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專業(yè)高年級學生的選修課，以拓寬學生的知識面。要求學生了解海洋石油的根本特點，根本概況和與陸上石油的根本差異。了解海洋石油生產(chǎn)的根本設施的根本工作原理，為學生畢業(yè)后從事海洋石油工程奠定一定的根底。主要內(nèi)容包括海洋石油生產(chǎn)的根本設施，完井系統(tǒng)，采油控制系統(tǒng)和邊際油田開發(fā)四大局部。海洋采油工程緒言第一章

海洋石油生產(chǎn)設施第一節(jié)

生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)第二節(jié)

立管第三節(jié)

原油儲存系統(tǒng)第四節(jié)

輸油設施第二章

完井系統(tǒng)第一節(jié)

平臺完井第二節(jié)

過腿柱完井第三節(jié)

張力腿平臺完井第四節(jié)多井水下完井第五節(jié)水下衛(wèi)星井完井系統(tǒng)第三章采油控制系統(tǒng)第一節(jié)采油控制系統(tǒng)第二節(jié)水下采油控制系統(tǒng)第四章邊際油田開發(fā)第一節(jié)邊際油田支承結(jié)構(gòu)設計準那么第二節(jié)早期生產(chǎn)系統(tǒng)第三節(jié)深水開發(fā)第四節(jié)生產(chǎn)延伸測試緒言0.1我國石油工業(yè)現(xiàn)狀—1978年起產(chǎn)量超億噸，居世界第五；—開展不平衡，總體水平落后；—勞動生產(chǎn)率低；—1997年原油產(chǎn)量達1.5億噸，約占世界5%；—1997年氣產(chǎn)量達200億方，約占世界1%；—能主要油田：大慶(5600萬)，勝利(3300萬)，遼河(1500萬)，新疆〔800萬〕0.2我國海洋石油工業(yè)現(xiàn)狀—起步階段〔65年—70年代末〕獨立自主，自力更生；—開展階段〔78年—至今〕對外合作與自主經(jīng)營相結(jié)合渤海海域：多為斷塊小型油氣藏；黃海海域：未列入重點尋找油氣區(qū)域；東海海域：前景評價極高，未開發(fā)；南海海域：東部石油公司，西部石油公司珠江口盆地：北部灣：鶯歌海曾母暗沙：南沙群島：—產(chǎn)量超過1600萬噸0.3海洋石油特點1.3.1周期長〔勘探-發(fā)現(xiàn)-開發(fā)，3-5年〕(1)一般開發(fā)程序—盆地評價：尋找可能的出油氣構(gòu)造—鉆探井：查明油氣存在狀況；—鉆生產(chǎn)井和進行油氣集輸油藏工程：油氣分布與開發(fā)方案采油工程：采出油氣地面工程：保證油氣正常生產(chǎn)0.4我國石油工業(yè)開展戰(zhàn)略—開展戰(zhàn)略：穩(wěn)定東部開展西部開發(fā)海洋—開展方針：油氣并舉油田最正確采油動態(tài)曲線—頂峰采油動態(tài)曲線初期產(chǎn)量迅速增長，但遞減快；后期開采困難，采收率低；短期需投入大量資金與勞動力；石油工業(yè)及相鄰領域生產(chǎn)不穩(wěn)定—平穩(wěn)采油動態(tài)曲線可減少初期投資投資利用水平高可以較高速度開發(fā)剩余儲量主要參考文獻

1.[比利時]D.AFee:TechnologyforDeveloping

MarginalOffshoreOlfield,1986

2.美國]R.SHall:DrillingandProductionOffshore,1983

3.[美國]海洋鉆井與采油

4.陳寬主編：近海工程導論

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OTC會議論文

第一章海洋石油生產(chǎn)設施—生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)—立管—水下設備—原油儲存—外輸設施根本要求?--其大小必須滿足預計作業(yè)

--能支撐各種工況下的設備負荷

--建造方法切實可行

--費用合理考慮因素—

水深：波浪作用、疲勞損傷、建造安裝；—

氣候：常以百年一遇的最壞情況考慮；—

海床：堅硬性、平整性和穩(wěn)定性；—

安裝與制造—

經(jīng)濟效益第一節(jié)生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)(1)自升式支承結(jié)構(gòu)—

平臺可租用，日租金很具競爭性；—

拆遷清理費用低，可恢復為鉆井平臺；—

井和立管有傳統(tǒng)型式；—

工作水深與上部設施重量受限；—

無儲油能力；—

疲勞問題使使用期短。(2)半潛式支承結(jié)構(gòu)—

運動小，可用于惡劣環(huán)境；—

對剛性和柔性立管適應性好；—

拆遷清理費用低，可恢復為鉆井平臺；—

工作水深70-100米，井數(shù)4-10口；—

排水量與穩(wěn)定性對重量敏感，承載受限；—

儲油能力有限；—

需海底管線或單點系泊系統(tǒng)。(3)油輪型支承結(jié)構(gòu)油輪型支承結(jié)構(gòu)的特點—

儲油能力強、載重大；—

生產(chǎn)油輪給穿梭油輪裝油容易；—

能在百年一遇的惡劣情況不間斷生產(chǎn)；—

工作水深50-150米；—

系泊系統(tǒng)必須和立管系統(tǒng)結(jié)合在一起；—系泊油輪要經(jīng)受大的運動。(4)駁船式支承結(jié)構(gòu)—甲板與載重能力大，足以安裝處理設備；—有儲油能力；—易改裝、價格廉價；—工作水深30-150米，井數(shù)〈8—要求較好的環(huán)境條件；—無鉆井/修井能力；—需系泊系統(tǒng)。(5)張力腿平臺支承結(jié)構(gòu)張力腿平臺支承結(jié)構(gòu)的特點—不產(chǎn)生垂直運動，水平運動?。弧钏蚋?jīng)濟〔一般大于150米〕；—有效承載大，有修井能力；—上層建筑與上部結(jié)構(gòu)可在船廠制造(6)牽索塔〔繃繩塔〕支承結(jié)構(gòu)各種生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)的性能選擇邊際油田生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)類型的影響因素海洋集油和儲油設施第二節(jié)立管將水下終端與水面或水面以上設備連接起來的一根〔組〕管子，與管內(nèi)流體流向無關?！@井/修井立管；—繩索立管；—生產(chǎn)立管；—產(chǎn)品外輸/銷售立管立管(1)生產(chǎn)立管包括與流體從海底流到生產(chǎn)設備有關的所有部件?！?/p>

立管下端的連接組件；—

立管上端的流體排出口；張緊裝置；—

立管連接組件試驗墩、立管試驗設備等(2)立管束全部管子、受力構(gòu)件、浮力圈、導向喇叭口、單根管線張緊器、鉸接接頭、伸縮接頭—

整體性立管束；—

非整體性立管束；—

混合型立管束(3)生產(chǎn)立管裝置的管線—

生產(chǎn)立管

—

氣舉立管—

環(huán)空監(jiān)測管線

—

外輸立管—

維修立管

—

天然氣外輸立管—

液壓控制管線

—立管接頭—

立管試驗墩(4)柔性立管

柔性立管(-):組成—

柔性立管—

快速連接/解脫接頭；—

彎曲限制器；—

錨頂裝置；—

立管不銹鋼包裹物柔性立管(三):應用特點—

投資少于剛性立管；—

惡劣天氣無需回收立管；—

無需水下接頭或重返進入；—

易迅速安裝；—

易擴充系統(tǒng)能力；—

對浮式結(jié)構(gòu)設計影響??；—

抗腐蝕性好。1.立管設計準那么—生產(chǎn)流束的數(shù)目與體積；—水下多支管聚集水平；—油田二次采油的要求；—生產(chǎn)支承結(jié)構(gòu)的鉆井/修井能力；—抗風暴能力〔對環(huán)境的適應性〕；—外輸/銷售要求；—安裝、保養(yǎng)和維護要求2.工作的立管裝置2.1北海Buchan油田—作業(yè)者：BP石油開發(fā)—投產(chǎn)：1974年8月發(fā)現(xiàn)，81年5月投產(chǎn)—水深：118米—油層深度：2900—3200米—井數(shù)：5口底盤井和2口衛(wèi)星井—產(chǎn)出液流從水下管匯輸?shù)桨霛撌狡脚_，經(jīng)處理后的油再輸回水下管匯，通過油輪外運?！⒐芟到y(tǒng)：剛性非整體型，另有氣舉管線圖1-5Buchan油田立管裝置2.2巴西近海Enchova油田3.其他立管設計

3.1帶狀立管3.2與水下塔連接的懸鏈線柔性立管4.各種立管的比較與評價1-與但錨腿系泊結(jié)合(SALM)的立管2-剛性整體型立管3-剛性非整體型立管4-剛性單管柱立管5-剛性帶狀立管6-柔性懸鏈線式單井立管組7-混輸液流柔性懸鏈線立管8-Blmoral油田立管9-mobil公司立管10-與水下塔結(jié)合的柔性懸鏈線立管立管性能評價表立管性能評價表〔續(xù)〕2.油輪儲油系統(tǒng)3.駁船儲油系統(tǒng)6.選用儲油系統(tǒng)考慮的因素—

風暴出現(xiàn)頻率和持續(xù)時間；—

原油生產(chǎn)能力；—

油田與卸油港口的距離；—

穿梭油輪航速、數(shù)量與載油量；—

港口卸油設備效率；—

維護與修理時間第四節(jié)輸油設施1.海底管線1.1管線材料與尺寸小直徑管—碳素鋼大直徑管—API5LX規(guī)格X-42，X-46，X-52焊接—CO2或CO2+Ar保護鎢極或熔化極電弧焊尺寸確定：考慮強度與運營費用。2.管線重量調(diào)節(jié)與防腐—必要性：防腐：延長管線服役壽命重量調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)均布載荷—方法：調(diào)節(jié)防腐層厚度—海底管線標準剖面內(nèi)外表涂層鋼管外外表鋼筋網(wǎng)鋼筋混凝土套管1.3海底管線敷設方法

海底曳引敷設法?浮下沉敷設法鋪管船敷設法(-)

圖1-9傳統(tǒng)鋪管船敷設法1.4海底管線的防護

圖1-11挖泥法1.4海底管線的防護:其它方法—

噴射吸泥法—

振動法—

爆破法2.1懸鏈錨泊腿系統(tǒng)〔CALM〕—

柔性系統(tǒng)，系泊力最??；—

油輪可迅速系泊與解脫；—

浮筒可重復使用；—

旋轉(zhuǎn)接頭安裝與浮筒上面；—

要求在良好的天氣條件下系泊；—

漂浮軟管易損壞。2.2單錨腿系泊系統(tǒng)〔SALM)2.2單錨腿系泊系統(tǒng)〔SALM)—

適應水深范圍大；

—

對海床的土質(zhì)條件適應性好；

—

系統(tǒng)主要部件可重復使用；

—

系泊力??；

—

旋轉(zhuǎn)接頭布置于水下，需潛水員保養(yǎng)與維修2.3單浮筒儲油系統(tǒng)(SBS)—采用架或剛臂，以剛性管取代漂浮軟管；—取消了首纜—設置人行道，日常維修方便；—剛性連接減小了環(huán)境的影響。2.4曠海單浮筒系泊系統(tǒng)〔ELSMB)2.5轉(zhuǎn)塔系泊油輪系統(tǒng)?TurrentMooredTanker2.6鉸接裝油柱

(ArticulatedLoadingColumn)第二章完井系統(tǒng)第一節(jié)平臺完井陸地完井：導管支承井口、四通、封隔器組件和采油樹淺水完井井下平安閥電泵電纜水面平安閥泥線懸掛設備采油樹—

用于采油控制的一組閥門和裝置；—

總閥：離油管頭最近的閥門；—

頂閥：采油樹最頂部的閥門；—

翼閥：采油樹側(cè)部的閥門。整體式采油樹

Gray工具公司SantaBarbara海峽采油樹高0.81米，最大橫向空間1.2米第二節(jié)過腿柱完井過腿柱完井—

在平臺腿柱內(nèi)鉆成并完成的井—

每井設備所能占用空間大大小于常規(guī)平臺井—

要求各結(jié)構(gòu)組件精確布置—

卡箍連接代替法蘭連接—完井組件標準化：互換性、可靠性—與常規(guī)平臺甲板完井程序相同；—復雜的專門下入與連接程序。第三節(jié)張力腿平臺完井

1.回接系統(tǒng)示意圖漏斗形校直承口錐形應力節(jié)采油立管整體連組合張緊器163/4X95/8回接系統(tǒng)采油立管張緊采油井口采油立管應力節(jié)張力腿平臺銷售立管張力腿平臺衛(wèi)星井采油系統(tǒng)立管根底底盤下部采油立管組件帶浮力組件的采油立管節(jié)第四節(jié)多井水下完井—

可接受一系列衛(wèi)星井—

大多數(shù)井可布置在一個固定的海底底盤—

主要組件可回收利用；—

水深可大于300米；—

底盤位置Petrobras公司水下底盤三點調(diào)平裝置；六個井口導向基座一個管匯基座二個控制器基座四個衛(wèi)星出油管線基座二個銷售管線連接座三點調(diào)平裝置；

六個井口導向基座

一個管匯基座

二個控制器基座

四個衛(wèi)星出油管線基座

二個銷售管線連接座1鉆井：底盤座于海底并找平，以浮式鉆井裝置在各井槽鉆井。2.底盤采油樹：與衛(wèi)星采油樹相同。3.采油立管系統(tǒng)—

底盤采油平臺，8“采油組合管線—

采油平臺SBM，8“出油立管—

底盤采油平臺，8“環(huán)空通道—

一口底盤井4“注水管線—

另一底盤井4“注水管線4.水下管匯—

集合7口井產(chǎn)液—9口井環(huán)空管線接入公共集油管—

底盤井可通過環(huán)空出油集油管線和管匯管進行測流第五節(jié)水下衛(wèi)星井完井系統(tǒng)1.濕式衛(wèi)星井完井—

油管懸掛器系統(tǒng)—

完井立管—

采油樹裝置—

出油管線連接系統(tǒng)—

控制系統(tǒng)—

安裝和修井系統(tǒng)1.1油管懸掛器系統(tǒng)(Enchova油田)—可接受各種油管設計和采油方式—機械或液壓座封油管懸掛器—懸掛多油管—井下平安閥液壓座封油管懸掛1.3采油樹裝置采油樹導向架

井口連接器

閥門組

Y型短管抽吸閥

出油管環(huán)路與轉(zhuǎn)換器

采油樹管匯

采油樹罩裝置采油樹導向架井口連接器?抽吸閥采油樹管匯1.4采油樹控制系統(tǒng)—水面平臺在修井安裝中對采油樹進行總控制—保持采油過程中的遙控；—衛(wèi)星采油樹1.5出油管線連接系統(tǒng)—潛水輔助出油管連接〔出油管—衛(wèi)星采油樹〕—無潛出油管線連接系統(tǒng)1.6安裝和修井系統(tǒng)二、干式衛(wèi)星井完井用一個耐壓容器將井的設備包圍起來，并將其裝入常壓空氣室實現(xiàn)。安裝多口水下井時，可將各井單獨回接到固定平臺或底盤。三、泥線下完井系統(tǒng)第三章采油控制系統(tǒng)第一節(jié)采油控制系統(tǒng)1平臺井2井下閥—流速閥—水面控制的井下平安閥-單管控制閥-雙控制閥3水面閥關閉順序：翼閥總閥井下平安閥關閉原那么：翼閥可在不壓井情況更換，用于關閉井流；其余閥只有在停止井流下關閉４井口閥平安翼閥：氣控，井下平安閥:液控,10-70MPa單管控制井下平安閥:控制壓力大于油管壓力雙控制管閥:平衡設計5相互連接圖第二節(jié)水下采油控制系統(tǒng)目的:翻開和關閉井口閥和井下平安閥主要考慮因素-井口位置-采油平臺設備-平臺到水下井口的連接-井口控制設備-安裝與維護2.2引導液壓系統(tǒng)井口控制閥+液壓源+控制管導閥反響時間10-30秒(長度,直徑,液體粘度,控制壓力與導閥工作特性)2.3電－液控制－控制功能多〔8－12功能〕－控制距離遠〔大于69KM〕－控制盤與水下井口通信－遙控終端裝置〔調(diào)制解調(diào)器，多路調(diào)制裝置，頂置段,控制裝置，模擬接收專職,狀態(tài)輸入裝置，電源)－調(diào)制解調(diào)器:－與電匹配,輸出來自多路調(diào)制器的輸入信號?.邊際油田支承結(jié)構(gòu)設計準那么(一)

－足夠大的有效承載能力

－環(huán)境引起的結(jié)構(gòu)運動小

－極限海況下的系泊力與海泊漂移位移

－非極限海況下的補救性操作

－產(chǎn)品運輸/銷售的停工率

－證書、檢驗與維修