海上油气生产平台主要类别及建造与安装流程分析

海上油气生产平台主要类别及建造与安装流程分析

浅海多为固定式生产平台，上部组块、导管架与采油管道是三个最重要的组成部分。（1）上部组块、导管架与采油管道是三个重要部件。导管架是支撑固定式平台的钢结构，其主体结构为一个高达上百米的塔型支架，下端插入海床中，上端与上部生产生活设施所在的甲板连接，为整个平台提供牢固的基础。除钢结构外，导管架还包括一些其他的功能性附件，如防腐金属块、滑靴、系泊点等。上部组块是平台主要功能区，通常分为多层甲板。下层甲板安装各类生产设备如井口采油树、井口盘、计量器等，上层甲板主要是人员居住和办公区，中控室、宿舍、仓库等一般配置在这一层，顶层甲板则主要用于安装吊机和直升机降落平台，也兼作吊装货物和人员上下平台的场所。（2）海上作业费用高，多在陆地上将组块分别建造，之后再运输到海上组装。①由于海上施工需要大量特殊船舶如起重船、潜水支援船等辅助作业，且物料、生活物资、淡水等需要从陆地运来，产生的生活垃圾、废料废水等需要运回陆地处理，因此海上作业费用通常很高，以钻完井作业来看，浅水区平均每天钻井综合作业成本约200~300万元，深水区则高达500万元以上，对比陆地钻完井每天数十万元的费用，代价高昂。总的来说，海洋油田开发的作业成本可达陆地作业成本的6~10倍之多。出于节约成本的考虑，一般需要在陆地上完成尽量多的工作。②另一方面，海上安装施工受到设备和气象的限制，不能简单地将整个生产平台在陆地建造组装完成后整体搬运出海安装，否则会面对巨大的作业风险和设备施工能力限制。在水深100米以上的海域，单个固定式平台包括水下部分的重量可达10000吨以上，目前世界范围内还没有能够对这一规格的平台进行整体起吊的起重船，而滑移下水则会严重损坏已经安装的上部生产设备和管线等。综上，目前在建造浅水区固定式海上油气生产平台时，多将其分为导管架和上部组块，分别建造，拖运至指定海域后，再利用专用设备进行组合安装的方法，进行施工。海上生产平台结构资料来源：：公开资料整理，立鼎产业研究中心海上油气生产平台的安装流程复杂，多需要特种船舶配合完成。①陆地相关模块建设。在陆地场地，导管架需要完成整体组装，达到功能完备状态，上部组块则需要完成主体结构的施工和大型设备管线的安装。一般来说上部组块出海时不会完成全部建造作业，一方面是由于某些设备在拖运吊装的过程中较易损坏，另一方面也因为我国海域气象状况季节性非常明显，以南海为例，冬季风浪较大，对海上大型施工作业来说风险系数较高，因此南海的建造工程一般选择在10月初下水安装，一些尚未来得及安装的设备只能运输到海上再行安装。②相关组块装船：大型的组块和导管架则一般采用拖拉滑移装船法。在陆地建造完成后，上部组块和导管架需要分别拖运出海进行安装，为此，需要先将二者装船。小型的组块和导管架可以采用直接吊装的方式，大型的组块和导管架则一般采用拖拉滑移装船法。拖拉滑移装船是指在导管架和组块建造时，就将其放置在滑道上的滑靴上，装运导管架和组块的运输驳船甲板上设置有与场地上滑道相对应的滑道，当二者保持高度一致时，用绞车拉动滑靴上的拖点，带动导管架或组块在滑道上滑移，慢慢移动至驳船上指定位置的过程。③到达指定位置后完成安装作业：管架体积和重量都较大，除直接吊装入水外，也可采用滑移入水法。在导管架或上部组块被拖运至海上指定位置后，需要完成定位安装作业。导管架体积和重量都较大，除直接吊装入水外，也可采用滑移入水法。该方法需要专门的导管架入水驳船。入水驳船通过对尾部注水使自身倾斜，达到一定角度后(一般6到7度)，卧倒的导管架依靠自身重力和机械牵引，从驳船上滑入水中。在浮力作用下，经注水调整和吊机辅助，导管架自身就可站立起来，之后再由起重船将其移动到设计位置，进行安装。④上部组件安装。导管架被稳固地固定于海底后，即可进行上部组块安装工作。较小的上部组块可采用与导管架相同的吊装法安装，较大的组块则采用浮托法安装，该方法利用一个事先在两舷安装了防碰撞装置的重型驳船装载组块，该船在绞车和拖轮的帮助下进入导管架下方并调整位置直至组块与导管架连接点对齐，然后对驳船进行注水压载，组块的重量被完全转移到导管架上后，让驳船退出。⑤剩余组块安装。组块与导管架焊接完成后，平台的主体安装作业即已完成，此后，承包方还需要继续在海上完成剩余的设备安装和调试作业、管线连接作业等。⑥水下作业：海底管线铺设和水下设备安装。除海上平台的建造与安装之外，海上油气田建设施工还需要完成一系列其他水下工作。在浅水区，工作量不大的任务可以由潜水员在潜水支援船的配合下完成。但是，对于较深的水域，以及一些人力无法完成的工作，就需要特殊的专用工作船，这类工作主要包括海底管线铺设和水下设备安装等。海底管线铺设可采用牵引法、卷筒法或铺管船铺设法，前两种受限制较多，牵引法仅适用于浅近海域，且易发生管道卡死的事故，卷筒法不适用于管径超过400毫米的大型管道铺设，而目前海上油气开发中应用的管道规格越来越大，也限制了这一方法的应用范围。铺管船铺设法的基本原理是：在船只精确定位于管道铺设位置后，已事先连接好的油气管道从船尾的铺管滑道下水，被缓慢放置于海床上的预定位置。这一作业的特征要求船只具备在一定海况下稳定于海面的能力，且其定位能力必须很强。水下设备安装则需要专门的水下吊机、水下作业机器人和定位系统，水下吊机本体设置于水面上，但其作业范围可达水下数百米深处，在定位系统的辅助下，水下吊机可排除洋流波浪等的干扰，将需要安装的设备精确地安放在指定位置，再在人工或水下作业机器人的帮助下完成连接。海上油气开采平台工作流程资料来源：：公开资料整理，立鼎产业研究中心铺管船法资料来源：：公开资料整理，立鼎产业研究中心深水区多采用浮动式的生产平台，FPSO占据主流。以上讨论的主要是我国眼下最常见的浅水区油气田建设的流程，在深水区，施工作业的状况会变得非常不同。深水区水深在300米以上，一般可达1000米，使用固定式平台从成本上来说非常不划算，因此国际上一般使用浮动式平台开发深水油气田。此类平台没有导管架，其上部组块安装在浮动的基座上，通过锚索与海底系泊点相连接，固定在指定位置上。在这一类平台的建造和安装过程中，需要安装水下锚点并系泊，部分平台的上部组块与下部基座的连接在出海前已完成，需要用半潜船载运出海。（立鼎产业研究网）另一类主流深海油气开发装备是FPSO，这是一种搭载有油气初步处理装置、可以储藏相当数量油气的巨型船舶，吨位可达30万吨，通过系泊桩与水下采油设施相连接，开采出的原油在FPSO进行初步处理后，可通过油轮或管道进行外输。相比于生产平台，FPSO是一种灵活性强、适用范围广、初期投