自升式儲油平臺原油外輸方式論證

劉學濤 劉海超

（1中海油能源發(fā)展股份有限公司邊際油田開發(fā)項目組天津300457 2勝利石油鉆井工藝研究院山東東營257017）

自升式儲油平臺原油外輸方式論證

劉學濤1劉海超2

（1中海油能源發(fā)展股份有限公司邊際油田開發(fā)項目組天津300457 2勝利石油鉆井工藝研究院山東東營257017）

隨著海上小型邊際區(qū)塊的開發(fā)蓬勃發(fā)展，小型的艙室儲油自升式平臺被原來越多的使用，由艙室儲油平臺組成的“蜜蜂式”開發(fā)模式摒棄了海底管線的鋪設，有效地減小了油田開發(fā)成本。然而從儲油平臺將油液傳輸至穿梭油輪的過程中可采用多種方案——分支撐輸油臂、軟管外輸、桁架輸油臂、懸掛式軟管等，本文將對其進行具體介紹，并進一步比選確定了自升式儲油平臺原油外輸?shù)淖罴逊绞健旒茌斢捅郏瑸檫呺H油田開發(fā)提供有益的借鑒。

邊際油田;自升式儲油平臺；原油外輸

引言

我國海洋石油發(fā)現(xiàn)很多邊際油田，這些油氣田的總儲量非常可觀。為了動用這些邊際油氣田的油氣儲量和有效益地開發(fā)，必須在技術上有所突破，以降低開發(fā)成本。隨著我國海上邊際油田開發(fā)的發(fā)展，“蜜蜂式”工程設施已成為一種很具吸引力的開發(fā)模式，由多個小油田分攤一套可重復使用的移動式工程設施，以提高小油田的開發(fā)效益。為了實現(xiàn)生產、儲存和外輸一體化，須建造一套可移動式的開發(fā)設施（集處理、動力、儲油、外輸、生活為一體的小型裝置），其開發(fā)方式就像蜜蜂采蜜一樣，采完一個小油田就轉移到另外一個小油田。該開發(fā)方式使得一套開發(fā)設施的投資從多個油田中得到回收，從而降低了小油田的開發(fā)投資。還能解決油田周邊因沒有依托工程設施或周邊依托工程飽和而帶來的困難[1]，因此被廣泛使用。從儲油平臺將油液傳輸至穿梭油輪的過程可采用多種方案，下面將對其進行具體介紹，并論證自升式儲油平臺原油外輸?shù)淖罴逊绞健?/p>

1 儲油平臺特點及原油外輸參數(shù)

1.1 海域環(huán)境特點

儲油平臺主要作業(yè)區(qū)域為渤海灣，作業(yè)水深可達40m，風、浪、流等環(huán)境載荷較為復雜，且比較大。

1.2 穿梭油輪系泊特點

穿梭油輪采用三系泊點兩點系泊，在不同的海流方向及風向條件下，選取不同的系泊點進行系泊，從而導致原油外輸距離及外輸角度變化較大。

1.3 儲油平臺原油存儲及外輸特點

儲油采用艙室儲油，設計儲油量為2503m3。原油外輸能力要求約為400m3/h×2，所需的外輸軟管直徑約為250mm，外輸過程中，油管內原油產生的載荷較大。

2 現(xiàn)階段主要的原油外輸方式

2.1 分支承輸油臂[2]外輸

為保證在較復雜條件下滿足原油外輸作業(yè)要求，常采用的輸油方式有分支撐結構單/雙管輸油臂。

分支撐單管輸油臂（如圖1-a），其特點是支撐系統(tǒng)與工藝管線相互獨立，輸油臂的重量及載荷由支承機構來承擔，工藝管線及旋轉接頭基本不承受外載，因此，旋轉接頭負荷小，運轉壽命長。內臂和外臂使用同一套配重系統(tǒng)，分支撐單管輸油臂結構型式非常精簡，能夠用于大噸位油船使用，尤其是需要長距離長時間的輸油作業(yè)。

分支撐雙管輸油臂（如圖1-b），其特點是在分支撐單管輸油臂的基礎上，裝有另一管線，一般為回氣管線（氣相管），氣相管與液相管同步動作。其與分支撐單管輸油臂相比較，具有更大的輸油能力，作業(yè)半徑相應增大，可達20m。

但是，其受到環(huán)境條件的影響較大，在較復雜、惡劣的環(huán)境條件下作業(yè)時，其輸油距離及輸油能力將會大大降低。

圖1 輸油臂外輸方式Fig.1 pattern for oil-transferring arm

2.2 軟管外輸

此種原油外輸（圖2）方式常采用外輸滾筒+軟管組合[3]，原油外輸過程中，軟管被放出連接平臺外輸裝置與穿梭油輪原油接收裝置實現(xiàn)原油外輸。原油外輸完畢，通過滾筒回收軟管。其特點是：原油外輸距離較大，并且受穿梭油輪系泊影響較小。但是其受到較大的波、流力，軟管使用壽命較短，軟管價格較高，增加成本。

圖2 軟管外輸方式Fig.2 pattern for flexible hose

2.3 桁架輸油臂外輸

桁架輸油臂[4]外輸（圖3、4）方案，采用可回轉的桁架輸油臂結構，其由支撐立柱、內懸臂、配重、懸臂、定位裝置及外輸管等組成。其特點是：與常規(guī)輸油臂相比，結構強度大，能夠滿足更惡劣環(huán)境條件的要求。桁架輸油臂可以實現(xiàn)遠距離、高落差與穿梭油輪之間傳輸液體，最大輸油距離可達40m。懸臂可以壓縮或伸長，外輸時，最大高度落差可達40m，同時能夠實現(xiàn)穿梭油輪在起伏、搖擺的狀態(tài)下正常作業(yè)；原油外輸完畢，懸臂能夠回收復位，作業(yè)流程簡便。由于懸臂架構強度大，可實現(xiàn)多條管線同時外輸（圖中所示為雙管線），提高原油外輸?shù)男省?/p>

但是，這種輸油的方法要根據(jù)實際油品輸送的要求，對運輸原油的中轉油輪作相應的改造：即增加船端定位器及相應的原油集管。

圖3 桁架輸油臂Fig.3 truss arm

圖4 桁架輸油臂外輸Fig.4 oil-transferring truss arm

2.4 懸掛式軟管外輸

懸掛式軟管輸油方式（圖5）是目前海軍艦船重要的補給方式，其包含輸油軟管、懸掛鋼絲繩、鋼絲繩張緊裝置、油管及鋼絲繩回收裝置、油管懸掛架等。其中，鋼絲繩連接在平臺與船舶或船舶與船舶之間，用來實現(xiàn)輸油管線的懸掛；鋼絲繩通過張緊裝置進行張緊；輸油管線回收后通過油管懸掛架懸掛，與此同時可通過懸掛架在平臺和外輸油輪之間產生高度差，有利于原油的輸送。外輸原油時，先將鋼絲繩張緊，然后將輸油管線懸掛于鋼絲繩之上，實現(xiàn)原油外輸。

它的特點在于：原油外輸能力可以較小的受環(huán)境條件影響，外輸?shù)木嚯x大，并且受油輪系泊點的位置和角度影響較小。

圖5 懸掛軟管方式進行外輸Fig.5 hanging flexible hose

3 原油外輸方式對比

儲油平臺原油外輸方式的選擇主要從以下角度進行考慮：

3.1 技術可靠性

海上油（氣）田工程與陸地隔離，在海域內獨立生存。為此，選擇外輸方式首先要考慮其技術成熟性，其必須具備大量可靠應用業(yè)績。懸掛軟管方式和分支承輸油臂、軟管方式已在現(xiàn)實工程中得到大量應用，技術成熟度較高。盡管桁架式輸油臂現(xiàn)在應用的比較少，但它的主要機構為吊機的改進結構，吊機在工程應用中使用的很廣泛，技術相當成熟，具有可靠的性能。

3.2 經濟性

從起始的一次性投資、運行過程中的經濟性以及后期維護費用等角度進行考慮。滾筒+軟管輸油方式，采用性能好的外國知名品牌軟管，成本價格大約在400萬人民幣左右，但是，由于容易被破壞，后期的維修及更換成本較高。桁架式輸油臂價格大約350-400萬人民幣，其維護較為方便，整體大修周期較長，而且可以采用國內產品，后期維護成本容易控制。

3.3 環(huán)境適應能力

軟管、分支承油臂輸油方式受到環(huán)境的影響較大，在南海較復雜的環(huán)境條件下，分支承輸油臂的外輸能力會受到很大的限制，而且軟管同時受到海流、海浪的作用受到載荷較大，較容易被破壞。

3.4 原油外輸能力

由于儲油平臺原油外輸能力要求較高（約500m3/ h），同時，原油外輸?shù)木嚯x較遠。其中軟管及桁架輸油臂的作業(yè)半徑可以達到30-40m，且其較容易實現(xiàn)1000m3/h的輸油能力，傳統(tǒng)的方分支撐輸油臂在保證輸油能力及克服環(huán)境條件影響前提下，外輸距離一般不超過20m；在較長距離外輸時，多做輸氣用。

3.5 外輸便捷性

軟管、懸掛軟管后期日常維護量很大，且操作復雜，對維保人員和操作人員的技術水平要求很高。同時，懸掛軟管需要增加軟管掛架、張緊裝置等，增加了平臺或穿梭油輪的改造量。而桁架輸油臂后期日常維護量相對較小，且其操作簡便，與吊機類似，可以通過對吊機司機稍加培訓實現(xiàn)維護及操作。

4 論證結果

表1 外輸方式比選Tab.1oil-transferring pattern contrast

通過對上述輸油方式的對比論證可知，在現(xiàn)有條件下，采用桁架輸油臂方式作為儲油平臺原油的外輸方案其環(huán)境適應性較好，滿足原油外輸能力及作業(yè)半徑的要求，且成本較低，是目前最為適宜的輸油方案。

[1]譚越，王春升，陳國龍.可移動生產儲油平臺的應用與發(fā)展[J].中國造船，2011,增刊1：159-165

[2]林華春，歷妍.適用于“南海自安裝試采平臺”外輸方案的比選研究[J].船舶，2015，3：48-51

[3]金向東.國產外輸滾筒在自安裝采油平臺的應用[J].西部探礦工程，2011，2：56-57

[4]姜緒彪.輸油臂設計選型階段的探討[J].機械工程師，2012，6：150-151

Oil-transferring pattern research from jack-up to shuttle tanker

Liu XuetaoLiu Haichao
（1CETS Marginal oilfield development PMT,Tianjin,300457 2 Shengli Petroleum Drilling Technology Research Institute,Dongying,257017）

With the marginal oilfield development,the jack-up platform whose tanks are filled with oil is widely used.The bee-pattern which consists of jack-up effectively reduces the oilfield development cost.This paper will introduce various solutions for oil-transferring from jack-up to shuttle tanker and provide the best one-truss arm.

marginal oilfieldjack-upoil transferring

劉學濤（1980—），男，2006年畢業(yè)于天津大學船舶與海洋結構物設計制造專業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事邊際油田開發(fā)及油田開發(fā)工程裝備研究工作。