_海洋采油工程.

海洋采油工程海洋采油工程海洋采油工程是石油工程专业高年级学生的选修课，以拓宽学生的知识面。要求学生了解海洋石油的基本特点，基本概况和与陆上石油的根本差别。了解海洋石油生产的基本设施的基本工作原理，为学生毕业后从事海洋石油工程奠定一定的基础。主要内容包括海洋石油生产的基本设施，完井系统，采油控制系统和边际油田开发四大部分。海洋采油工程绪言第一章海洋石油生产设施第一节生产支承结构第二节立管第三节原油储存系统第四节输油设施第二章完井系统第一节平台完井第二节过腿柱完井第三节张力腿平台完井第四节多井水下完井第五节水下卫星井完井系统第三章采油控制系统第一节采油控制系统第二节水下采油控制系统第四章边际油田开发第一节边际油田支承结构设计准则第二节早期生产系统第三节深水开发第四节生产延伸测试绪言0.1我国石油工业现状—1978年起产量超亿吨，居世界第五；—发展不平衡，总体水平落后；—劳动生产率低；—1997年原油产量达1.5亿吨，约占世界5%；—1997年气产量达200亿方，约占世界1%；—能主要油田：大庆(5600万)，胜利(3300万)，辽河(1500万)，新疆（800万）0.2我国海洋石油工业现状—起步阶段（65年—70年代末）独立自主，自力更生；—发展阶段（78年—至今）对外合作与自主经营相结合渤海海域：多为断块小型油气藏；黄海海域：未列入重点寻找油气区域；东海海域：前景评价极高，未开发；南海海域：东部石油公司，西部石油公司珠江口盆地：北部湾：莺歌海曾母暗沙：南沙群岛：—产量超过1600万吨0.3海洋石油特点1.3.1周期长（勘探-发现-开发，3-5年）(1)一般开发程序—盆地评价：寻找可能的出油气构造—钻探井：查明油气存在状况；—钻生产井和进行油气集输油藏工程：油气分布与开发方案采油工程：采出油气地面工程：保证油气正常生产(2)油气开发规划勘探钻井（含评价井）油气开采可行性研究勘探工作评价设备设计研究阶段技术可行性经济可行性基本设计与预算详细设计开发工作设备制造与采购设备安装试运行与投产(3)整体开发代替滚动开发0.3.2设备先进，技术可靠0.3.3知识、资金和技术三密集—知识密集：集天文、地理、数学、力学、机械、电子、通讯电脑于一体；还没有石油工业用不到大学科；—资金密集：北部湾水深40米,3000米井综合钻井成本1600-2100$/米莺歌海水深100米，5000米井综合钻井成本2400$/米三维地震：1200$/1km—技术密集：体现于设备与操作管理0.4我国石油工业发展战略—发展战略：稳定东部发展西部开发海洋—发展方针：油气并举0.5石油工业技术进步的特点—投资效果在很大程度取决于自然条件油田位置与产能埋藏深度与埋藏条件油藏规模与油气质量注意：自然条件的影响客观存在；相同条件下科技进步的效益更明显—新技术效果与探明油气储量利用水平关系极大—油气天各种自然因素随时间变化；自喷—人工举升—EOR/IOR/AOR—MOR；—技术经济指标具有概率性质—简单再生产投资比例越来越高。油田最佳采油动态曲线—高峰采油动态曲线初期产量迅速增长，但递减快；后期开采困难，采收率低；短期需投入大量资金与劳动力；石油工业及相邻领域生产不稳定—平稳采油动态曲线可减少初期投资投资利用水平高可以较高速度开发剩余储量主要参考文献1.[比利时]D.AFee:TechnologyforDevelopingMarginalOffshoreOlfield,19862.美国]R.SHall:DrillingandProductionOffshore,19833.[美国]海洋钻井与采油4.陈宽主编：近海工程导论海洋工程海洋石油OffshoreOTC会议论文第一章海洋石油生产设施—生产支承结构—立管—水下设备—原油储存—外输设施基本要求?--其大小必须满足预计作业--能支撑各种工况下的设备负荷--建造方法切实可行--费用合理考虑因素—水深：波浪作用、疲劳损伤、建造安装；—气候：常以百年一遇的最坏情况考虑；—海床：坚硬性、平整性和稳定性；—安装与制造—经济效益第一节生产支承结构(1)自升式支承结构—平台可租用，日租金很具竞争性；—拆迁清理费用低，可恢复为钻井平台；—井和立管有传统型式；—工作水深与上部设施重量受限；—无储油能力；—疲劳问题使使用期短。(2)半潜式支承结构—运动小，可用于恶劣环境；—对刚性和柔性立管适应性好；—拆迁清理费用低，可恢复为钻井平台；—工作水深70-100米，井数4-10口；—排水量与稳定性对重量敏感，承载受限；—储油能力有限；—需海底管线或单点系泊系统。(3)油轮型支承结构油轮型支承结构的特点—储油能力强、载重大；—生产油轮给穿梭油轮装油容易；—能在百年一遇的恶劣情况不间断生产；—工作水深50-150米；—系泊系统必须和立管系统结合在一起；—系泊油轮要经受大的运动。(4)驳船式支承结构—甲板与载重能力大，足以安装处理设备；—有储油能力；—易改装、价格便宜；—工作水深30-150米，井数〈8—要求较好的环境条件；—无钻井/修井能力；—需系泊系统。(5)张力腿平台支承结构张力腿平台支承结构的特点—不产生垂直运动，水平运动小；—深水域更经济（一般大于150米）；—有效承载大，有修井能力；—上层建筑与上部结构可在船厂制造(6)牵索塔（绷绳塔）支承结构牵索塔（绷绳塔）支承结构特点—比传统平台更便宜；—易于制造；—技术上未得到足够证实；—有效在载荷受限；—无储油能力。各种生产支承结构的性能运动系泊改装载荷井数水深修井储油直升式半潜式油轮驳船张力腿铰接柱牵索塔无小小小极小极小极小无常规单点/常规常规张力腿铰接接关桩与牵系统可可可可否否否有限有限大有限好有限有限2-104-402-102-1020-406-1040-6011070-100050-75050-150150-1000100-600100-400能能不能不能能不能能无小大大无极小极小选择边际油田生产支承结构类型的影响因素钻井/修井能力井数环境条件水深(米)支承结构的类型轻微/中等300有修井装置的动力定位油轮1口严重700常规锚泊的半潜式平台轻微/中等100-500自升式/半潜式有若干口严重100-500自升式/半潜式50驳船轻微/中等700常规锚泊油轮1口严重300/500SWOPS/半潜式750单点系泊油轮轻微/中等150-1000半潜式-250半潜式无若干口严重-1000张力腿7.其它设施--计量站（分离器，脱水器，计量装置）--集油站（分析，计量，泵送，控制）--储油基地--装油平台--生活平台--烽火平台--注气（水）站海洋集油和储油设施第二节立管将水下终端与水面或水面以上设备连接起来的一根（组）管子，与管内流体流向无关。—钻井/修井立管；—绳索立管；—生产立管；—产品外输/销售立管立管(1)生产立管包括与流体从海底流到生产设备有关的所有部件。—立管下端的连接组件；—立管上端的流体排出口；张紧装置；—立管连接组件试验墩、立管试验设备等(2)立管束全部管子、受力构件、浮力圈、导向喇叭口、单根管线张紧器、铰接接头、伸缩接头—整体性立管束；—非整体性立管束；—混合型立管束(3)生产立管装置的管线—生产立管—气举立管—环空监测管线—外输立管—维修立管—天然气外输立管—液压控制管线—立管接头—立管试验墩(4)柔性立管柔性立管(-):组成—柔性立管—快速连接/解脱接头；—弯曲限制器；—锚顶装置；—立管不锈钢包裹物柔性立管(二）:结构从内向外:—联锁的螺旋型钢骨架：抗压与防变形；—聚酰胺II型内热塑覆盖层：密封；—联锁的Z型螺旋管：耐压护甲；—双层编织钢丝网：抗轴向应变；—聚酰胺II型外热塑覆盖层：密封。柔性立管(三):应用特点—投资少于刚性立管；—恶劣天气无需回收立管；—无需水下接头或重返进入；—易迅速安装；—易扩充系统能力；—对浮式结构设计影响小；—抗腐蚀性好。1.立管设计准则—生产流束的数目与体积；—水下多支管汇集水平；—油田二次采油的要求；—生产支承结构的钻井/修井能力；—抗风暴能力（对环境的适应性）；—外输/销售要求；—安装、保养和维护要求2.工作的立管装置2.1北海Buchan油田—作业者：BP石油开发有限公司—投产：1974年8月发现，81年5月投产—水深：118米—油层深度：2900—3200米—井数：5口底盘井和2口卫星井—产出液流从水下管汇输到半潜式平台，经处理后的油再输回水下管汇，通过油轮外运。—立管系统：刚性非整体型，另有气举管线图1-5Buchan油田立管装置2.2巴西近海Enchova油田3.其他立管设计3.1带状立管3.2与水下塔连接的悬链线柔性立管4.各种立管的比较与评价1-与但锚腿系泊结合(SALM)的立管2-刚性整体型立管3-刚性非整体型立管4-刚性单管柱立管5-刚性带状立管6-柔性悬链线式单井立管组7-混输液流柔性悬链线立管8-Blmoral油田立管9-mobil公司立管10-与水下塔结合的柔性悬链线立管立管性能评价表方式项目123456789101天气敏感性2水深敏感性3出油管线数4丛式井数与间隙5操作适应性6接口与平台张紧7立管起下8应急脱/接9操作维修位置121311231222122321131112311322332232212231111211112221131111332121212221111111111123213122立管性能评价表（续）工方式项目1234567891010钢丝作业与大修11技术性停工时间12维修保养13落物损坏危险14再利用15投资16安装撤移费用17作业与保养费31112321222322222223233311121113111322231113122222222221111111222222221122222222第三节原油储存系统1.海底贮油罐第三节原油储存系统1.海底贮油罐—经济性：与离岸距离有关—可能性：外水内油—可靠性：自重座底，消波围壁保护—就位方式：油水置换—建造：2.油轮储油系统3.驳船储油系统6.选用储油系统考虑的因素—风暴出现频率和持续时间；—原油生产能力；—油田与卸油港口的距离；—穿梭油轮航速、数量与载油量；—港口卸油设备效率；—维护与修理时间第四节输油设施1.海底管线1.1管线材料与尺寸小直径管—碳素钢大直径管—API5LX规格X-42，X-46，X-52焊接—CO2或CO2+Ar保护钨极或熔化极电弧焊尺寸确定：考虑强度与运营费用。2.管线重量调节与防腐—必要性：防腐：延长管线服役寿命重量调节：调节均布载荷—方法：调节防腐层厚度—海底管线标准剖面内表面涂层钢管外表面钢筋网钢筋混凝土套管1.3海底管线敷设方法海底曳引敷设法?浮下沉敷设法铺管船敷设法(-)图1-9传统铺管船敷设法1.4海底管线的防护图1-11挖泥法1.4海底管线的防护:其它方法—喷射吸泥法—振动法—爆破法2.1悬链锚泊腿系统（CALM）—柔性系统，系泊力最小；—油轮可迅速系泊与解脱；—浮筒可重复使用；—旋转接头安装与浮筒上面；—要求在良好的天气条件下系泊；—漂浮软管易损坏。2.2单锚腿系泊系统（SALM)2.2单锚腿系泊系统（SALM)—适应水深范围大；—对海床的土质条件适应性好；—系统主要部件可重复使用；—系泊力小；—旋转接头布置于水下，需潜水员保养与维修2.3单浮筒储油系统(SBS)—采用架或刚臂，以刚性管取代漂浮软管；—取消了首缆—设置人行道，日常维修方便；—刚性连接减小了环境的影响。2.4旷海单浮筒系泊系统（ELSMB)2.5转塔系泊油轮系统?TurrentMooredTanker2.6铰接装油柱(ArticulatedLoadingColumn)第二章完井系统第一节平台完井陆地完井：导管支承井口、四通、封隔器组件和采油树浅水完井井下安全阀电泵电缆水面安全阀泥线悬挂设备采油树—用于采油控制的一组阀门和装置；—总阀：离油管头最近的阀门；—顶阀：采油树最顶部的阀门；—翼阀：采油树侧部的阀门。整体式采油树Gray工具公司SantaBarbara海峡采油树高0.81米，最大横向空间1.2米第二节过腿柱完