生產(chǎn)處理由L油區(qū)承擔(dān)。J油區(qū)生產(chǎn)處理由I油區(qū)承擔(dān)。由圖3可和，隨中質(zhì)油油區(qū)的探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量的增加，油區(qū)平臺(tái)總用鋼量增加。

2.3 重質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量

表5 重質(zhì)油區(qū)探明原油地質(zhì)儲(chǔ)量和平臺(tái)總用鋼量數(shù)據(jù)表

重質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的數(shù)據(jù)見(jiàn)表5，其關(guān)系如圖4所示。應(yīng)當(dāng)指出，O油區(qū)屬于輕質(zhì)油油田，但與G并入同一油區(qū)。H油區(qū)屬于中質(zhì)油油田，它的生產(chǎn)液由B油區(qū)承擔(dān)，故將H歸入B油區(qū)。在重質(zhì)油油區(qū)中F油區(qū)完成全部生產(chǎn)液的處理，U和E油區(qū)的生產(chǎn)液處理分別由兩條海上浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（FPSO）來(lái)完成，其它油區(qū)均將生產(chǎn)液僅處理到含水不大于30%的含水原油。為了具有相對(duì)可比性，F(xiàn)油區(qū)平臺(tái)用鋼量?jī)H考慮生產(chǎn)平臺(tái)用鋼量。由圖4可見(jiàn)，E油區(qū)的平臺(tái)總用鋼量偏小外，主要原因是E油區(qū)各平臺(tái)上無(wú)生活樓E和U油區(qū)均有6個(gè)平臺(tái)且水深大約在20m左右，而U油區(qū)各平臺(tái)上都有容量為30人的生活樓。不考慮E油區(qū)，可以看出重質(zhì)油油區(qū)的探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量近似成線性，隨探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量的增加，油區(qū)平臺(tái)總用鋼量增加，近似成拋物線關(guān)系。

根據(jù)油田類型，分析了輕質(zhì)油、中質(zhì)油和重質(zhì)油油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系，油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量越大，對(duì)應(yīng)油區(qū)平臺(tái)總用鋼量越多。可以明顯地看出，在相同探明原油儲(chǔ)量下重質(zhì)油區(qū)平臺(tái)總用鋼量大于中質(zhì)油區(qū)和輕質(zhì)油區(qū)。對(duì)重質(zhì)油和輕質(zhì)油油區(qū)，油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系總體上近似成拋物線，其回歸關(guān)系見(jiàn)表6。表中V為油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量（萬(wàn)方），WG為油區(qū)平臺(tái)總用鋼量（t）。

圖4 重質(zhì)油區(qū)探明原油地質(zhì)儲(chǔ)量與平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系

表6 油區(qū)探明油氣當(dāng)量?jī)?chǔ)量與油區(qū)平臺(tái)總用鋼量的關(guān)系

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上不同采油平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)回歸分析，可以清晰的看出影響采油平臺(tái)總用鋼量的幾大因素。采油平臺(tái)功能、平臺(tái)主尺度、油田的油品性質(zhì)、油田水深、油田探明儲(chǔ)量等都會(huì)對(duì)平臺(tái)的總用鋼量產(chǎn)生一定的影響，而且大部分影響因素都是有一定的規(guī)律性的。故在海上油氣田的總體開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮以上的各種影響因素，制定出合理的海上油氣田總體開(kāi)發(fā)方案，并根據(jù)開(kāi)采方案科學(xué)地選擇采油平臺(tái)功能及形式，這樣更有利于更好的控制采油平臺(tái)的用鋼量，降低平臺(tái)的投資成本，進(jìn)而增加海上油氣田開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。

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