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1、海上油气气开采工工程与生生产系统统中海工业业有限公公司第一章 海上油气气开采工工程概述述海底油气气资源的的存在是是海洋石石油工业业得以发发展的前前提。海海洋石油油资源量量约占全全球石油油资源总总量的334%，全全球海洋洋石油蕴蕴藏量约约10000多亿亿吨，其其中已探探明的储储量约为为3800亿吨。世世界对海海上石油油寄予厚厚望，目目前全球球已有1100多多个国家家在进行行海上石石油勘探探，其中中对深海海进行勘勘探的有有50多多个国家家。一、 海上油气气开采历历史进程程、现状状和将来来一个多世世纪以来来，世界界海洋油油气开发发经历如如下几个个阶段：早期阶段段：18887年19447年。18887
2、年在在墨西哥哥湾架起起了第一一个木质质采油井井架，揭揭开了人人类开发发海洋石石油的序序幕。到到19447年的的60年年间，全全世界只只有少数数几个滩滩海油田田，大多多是结构构简单的的木质平平台，技技术落后后和成本本高昂困困扰着海海洋石油油的开发发。起步阶段段：19947年年19973年年。19447年是是海洋石石油开发发的划时时代开端端，美国国在墨西西哥湾成成功地建建造了世世界上第第一个钢钢制固定定平台。此后钢平台很快就取代了木结构平台，并在钻井设备上取得突破性进展。到20世纪70年代初，海上石油开采已遍及世界各大洋。发展阶段段：19973年年至今今。19773年全全球石油油价格猛猛涨，进进一
3、步推推进了海海洋石油油开发的的历史进进程，特别是是为了应应对恶劣劣环境的的北海和深深水油气气开发的的需要，人们不断采用更先进的海工技术，建造能够抵御更大风浪并适用于深水的海洋平台，如张力腿平台（TLP）、浮式圆柱型平台（SPAR）等。海洋石油开发从此进入大规模开发阶段，近20年中，海洋原油产量的比重在世界总产油量中增加了倍。进军深海是近年来世界海洋石油开发的主要技术趋势之一。二、 海上油气气开采流流程海上油气气田开采采可划分分为勘探探评价、前前期研究究、工程程建设、油油气生产产和设施施弃置五五个阶段段：勘探评价价阶段：在在第一口口探井有有油气发发现后，油油气田就就进入勘勘探评价价阶段，这这时开
4、发发方面的的人员就就开始了了解该油油气田情情况，开开展预可可行性研研究，将将今后开开发所需需要的资资料要求求，包括括销售对对油气样样品的要要求，提提交勘探探人员。前期研究究阶段：一一般情况况，在勘勘探部门门提交储储量报告告后，才才进人前前期研究究阶段。前前期研究究阶段主主要完成成预可行行性研究究、可行行性研究究和总体体开发方方案(OODP)。前期期研究阶阶段也将将决定油油气田开开发基础础，方案案的优化化是最能能提高油油气田经经济效益益的手段段。因此此，在可可行性研研究和总总体开发发方案 ( OODP ）上都都要组织织专家进进行审查查，并得得到石油油公司高高级管理理层的批批准。工程建设设阶段：在
5、在工程建建设阶段段，油藏藏、钻完完井和海海洋工程程方面的的主要工工作是成成立各自自的项目目组，建建立有效效的组织织结构和和管理体体系，组组织基本本设计编编写并实实施，对对工程质质量、进进度、费费用、安安全进行行全过程程的管理理和控制制，使之之达到方方案的要要求。油油藏项目目组主要要进行随随钻分析析和井位位、井数数等方面面调整；钻完井井项目组组密切与与油藏项项目组配配合进行行钻井、完完井方案案的实施施；海洋洋工程项项目组负负海上生生产设施施的建造造；生产产方面的的人员也也会提前前介入，并并进行投投产方面面的准备备。生产阶段段：生产产阶段在在油气田田开发过过程中延延续的时时间最长长，从油油气田投投
6、产开始始，直至至油气井井废弃为为止。该该阶段由由于平台台到处有有油、气气的存在在，操作作人员除除进行正正常的设设施操作作和维护护外还需需要经常常配合钻钻完井方方面人员员进行钻钻井、完完井、修修井等方方面的作作业，有有时还要要配合地地面工程程设施的的改造，因因此，安安全工作作尤为重重要。弃置阶段段：海上油油气生产产设施的的退役和和拆除是是海上油油气田开开发的组组成部分分和最后后一个工工作环节节。设施施废弃处处置，不不仅涉及及拆除技技术、费费用，而而且涉及及海洋环环境的保保护。油油气田设设施弃置置不仅要要遵守国国内有关关法律、法法规，而而且需要要履行国国际公约约所承担担的义务务。三、 海上油气气开
7、采工工程系统统构成海洋石油油工程建建设的目目的是为为油气田田生产提提供必要要的生产产设施，主主要有海海上生产产设施、油油气储运运设施及及陆地终终端三个个部分。1. 海上生产产设施海上生产产设施是是指建立立在海上上的建筑筑物。由由于海上上设施是是用于海海底油气气开采工工作，加加上海洋洋水深及及海况的的差异、油油气藏类类型和储储量的不不同、开开采年限限不一，因因此海上上生产平平台类型型众多。基基本上可可分为海海上固定定式生产产设施（导导管架式式平台、重重力式平平台和人人工岛以以及顺应应塔型平平台）、浮式生产设施（潜式平台、TLP、SPAR及FPSO等）、水下生产设施等三大类。2. 油气储运运设施海
8、上油田田原油的的储存和和运输，基基本上有有两种：储油设设施安装装在海上上，采用用运输油油轮将原原油直接接运往用用户；或或利用安安装海底底输油管管道将原原油从海海上输送送到岸上上的中转转储油库库，然后后再用其其他运输输方式运运往用户户。海上气田田的气一一般采用用海底长长输管线线进行外外输到岸岸上终端端，然后后再用其其他运输输方式运运往用户户。3. 陆地终端端陆上终端端是建造造在陆地地上，通通过海底底管线接接收和处处理海上上油气田田或油气气田群开开采出来来的油、气气、水或或其混合合物的油油气初加加工厂，是是海上终终端的延延伸。它它一般设设有原油油或轻油油脱水与与稳定、天天然气脱脱水、轻轻烃回收收和
9、污水水处理以以及原油油、轻油油、液化化石油气气储运等等生产设设施，并并有供热热、供排排水、供供变电、通通讯等配配套的辅辅助设施施与生活活设施。因因此它具具有大规规模集中中处理和和储存油油气，几几乎不受受气候影影响的优优点。第二章 海上油油气生产产系统海上油气气田开发发具有高高投入、高高风险、高高科技、高高收益等等特点，选择合适适的生产产设施和和生产技技术是减减少海上上油气生生产投入入的关键键。为此此，世界各各大石油油公司研研制开发发了适合合不同海海域、不不同海况况和不同同产量的的海上生生产系统统。本章章主要就就海上油油气生产产系统的的模式、平平台型式式、上部部组块、水水下生产产系统和和油气输输
10、送系统统进行阐阐述，对海上上油气生生产系统统的总体体概况进进行介绍绍。第一节 开发模模式要进行海海上油气气的开发发，必须须有井口口系统、生生产、辅辅助系统统，还必必须有钻钻井、安安全和生生活方面面的系统统，如何何合理布布置这些些系统就就要根据据油气田田的特性性、规模模、地理理位置和和海洋环环境的具具体情况况而定，一一般布置置可分为为全海式式和半海海半陆式式两大类类。一、 全海式海海上油气气田开发发生产模模式全海式就就是将开开采和生生产处理理的全过过程都在在海上完完成，经经处理的的合格原原油由海海上用穿穿梭油轮轮外输或或管道外外输。固固定式生生产设施施、浮式生生产设施施和水下下生产设设施的不不同
11、组合合形成了了海上油油气田全全海式生生产模式式。国内内全海式式油气田田的几种种组合形形式：1.井口口平台+中心处处理平台台+储油油平台及及输油码码头（渤渤海的第第一个海海上油田田埕北北油田）2.井口口平台+浮式生生产储油油轮（FFPSOO），由由海底管管线和电电缆相连连（涠州州10-3，绥绥中366-1，惠惠州油田田群等油油田）3.水下下井口+浮式生生产系统统 由海海底管线线相连（如如南海流流花111-1油油田，陆陆丰222-1油油田）4.自升升式平台台+漂浮浮软管+两点系系泊的FFSO二、 半海半陆陆式海上上油气田田的开发发生产模模式半海半陆陆模式由由海上生生产设施施、陆上处处理设施施（陆上
12、上终端）和和连接它它们的海海底管线线组成。在在海上平平台（井井口平台台、中心心处理平平台）上上，将井井流物在在平台上上计量并并作简单单处理后后，用海海底管线线将油气气集中输输送到陆陆上终端端做进一一步的处处理。陆陆上终端端对原油油进行处处理、储储存和外外输。天天然气和和伴生气气分离成成为干气气和其他他深加工工原料（如如液化气气和轻油油），再再经管线线或汽、火火车向外外运输（如如锦州220-22油气田田）。采取此形形式开采采的油气气田一般般距海岸岸较近，尤尤其是气气田的开开发及在在具有较较多的伴伴生气可可以利用用时。由由于气体体的净化化、分离离等设施施较复杂杂，占地地面积多多，且危危险性也也比较
13、大大，在海海上建气气体处理理平台造造价远高高于海管管的铺设设和在陆陆上建处处理厂，所所以从经经济和安安全的考考虑，半半海半陆陆式是最最合适的的模式。第二节 主要平台台形式海洋平台台主要是是用于海海洋石油油勘探、开发，由于海洋水深和其他海况相差悬殊，因此海洋平台也设计成很多种，以更好的适应具体环境。依据其结构形式的不同，将其分为：导管架平台、重力式平台、顺应塔式平台、自升式平台、半潜式平台、张力腿平台、浮式柱状海洋平台（以下称为SPAR）以及FPSO等八种，如上图所示。一、 导管架平平台导管架平平台是通通过打桩桩的方法法将钢质质导管架架式平台台固定于于海底的的一种固固定式平平台。导导管架平平台是
14、最最早使用用的，也也是目前前技术最最成熟的的一种海海上平台台。迄今今为止世世界上建建成的大大、中型型导管架架式海洋洋平台已已超过220000座。导管架平平台主要要由三部部分组成成：上部部模块、导导管架和和桩基础础。导管架平平台的技技术特点点：1）导管管架平台台主要由由杆件组组成。各各杆件相相交处形形成了杆杆结点结结构，由由于结点点的几何何形状复复杂并受受焊接影影响，故故其应力力集中系系数很高高，容易易发生各各种形式式的破坏坏。对杆杆节点的的校核是是导管架架分析的的重要环环节，AAPI等等规范对对管节点点的设计计都有明明确要求求。2）导管管架是刚刚性结构构，是靠靠自身的的结构刚刚性来抵抵制外部部
15、载荷的的，一般般要求导导管架不不能随着着波浪的的冲击而而大幅摆摆动。所所以当水水深越深深时，要要达到结结构要求求的刚性性，必须须增加材材料，以以致成本本会成几几何级数数增长。所所以，导导管架结结构不适适合在较较深的海海域。3）随着着工程技技术水平平的发展展，导管管架形式式越来越越多。4）导管管架平台台的分析析计算一一般包括括就位、装装船、运运输、吊吊装、地地震、疲疲劳等，需需根据这这一系列列工况的的分析和和计算，最最终确定定结构形形式及构构件尺寸寸。5）导管管架的形形式很大大程度上上取决于于当地的的运输及及海上安安装能力力及设备备。如海海上吊装装能力足足够大，则则导管架架设计成成吊装下下水形式
16、式；如吊吊装能力力不够，则则导管架架必须设设计成滑滑移下水水形式，需需要专用用的带滑滑道的下下水驳船船。导管架平平台的优优点：11）技术术成熟、可可靠；22）在浅浅海和中中深海区区使用较较为经济济，尤其其在浅海海的边际际油田，导导管架平平台有较较强的成成本优势势；3）海上上作业平平稳、安安全。导管架平平台的缺缺点：11）随着着水深的的增加，导导管架平平台的造造价成指指数级增增长，所所以不能能继续向向深水发发展，一一般适用用于水深深2000米以内内的油气气田；22）海上上安装工工作量大大，制造造和安装装周期长长；3）当油油田预测测产量发发生变化化时，对对油田开开发方案案调整的的灵活性性较差。二、 半潜式平平台半潜式生生产平台台是用于于深海钻钻井及采采油的一一种平台台型式，最最初由半半潜式钻钻井平台台改造而而成，由由于其非非常适合合深水开开发
