平臺(tái)延壽設(shè)計(jì)與油田開發(fā)方式的平衡優(yōu)化研究

孟林 叢培婷 郭欣欣

勝利油田海洋采油廠 山東 東營(yíng) 257237

勝利海上共建設(shè)平臺(tái)107座，根據(jù)勝利海上油田開發(fā)現(xiàn)狀和未來規(guī)劃，到達(dá)設(shè)計(jì)壽命平臺(tái)需要通過延壽改造實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期繼續(xù)服役。油藏開發(fā)周期超過40年，平臺(tái)需要多次延壽，并且單次投入費(fèi)用高，有些甚至超過了新建平臺(tái)的費(fèi)用。如果延壽改造方案與油藏開發(fā)周期不匹配，會(huì)造成延壽投資的浪費(fèi)，進(jìn)而影響經(jīng)營(yíng)效益。

區(qū)塊不同的開發(fā)設(shè)計(jì)方案對(duì)應(yīng)著不同的開發(fā)周期和開發(fā)產(chǎn)出，對(duì)海工的設(shè)計(jì)能力和壽命有不同的要求，相應(yīng)的，初期的建設(shè)投入和后續(xù)的維護(hù)性投入也不相同?；诩榷ǖ挠筒匚磥黹_發(fā)方案，待延壽平臺(tái)是否還值得進(jìn)一步延壽投入、采用哪種改造方案最匹配、對(duì)于不同的油藏開發(fā)方案，哪種投入產(chǎn)出組合方案效益最大，這就是延壽設(shè)計(jì)與油藏開發(fā)平衡優(yōu)化要解決的問題。

對(duì)于海上平臺(tái)延壽有很多措施，也有專家學(xué)者提出一些延壽經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。陳養(yǎng)厚[1]（2008）通過推導(dǎo)計(jì)算了平臺(tái)受力作用，指出采用能量耗散及受力緩沖原理，對(duì)正在服役的海洋平臺(tái)添加部分可更換的阻尼減振耗能裝置，如在平臺(tái)構(gòu)件的受外力端點(diǎn)處配置彈簧、放置橡皮墊圈以及添加阻尼器可以減小平臺(tái)所受的最大作用力，減少平臺(tái)疲勞振動(dòng)次數(shù)，從而有效延長(zhǎng)平臺(tái)剩余服役期限。張春茂[2]（2009）提出了以磁致伸縮導(dǎo)波檢測(cè)為主并輔以其它水上及水下無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)水上及水下部位的全面檢測(cè)，同時(shí)利用ALGOR 軟件進(jìn)行平臺(tái)延壽評(píng)估方案。楊冬平[3]（2012）研究隨機(jī)冰力作用下海洋延壽平臺(tái)構(gòu)件的時(shí)程響應(yīng)與損傷評(píng)估思路。劉福國(guó)[4]（2013）在文章中闡述了外加電流陰極保護(hù)技術(shù)替代犧牲陽極技術(shù)對(duì)平臺(tái)進(jìn)行延壽修復(fù)的必要性。黃焱[5]（2013）總結(jié)了海洋平臺(tái)延壽與再利用可行性評(píng)估的流程，主要從需求入手、分析各方面的技術(shù)可行性以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了研究。陳同彥[6]（2017）進(jìn)行了基于波高、流速、風(fēng)速的采油平臺(tái)延長(zhǎng)壽命準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。歐陽雄[7]（2017）對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)延壽評(píng)估的要求和方法進(jìn)行了綜合概述。徐輝[8]（2018）提出了老齡平臺(tái)結(jié)構(gòu)延壽評(píng)估的具體流程。但是以上平臺(tái)延壽研究沒有涉及到結(jié)合油藏開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)施方案。

因此需要從經(jīng)濟(jì)的角度，建立起投入產(chǎn)出的關(guān)系，將效益評(píng)價(jià)貫穿于區(qū)塊開發(fā)周期和平臺(tái)壽命設(shè)計(jì)優(yōu)化全過程，以全生命周期投入產(chǎn)出效益最大化為目標(biāo)，逐步平衡優(yōu)化，以期達(dá)到平臺(tái)延壽設(shè)計(jì)與油田開發(fā)方式的最佳組合。

1 評(píng)價(jià)方法及原則

為了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)延壽設(shè)計(jì)與油田開發(fā)方式最佳經(jīng)濟(jì)效益，從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)方法、原則以及評(píng)價(jià)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)以開發(fā)調(diào)整區(qū)塊為對(duì)象，以油藏為中心，將涉及到的投入產(chǎn)出納入評(píng)價(jià)范圍，根據(jù)評(píng)價(jià)原則及評(píng)價(jià)方法計(jì)算當(dāng)前到區(qū)塊開發(fā)結(jié)束全周期效益評(píng)價(jià)指標(biāo)。以開發(fā)預(yù)測(cè)的開發(fā)周期為評(píng)價(jià)期，計(jì)算評(píng)價(jià)期內(nèi)的年度投入、產(chǎn)出以及年度現(xiàn)金流量。年度現(xiàn)金流為正值的最后一年作為該區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)極限年，其區(qū)間為經(jīng)濟(jì)有效期。從經(jīng)濟(jì)的角度，判斷經(jīng)濟(jì)有效期即為既定油價(jià)下剩余的油藏經(jīng)濟(jì)開發(fā)壽命。對(duì)于中期某一年由于有較高的資本性投入或者進(jìn)行井下作業(yè)導(dǎo)致的現(xiàn)金流小于0，則需要根據(jù)后續(xù)年份的現(xiàn)金流能否抵消當(dāng)年負(fù)的現(xiàn)金流來判斷是否已經(jīng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)極限年。若可以抵消，則繼續(xù)生產(chǎn)；若不能抵消，則在經(jīng)濟(jì)上已經(jīng)達(dá)到油藏經(jīng)濟(jì)壽命。

1.1 評(píng)價(jià)原則

投入產(chǎn)出一致是效益評(píng)價(jià)最根本原則。產(chǎn)出：在一定油價(jià)下，區(qū)塊所有油井產(chǎn)量帶來的銷售收入。投入：在整個(gè)生產(chǎn)流程中能夠?yàn)橛途Ｉa(chǎn)運(yùn)行服務(wù)所付出的所有投入。包括所有注采井所在平臺(tái)延壽投資、轉(zhuǎn)聚區(qū)配套投資、油井生產(chǎn)發(fā)生的運(yùn)行成本、注水井依托的注水泵站的運(yùn)行成本、注聚運(yùn)行成本、集輸系統(tǒng)依托的集輸站庫的運(yùn)行成本等。不同組合平衡優(yōu)化的總體原則是以“全生命周期效益最大化”為目標(biāo)。

（1）投入相關(guān)參數(shù)

按照投入屬性及資金來源，投入相關(guān)參數(shù)包括投資和成本兩部分。

投資包括建設(shè)期資本性投入和運(yùn)營(yíng)期資本性投入。建設(shè)期資本性投入主要指配套油藏方案的新增建設(shè)投資；已發(fā)生的投資（資產(chǎn)凈值），作為“沉沒成本”，不計(jì)入評(píng)價(jià)范圍；運(yùn)營(yíng)期資本性投入主要指配套油藏方案開發(fā)周期，后期需要投入的延壽改造等投資。

根據(jù)油藏開發(fā)指標(biāo)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)量，結(jié)合單位成本取值預(yù)測(cè)；只考慮“邊際成本”，固定成本不做分?jǐn)偂?/p>

（2）產(chǎn)出相關(guān)參數(shù)

產(chǎn)出相關(guān)參數(shù)主要包括油價(jià)和產(chǎn)量。

結(jié)合當(dāng)前中石化開發(fā)項(xiàng)目決策油價(jià)，以及實(shí)際油價(jià)態(tài)勢(shì)，采用40、50、60美元/桶共3套評(píng)價(jià)油價(jià)，其中50美元/桶為主評(píng)價(jià)油價(jià)。

對(duì)應(yīng)開發(fā)方案，油藏調(diào)整范圍內(nèi)（完整井網(wǎng)）油井全生命周期的產(chǎn)量。商品量按照98.04%的商品率進(jìn)行計(jì)算。

1.2 評(píng)價(jià)方法

采用貼現(xiàn)現(xiàn)金流法，即通過預(yù)期未來現(xiàn)金凈流量，利用一定的折現(xiàn)率對(duì)凈現(xiàn)金流量進(jìn)行貼現(xiàn)，進(jìn)而計(jì)算出項(xiàng)目現(xiàn)值，該現(xiàn)值被視作項(xiàng)目公允價(jià)值。

式（1）中：NPV——財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值，萬元；CI——現(xiàn)金流入，萬元；CO——現(xiàn)金流出，萬元；ic——折現(xiàn)率，%；t——年份，年

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

優(yōu)化的總體原則是以“全生命周期效益最大化”為目標(biāo)，因此需要選擇綜合性的效益指標(biāo)作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

目前現(xiàn)行的效益評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)是否考慮資金的時(shí)間價(jià)值，分為動(dòng)態(tài)指標(biāo)和靜態(tài)指標(biāo)。

動(dòng)態(tài)指標(biāo)主要包括財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率和財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值；靜態(tài)指標(biāo)主要包括投資利潤(rùn)率和經(jīng)濟(jì)增加值，相關(guān)計(jì)算公式如下。

財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率：

財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值：

評(píng)價(jià)時(shí)，根據(jù)區(qū)塊特點(diǎn)選擇合適的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

2 應(yīng)用分析

海上A平臺(tái)自2008年投產(chǎn)以來，先后經(jīng)歷彈性開發(fā)、注水開發(fā)、層系井網(wǎng)調(diào)整和精細(xì)注水等開發(fā)階段。井區(qū)目前開油井50口、開注水井22口，采出程度29.2%，綜合含水88.8%，處于中采出程度高含水開發(fā)階段。按照平臺(tái)投入時(shí)間及15年使用壽命計(jì)算，即將到期有A-1、A-2、A-3三座平臺(tái)；2035年到期的B-1、B-2、B-3、B-4四座平臺(tái)。

（1）開發(fā)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)提液幅度、轉(zhuǎn)聚時(shí)機(jī)的不同，設(shè)計(jì)6套開發(fā)方案。其中全生命周期水驅(qū)三套（不提液、提液10%、提液20%），水驅(qū)+化學(xué)驅(qū)組合開發(fā)方式三套（盡快實(shí)施化學(xué)驅(qū)、第6年實(shí)施化學(xué)驅(qū)、第9年實(shí)施化學(xué)驅(qū)）。

方案一：在當(dāng)前采油速度基礎(chǔ)上，不提液，繼續(xù)水驅(qū)開發(fā)。未來20年累產(chǎn)油268×104t，采出程度40.2%。

方案二：在當(dāng)前采油速度基礎(chǔ)上，提液10%，繼續(xù)水驅(qū)開發(fā)。未來20年累產(chǎn)油240×104t，采出程度38.7%。

方案三：在當(dāng)前采油速度基礎(chǔ)上，提液20%，繼續(xù)水驅(qū)開發(fā)。未來20年累產(chǎn)油192×104t，采出程度36.2%。

方案四：在當(dāng)前基礎(chǔ)上，盡快實(shí)施化學(xué)驅(qū)。未來20年累產(chǎn)油531×104t，采出程度53.9%。

方案五：在當(dāng)前基礎(chǔ)上，第6年實(shí)施化學(xué)驅(qū)。未來20年累產(chǎn)油401×104t，采出程度47.1%。

方案六：在當(dāng)前基礎(chǔ)上，第9年實(shí)施化學(xué)驅(qū)。未來20年累產(chǎn)油375×104t，采出程度45.7%。

單純從產(chǎn)出來看，方案四效果最好，見圖1。

圖1 海上A井區(qū)不同開發(fā)方案下未來20年產(chǎn)量預(yù)測(cè)（單位：萬噸）

（2）對(duì)照開發(fā)方案匹配成本投入

在該流程中厘清每個(gè)方案的開井?dāng)?shù)、產(chǎn)液量、含水率、注水量、轉(zhuǎn)聚時(shí)間以及注化學(xué)藥劑量等與計(jì)算投入相關(guān)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)量，分別去匹配各項(xiàng)成本投入。

（3）計(jì)算改變現(xiàn)狀所需要的新增投資

計(jì)算包括提液工作量對(duì)應(yīng)的措施作業(yè)費(fèi)和轉(zhuǎn)化學(xué)驅(qū)所需要的配套投入，根據(jù)區(qū)塊作業(yè)及海工情況，將估算出的投資分別計(jì)入相應(yīng)方案。

（4）基于投入產(chǎn)出效益的平臺(tái)延壽方案匹配

在不考慮平臺(tái)延壽投入的情況下，計(jì)算每個(gè)方案在未來創(chuàng)造的效益，根據(jù)每個(gè)平臺(tái)下次延壽所處節(jié)點(diǎn)，評(píng)價(jià)該平臺(tái)是否值得再次延壽以及如何合理匹配延壽方案，最后形成六套“開發(fā)方案+平臺(tái)延壽方案”組合。

（5）延壽投資匹配

不同的延壽方案，各平臺(tái)相應(yīng)的投入也不一樣。根據(jù)平臺(tái)現(xiàn)狀及需要改造的內(nèi)容，估算出各平臺(tái)新化及加固維持生產(chǎn)的延壽投資。

（6）不同組合方案的優(yōu)選

對(duì)于海上A井區(qū)這種已開發(fā)區(qū)塊，由于無大規(guī)模的新建產(chǎn)能投入，不適應(yīng)采用內(nèi)部收益率、投資利潤(rùn)率等指標(biāo)，推薦按照財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行排隊(duì)優(yōu)選。

3 結(jié)束語

海上平臺(tái)延壽方案選擇應(yīng)該緊密結(jié)合平臺(tái)所在井區(qū)未來規(guī)劃開發(fā)方案，以開發(fā)方案的油藏經(jīng)濟(jì)壽命和創(chuàng)效規(guī)模作為平臺(tái)延壽方案的確定依據(jù)，做到開發(fā)方案確定、產(chǎn)出一定的情況下投入最少。

通過提液的方式來提高采油速度，投入少，見效快，相對(duì)于常規(guī)開發(fā)可縮短油藏壽命期、減少平臺(tái)延壽投入；但是在高含水期提液會(huì)導(dǎo)致含水急速上升，采出程度大大降低，屬于低投入、低產(chǎn)出的方案，綜合來看全生命周期投入產(chǎn)出效益差。

含水到達(dá)一定水平后，由水驅(qū)開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)槿尾捎停沙龀潭却蠓黾?，盡管會(huì)增加注聚配套投入以及藥劑成本投入，同時(shí)油藏經(jīng)濟(jì)壽命延長(zhǎng)、平臺(tái)延壽投入增加，但也會(huì)大幅提高采出程度，屬于高投入高產(chǎn)出的方案，綜合來看全生命周期投入產(chǎn)出效益最好。但是需要把握好轉(zhuǎn)化時(shí)機(jī)。

在區(qū)塊進(jìn)行方案優(yōu)選時(shí)，不能片面追求低投入或者高產(chǎn)出，應(yīng)注重全生命周期投入產(chǎn)出效益，開發(fā)和海工共同組合優(yōu)化。