深水氣田開發(fā)工程模式探析

鐘欣欣

摘要：深水氣田由于距離陸地較遠(yuǎn)，其開發(fā)過程相對比較困難。加強深水氣田開發(fā)工程模式研究工作具有重要意義。本文對現(xiàn)階段我國深水氣田開發(fā)工程模式進行闡述，對目前國內(nèi)外常見的深水氣田開發(fā)平臺進行一一分析，給出其發(fā)展趨勢，并對其中的代表FLNG的關(guān)鍵技術(shù)進行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：深水氣田；工程模式；天然氣開發(fā)

前言：

我國是一個海洋資源豐富的國家，而海洋中存儲著豐富的自然資源。目前，我國已經(jīng)探明的天然氣儲量中，有70%存在于深水氣田中。在對深水氣田資源進行開發(fā)的過程中，開發(fā)模式具有重要作用。積極研究深水氣田開發(fā)工程模式對于提高深水氣田開發(fā)效率具有重要意義。

1我國深水氣田開發(fā)工程模式分析

我國開始深水氣田開發(fā)的時間較晚，已經(jīng)投入使用的開發(fā)模式有以下兩種。第一種是以崖城13-1深水氣田為代表。該模式利用由利用導(dǎo)管架平臺、海底管線、采油線以及終端所組成。第二種模式以荔灣3-1深水氣田為代表。該模式中水下采油樹與導(dǎo)管平臺相連接，所使用的設(shè)備主要有導(dǎo)管架平臺、水下井口、海底管線以及終端。當(dāng)前，我國的深水氣田開發(fā)工程模式主要以第一種模式為主。而近年來一些新的深水氣田建設(shè)過程中例如番禺34-1等都是采用第二種開發(fā)模式[1]。

2當(dāng)前深水氣田開發(fā)平臺分析

開發(fā)平臺在深水氣田開發(fā)過程中具有重要意義。目前，國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了一系列優(yōu)秀的天然氣開發(fā)平臺。主要有張力腿平臺、半潛式平臺、深吃水柱筒式平臺、浮式生產(chǎn)系統(tǒng)等。

2.1張力腿平臺分析

張力腿平臺自1984年誕生以后便得到了快速發(fā)展。當(dāng)前世界上的張力腿平臺已經(jīng)達(dá)到25座。張力腿平臺原理為利用半剛性半順應(yīng)性的平臺產(chǎn)生遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)自重的福利，從而為生產(chǎn)團隊提供平穩(wěn)的生產(chǎn)平臺。目前存在的張力腿平臺有四種結(jié)構(gòu)形式，分別為傳統(tǒng)型、海星型、延伸型以及MOSES型結(jié)構(gòu)。目前，已經(jīng)建成的張力腿平臺深度達(dá)到了1425米，其結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)型。與其他深水氣田生產(chǎn)平臺相比，張力腿平臺受到海水深度的影響較大。

2.2半潛式平臺分析

半潛式平臺外形與半潛式鉆井平臺比較類似的油氣生產(chǎn)平臺，其適應(yīng)范圍為80～2414米。半潛式生產(chǎn)平臺包含有油氣處理裝備、運轉(zhuǎn)設(shè)備等。目前，我國已經(jīng)有一艘半潛式生產(chǎn)平臺。該平臺位于我國南海東部的流花油田11-1，平臺上89.9米，寬74.6米，深39.6米，高110米，自重為16735噸。

2.3深吃水柱筒式平臺分析

深吃水柱筒式平臺也是現(xiàn)代深水氣田開發(fā)過程中常見的生產(chǎn)平臺之一。目前出現(xiàn)的深吃水柱筒式平臺有18座，按照其結(jié)構(gòu)可以分為標(biāo)準(zhǔn)型、多柱型、桁架型。深吃水柱筒式平臺的適應(yīng)范圍相對較廣可以在588～2450米的范圍內(nèi)使用。

2.4浮式生產(chǎn)系統(tǒng)分析

浮式生產(chǎn)系統(tǒng)是當(dāng)前深水氣田開發(fā)過程中主要使用的平臺類型，作業(yè)深度為10～2600 米。我國已經(jīng)有18艘，是世界上使用該生產(chǎn)最多的國家。具有較強的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計、制造、安裝、維護能力，然而在系泊單點等一些關(guān)鍵位置依然需要進口。

3深水氣田開發(fā)工程模式發(fā)展趨勢分析

深水氣田往往距離陸地較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的半陸地半海洋的開發(fā)模式并不適宜于油氣生產(chǎn)。因此，深水氣田開發(fā)工程模式必須要向全海式生產(chǎn)平臺發(fā)展。而當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的生產(chǎn)平臺自身缺乏存儲能力。并不能單獨應(yīng)用于深水氣田的開發(fā)過程中。而浮式生產(chǎn)系統(tǒng)雖然具有較強的儲備能力，但由于艙室的不同并不適合應(yīng)用在深水氣田的開發(fā)中。對此，必須加強全新的開發(fā)工程模式研究。目前，國外一些設(shè)計人員提出了一種全新的設(shè)備設(shè)計理論FLNG（大型浮式液化天然氣設(shè)備）。該設(shè)備從理論上來說，可以有效實現(xiàn)天然氣的液化、存儲以及輸出[2]。經(jīng)過幾十年的理論研究工作，已經(jīng)出現(xiàn)了建立在該理論基礎(chǔ)上的設(shè)備。而能制造該設(shè)備的國家目前僅僅有中國、美國、韓國、日本、歐洲等一些國家的13家造船廠。2018年6月22日，全球首艘改裝FLNG船首批液化天然氣到達(dá)我國江蘇如東接收站。未來，F(xiàn)LNG船必然在我國深水氣田開發(fā)過程中占據(jù)重要地位。

4 FLNG設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)分析

作為一種高效的深水氣田開發(fā)設(shè)備，F(xiàn)LNG設(shè)備集合了一系列高水平的系統(tǒng)設(shè)備。第一，該設(shè)備主要使用單點-轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)與多點-伸展系泊系統(tǒng)。單點-轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)該技術(shù)自1985年誕生后，被人們廣泛研究。目前的單點系泊有兩種不同道形式即內(nèi)轉(zhuǎn)塔與外轉(zhuǎn)塔。其中內(nèi)轉(zhuǎn)塔可以提供充足內(nèi)部工件。外轉(zhuǎn)塔具有性價比高、制造、安裝簡便。然而高系泊系統(tǒng)極易受到海洋惡劣環(huán)境的影響。多點-伸展系泊系統(tǒng)對于海洋自然條件的要求較高。第二，采用動力定位系統(tǒng)。該技術(shù)自上世紀(jì)70年代被成功研發(fā)以來已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在海洋生產(chǎn)活動中去，具有操作簡單、性能可靠的缺點，缺點在于使用、維護的成本相對較高。第三，液化技術(shù)。成熟、高效的液化技術(shù)是進行深水氣田開發(fā)的前提。目前FLNG設(shè)備中所使用的液化技術(shù)有三種，分別為級聯(lián)式液化、混合制冷劑液化、膨脹制冷液化。第四，天然氣存儲技術(shù)。當(dāng)前最為常見的存儲罐有薄膜型、獨立式棱柱形、獨立球形等幾種類型。第五，天然氣卸載技術(shù)。當(dāng)前的天然氣卸載技術(shù)主要有兩種分別為尾輸與旁靠兩種卸載技術(shù)，而FLNG設(shè)備主要采用旁靠的卸載方式。

5 結(jié)語

深水氣田開發(fā)對解決我國能源問題具有重要意義，然而對深水氣田進行開發(fā)需要較高的技術(shù)支持。加強開發(fā)工程研究工作，提高深水氣田開發(fā)效率具有重要意義。相關(guān)工作人員必須積極學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進的理論，不斷開拓進取，積極創(chuàng)新，開發(fā)出更為優(yōu)質(zhì)的開發(fā)設(shè)備。

參考文獻：

[1]白建輝， 單連政， 易成高，等. 深海天然氣田開發(fā)工程模式探討[J]. 天然氣與石油， 2015， 33（3）：79-82.

[3]李新仲， 譚越. 海上油氣田開發(fā)工程模式探討[J]. 石油工程建設(shè)， 2015， 41（1）：1-4.