海洋油氣田開發設施的類型及特點

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖1海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖2海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖3海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖4    海洋油氣勘探開發離不開海洋工程設施和相關的技術裝備。由于開發利用的內涵與水域環境的差異巨大,所采用的工程設施和技術裝備也千差萬別。隨著淺海開發勘探面積的不斷縮小,世界各大石油公司紛紛投巨資進行深水油田勘探開發,深水勘探開發技術迅猛發展,海洋工程技術也在實踐中不斷完善和更新。

    海洋石油開發涉及的海工設施主要包括固定式平臺(包括導管架固定平臺、順應塔固定平臺、重力式平臺等)、各類浮式生產平臺(包括張力腿平臺、浮筒式平臺、半潛式平臺、FPSO等)及水下生產系統、深水立管,其中各類固定和浮式生產平臺上可設置鉆、修井裝置進行開發井的鉆井和修井。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖5海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖6海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖7海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖81 導管架固定平臺

    導管架平臺具有制造簡單、海上作業平穩安全的特點,在淺海海域使用具有良好的經濟性,使用水深范圍在5m~300m;但當水深大于300m后,導管架的重量及造價隨著水深的增加大幅度提高, 限制了這種平臺結構形式向更深的水深發展。 

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖9海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖10海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖11海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖122 順應塔式平臺

    順應塔式平臺也屬于固定平臺的一種,因此其適用水深也有限,實際應用的水深范圍在305~610m之間。類似于固定平臺,順應塔平臺通過樁固定于海底,但其大直徑的樁腿數量相當少,而且樁腿不內傾,平臺會隨水流或風載荷移動,順應塔式平臺通過人為降低結構剛度使其自振頻率高于30s,避免與大浪共振,因而運動性能較好,整體抗疲勞性能好,但各部分連接處易產生疲勞。其制造簡單,導管架部分結構件尺寸小,重量輕,海上安裝方便,但對海況惡劣的海域不適用,水深一般不超過700m。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖13海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖14海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖15海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖163 混凝土重力式平臺

    混凝土重力式平臺的底部通常是一個巨大的混凝土基礎(沉箱),用三個或四個空心的混凝土立柱支撐著甲板結構,在平臺底部的巨大基礎中被分隔為許多圓筒型的貯油艙和壓載艙,這種平臺的重量可達數十萬噸,依靠自身的巨大重量,平臺直接置于海底,混凝土重力式平臺的一般應用水深范圍6m~300m?;炷林亓κ狡脚_優點是節省鋼材,經濟性好,使用壽命長,海上安裝工作量小,甲板負荷大,在立柱中鉆井安全可靠,防海水腐蝕、防火、防爆性能都很好,不過由于混凝土平臺制造過程復雜,制造中需要開闊的深水場地和水域,由于自重很大,海上坐底時對地基承載和平整性要求很高,冰區工作性能差?,F在已有大約20座混凝土重力式平臺用于北海。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖17海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖18海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖19海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖204 人工島

    人工島一般是在淺水區域通過采用沉箱結構,砂石拋填、泥沙吹填等方法建成的島式油氣生產基地,在其上面可設置鉆機、油氣生產及處理設備、公共設施、儲罐及裝卸碼頭,來完成油氣開發、運輸、生活等功能。人工島一般的應用水深小于6m,其特點是設計簡單、穩定性能好、鉆采作業安全。缺點是前期投入的成本高,如果周圍淺層海床的地址土壤不是砂土結構不利建造,同時水深加大時海上施工成本將急劇增加。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖21海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖22海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖23海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖245 張力腿平臺(TLP)

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖25    張力腿平臺是深水浮式平臺的一種典型型式,它是半潛式平臺的延拓,通過張緊纜索(tether)或鍵(tendon)將浮式半潛結構系于海底,實際應用水深在147m~1425m海域。目前張力腿平臺發展有以下幾種結構形式:傳統型,海星型,MOSES型,延伸型,其中后三種形式相對傳統式可統稱為新型張力腿平臺。張力腿平臺的優點是下部結構設計成減小波浪垂直作用的形式,降低了波浪的垂直方向的影響,由于下部張緊纜的作用使其升沉縱搖和橫搖得幅度較小,有利于固定和浮動設備之間的聯接,缺點是海底的樁錨對地基的要求高,張力索要求單根的強度、耐腐蝕性能高,張力調整裝置復雜、海上調整施工難度大。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖26海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖27海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖28海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖296 浮筒式平臺(Spar)

    Spar平臺技術在30年前就在海洋工程中得到應用,那時的Spar是一種儲油和卸油的浮筒。1984年,Deep oil Technology, Inc.將其發展成特殊的具有鉆、采及生產處理能力的并適用于深海開發的平臺。浮筒式平臺是一個浮式柱狀結構,通過纜繩錨固于海底,它的大吃水形成對立管的良好保護,可適用于450m以上的海域,由于其運動響應對水深變化不敏感,更適宜于在深達3000m 深水海域應用,同時由于其結構是將浮力艙和壓載艙在垂直方向分開獨立設置,使其具有良好的漂浮穩性,即使在極端破壞的情況下也不會傾覆,因此具有很好的發展前途。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖30海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖31海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖32海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖337 半潛式平臺

    半潛式平臺生產系統,就平臺外型來看與半潛式鉆井平臺基本相同,但其內部設備是油氣處理、轉運等裝置。半潛式平臺由上部組塊、浮體、系泊系統等構成,具有良好的抗風浪能力和穩定性。半潛式平臺長期以來被用在鉆井和采油中,是一種比較成熟的技術,半潛平臺的適應水深在80~2414m,范圍比較廣。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖34海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖35海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖36海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖378 單點系泊裝置

    單點系泊裝置是一種將海底管線輸入的油轉輸到油輪上的一種系留設施,其上面設有輸油軟管及其收放裝置,同時設有供船舶系留的纜索,下部與輸油管連接,上部輸油管線經過上部旋轉裝置用軟管與系留船舶連接或直接通過軟管與系留船舶連接,整個設施通過錨索鏈或導管架固定在海床上, 其工作水深一般是在十幾米以至3000m水域。

海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖38海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖39海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖40海洋油氣田開發設施的類型及特點的圖419  浮式生產系統(FPSO)

    浮式生產儲油卸油系統(FPSO)由錨系到海底的大型油輪型駁船構成。FPSO 通常與井口平臺或海底采油系統組成一個完整的采油、原油處理、儲油和卸油系統。其作業原理是:通過海底輸油管線接受從海底油井中采出的原油,并在船上進行處理,然后儲存在貨油艙內,最后通過卸油系統輸往穿梭油船。FPSO適用水深范圍非常廣泛,水深可以是十幾米到3000m。其特點是儲油能力大,大大降低了運輸成本,具有移動性可在不同的海域重復使用,另外可利用過剩油輪改造,降低制造成本。缺點受海洋環境影響較大,在風、浪作用下其生產的穩定性受到影響,在風、浪超過設計指標時不能進行生產和卸油。

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