南海深水油气田开发方案

上海利策科技有限公司May7,2020,南海深水油气田开发方案,内容提要,深水油气田开发方案案例分析,2,深水油气田开发方案,1）设计基础2）开发方式的选择3）浮式生产平台的选择4）立管系统的选择5）外输方案的选择6）水下生产系统的考虑7）流动保障的考虑8）建造与安装资源,3,设计基础,1）油气藏数据/钻完井方案2）环境数据/设计准则3）土壤/地质条件4）周边设施5）开发计划,4,开发方式的选择,1）单井产量/井口数2）干式井口Vs.湿式井口3）钻井平台钻井Vs.生产平台钻井4）修井方式5）人工举升方式,5,浮式生产平台的选择,1）浮式生产平台类型及特点2）浮式生产平台设计考虑3）浮式生产平台发展趋势,6,浮式生产平台,半潜式平台FPSO张力腿平台单立柱平台,半潜式生产平台,浮式生产储油轮（FPSO）,上部模块船体系泊系统,浮式生产储油轮（FPSO）,张力腿平台（TLP）,张力腿平台（TLP）,单立柱平台（SPAR）,单立柱平台（SPAR）,浮式平台设计考虑,上部甲板负荷和面积要求对浪/流的运动响应系泊系统储油能力重复使用费用,浮式生产平台-发展趋势,浮式平台现状,16,浮式生产平台-发展趋势,整体发展趋势系统简化，高可靠性因地制宜，保证经济性TLP张力筋腱与海底连接处，注重设计安全，消除自我解脱机制高干舷SPARTopside浮托开放式VS封闭中心井,17,浮式生产平台-发展趋势,SEMI（半潜式平台）方形立柱+矩形沉箱深吃水(3341m)高干舷(1820m)应用EnterpriseIndependenceHub(8000ftWD,18”SCR)MurphyThunderHawk(6100ftWD,12”SCR)优势：设计简单，码头整装缺点：垂荡较大，不适合大尺度SCR（20+）和浅水区域,18,立管系统的选择,1）深水立管类型及特点2）深水立管设计考虑3）深水立管发展趋势,19,深水立管系统,顶部张紧立管(TTR)钢悬链立管(SCR)柔性立管混合立管系统,顶部张紧立管(TTR),钢悬链立管(SCR),柔性立管,混合立管系统,深水立管设计关键,浮式平台类型/运动特性浪/流运动响应特性管径，长度，内/外压设计寿命连接装置安装方法与能力费用（经济性）,立管发展趋势,26,1）新材料应用：更高强度，耐腐蚀2）SCR：增加中间浮筒3）柔性管：非金属增强,外输方案的选择,1）外输系统类型管道外输油轮外输油气混输2）天然气外输发展趋势FLNG+LNG船外输CNG船外输,27,LNG外输系统,LNG外输系统,HeghLNG,ABB,CNG外输系统,水下生产系统的考虑,1）水下井口的布置2）控制方式的选择3）水下采油树类型4）流动保障的考虑5）化学药剂注入方案6）单井计量方案7）水下工艺设施8）安装与操作方式,31,流动保障的考虑,1）管径Vs.输送压力2）高凝高粘油品输送（保温）3）水合物防治4）段塞与液体的处理（气液混输）5）腐蚀与磨蚀控制6）减阻措施（降粘、涂层、流型）7）停输、启动与事故控制8）通球清管与智能检测,32,建造与安装资源,33,国内建造资源大连船舶重工烟台来福士海洋石油工程股份有限公司上海外高桥船厂其他国内安装资源海洋石油工程股份有限公司上海打捞局其他,案例分析,1）设计基础2）总体方案3）流动保障4）浮式平台5）水下系统6）后续专题研究,34,设计基础,35,水深:1500m海域:中国南海离岸:150km凝析气田:天然气XXX亿立方米设计寿命：25年,设计基础,环境条件,风速（m/s）,流速（m/s）,波浪(Jonswap),36,设计基础,配产方案,37,设计基础,总体方案,方案一、中心处理平台+水下生产系统方案二、井口平台+FPSO方案三、井口处理平台+水下生产系统方案四、水下生产系统回接到岸方案五、水下生产系统回接到浅水中继平台,外输方案一：管道输出（油气分输）外输方案二：管道输出（油气混输）外输方案三：管道输出（气）+油轮外输（油）外输方案四：LNG外输（气）+油轮外输（油）,外输方案,流动保障,水下系统输送到岸上终端管径与输送压力可行性水下增压可行性水合物防治措施段塞流管道腐蚀和防腐水下系统输送到浮式平台后外输小结,流动保障-输送到岸上终端,管径与输送压力可行性,水下增压方案,新技术、多相流体输送、设备简化适合含气率大于95%的气田,理论上可用于本项目,流动保障-输送到岸上终端,水下增压可行性,没有工程实例，OrmenLange等油气田2012年启用供电问题(60MW)维护费用高水下增压技术风险很大，不推荐在本项目应用,流动保障-输送到岸上终端,水合物生成曲线,流动保障-输送到岸上终端,水合物,水合物,湿气外输管线-温度压力分布曲线,5km温度2,流动保障-输送到岸上终端,水合物处理：电伴热、水下脱水、注入水合物抑制剂甲醇的加入量38,320kg/h，需很大管径，不推荐推荐加入低剂量抑制剂，注入量以水相的1%计算，即711.66kg/h，甲醇用于开井及紧急泄放,流动保障-输送到岸上终端,管线的清管体积为2X3,078m3推荐在陆上终端设置6,200m3段塞流捕集器段塞流捕集器分容器式和管式，推荐采用管式捕集器,段塞流,流动保障-输送到岸上终端,CO2的含量为7.03mol%，存在腐蚀解决方法：前5公里采用碳钢+内衬不锈钢5公里后，温度基本维持稳定，采用碳钢+缓蚀剂的方案,管道腐蚀与防腐,流动保障-输送到岸上终端,流动保障,水下系统输送到岸上终端水下系统输送到浮式平台后外输管径与输送压力可行性水合物防治措施段塞流管道腐蚀和防腐小结,输送到浮式平台再外输,a)水下系统到浮式平台考虑在浮式平台上增压，平台设置压力10MPa建议采用210管线，起输压力16.6MPab)浮式平台到岸上终端双管输送：比较202224，推荐222的管线，起输压力19.2MPa在浮式平台上设置增压系统，可行,管径与输送压力可行性,水合物,管道温度压力分布曲线,3km/2,输送到浮式平台再外输,外输管线水露点为-15，外输干气在操作条件下温度始终在水露点之上。在正常输送工况下，外输送管线上不会生成水合物水合物处理：在水下井口注入低剂量抑制剂:556.12kg/h，甲醇用于开井及紧急泄放,输送到浮式平台再外输,a)水下系统到浮式平台在平台上设置600m3（570m3）段塞流捕集器b)外输管线陆上终端设置4,700m3（2X2,327m3）管式捕集器,段塞流,输送到浮式平台再外输,a)水下生产系统到浮式平台：前3公里碳钢+内衬不锈钢，3公里后碳钢+缓蚀剂b)外输管线可采用碳钢管道+缓蚀剂，设置腐蚀挂片和腐蚀探头,管道腐蚀与防腐,输送到浮式平台再外输,流动保障-小结,1)输送到岸上终端2X26(内径24)管线(20.4MPa)在技术成熟的条件下，采用水下增压加入低剂量抑制剂711.66kg/h。甲醇开井及紧急泄放时1个6,200m3的管式段塞流捕集器前5公里碳钢内衬+不锈钢，5公里之后碳钢+缓蚀剂水下增压技术风险很大，且外输管径太大，不推荐此方案,2)输送到浮式平台再外输a)水下生产系统到浮式平台：210的管线(16.2MPa)加入低剂量抑制剂556.12kg/h，甲醇用于开井及紧急在平台上设置600m3(570m3)段塞流捕集器前3公里碳钢+内衬不锈钢，3公里后碳钢+缓蚀剂b)外输管线222(内径20)的管线(19.2MPa)陆上终端设置4,700m3(2X2,327m3)管式捕集器可采用碳钢管道+缓蚀剂，设置腐蚀挂片和腐蚀探头,流动保障-小结,案例分析浮式平台,1）平台方案初选上部设施（工艺系统、总体布置）立管系统浮式平台尺度确定浮式平台比选2）浮式平台推荐方案,平台方案初选,从平台性能和系统功能考虑该油气田是以气为主FPSO储存功能优势体现不出来立管数量多，应用在单点FPSO上难度大FPSO不推荐,干式生产平台TLP，TrussSPAR湿式生产平台SEMI,59,浮式平台主尺度确定方法,方法,60,工艺方案,干式生产平台凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,凝析油处理系统工艺流程图,61,工艺方案,气处理系统工艺流程图,干式生产平台凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,62,工艺方案,原料气系统工艺流程图,干式生产平台凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,63,工艺方案,生产水处理系统工艺流程图,干式生产平台凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,64,工艺方案,湿式生产平台气体接收系统凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,气体接收系统,65,工艺方案,湿式生产平台气体接收系统凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,凝析油处理系统,66,工艺方案,湿式生产平台气体接收系统凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,气处理系统,67,工艺方案,湿式生产平台气体接收系统凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,燃料气系统,68,工艺方案,湿式生产平台气体接收系统凝析油处理系统气处理系统燃料气系统生产水处理系统,生产水处理系统,69,工艺方案,油气水处理系统气体增压与外输系统湿式回接接收系统干式和湿式，工艺设备重量相当干重9000吨，湿重10200吨（除去钻机）以干式为主的平台都自带一台钻机（TLP、SPAR）钻机干重2500吨，湿重4500吨湿式平台不自带钻机（SEMI）,70,总图布置,张力腿平台,立面图,71,总图布置,张力腿平台-上层甲板64m65m主要设备钻修井设备湿气压缩机组发电及废热回收系统生活楼及直升机坪两台吊机,上层甲板布置图,72,总图布置,张力腿平台-下层甲板主要设备采油树油、气、水处理系统油气外输设备海水消防设施变配电房间及中控室水、柴油等公用设施及排放系统,下层甲板布置图,73,总图布置,单立柱平台（SPAR）,立面图,74,总图布置,单立柱平台（SPAR）-上层甲板61m63m主要设备钻修井设备湿气压缩机组发电及废热回收系统生活楼及直升机坪两台吊机,上层甲板布置图,75,总图布置,单立柱平台（SPAR）-中层甲板61m63m主要设备采油树油、气、水处理系统变配电房间及中控室水、柴油等公用设施及排放系统,中层甲板布置图,76,总图布置,单立柱平台（SPAR）-下层甲板37m23m主要设备原油外输设施海水消防系统排放系统设备,下层甲板布置图,77,总图布置,湿式生产平台（SEMI）,立面图,78,总图布置,二层甲板布置图,79,湿式生产平台（SEMI）66m63m主要设备湿气压缩机组发电及废热回收系统生活楼及直升机坪吊机系统,总图布置,下层甲板布置图,80,湿式生产平台（SEMI）66m63m主要设备湿气接收系统油、气、水处理系统变配电房间及中控室水、柴油等公用设施及排放系统,Topside重量估算,设计基础,工艺系统,总图布置,Topside重量,平台主尺度,注：干式平台包括一台钻机，干重2500吨，湿重4500吨湿式平台不带钻机,81,立管系统,干式生产平台（TLP、SPAR）立管系统,82,立管系统,湿式生产平台（SEMI）立管系统,83,张力腿平台TLP,主尺度,84,TLP,张力筋腱系统张力筋腱34单根干重980吨12根总重11760吨.,85,单立柱平台-SPAR,主尺度系泊系统张紧式系泊336”chain（400m）+10.8”polyester（2000m）+6”chain（100m）单根预张力500吨,86,半潜式平台-SEMI,主尺度,87,推荐方案,88,推荐方案-单立柱平台（SPAR）,船体主尺度船体结构船体性能系泊系统安装方案,89,船体主尺度,90,船体结构,91,船体结构,92,船体性能,自由浮态操作工况,93,船体性能,水动力,根据WAMIT的水动力计算结果，该平台垂荡的固有周期为25.5s,94,系泊系统,环境条件-百年一遇,波谱采用Jonswap谱，百年一遇Gamma=1风速选择距海面10米高处1分钟平均风速,流速分布,95,系泊系统,布置形式,96,系泊系统,吸力桩选型土壤条件参照南海PY油气田海底土壤数据，海底表层土壤为软黏土、正常固结,2438mmpile,97,系泊系统,吸力桩选型参考规范载荷假设,98,建造安装分析,国内建造资源大连船舶重工烟台来福士海洋石油工程股份有限公司上海外高桥船厂,99,建造安装分析,安装分析船体干拖、压载、扶正上部组块干拖、分块吊装,100,建造安装分析,安装分析系泊系统预安装,101,建造安装分析,安装分析系泊系统安装连接,102,推荐方案-半潜式平台（SEMI）,船体主尺度船体结构船体性能系泊系统安装方案,103,船体主尺度,104,船体结构,105,船体结构,106,船体性能,稳性（操作工况Draft=30m）,完整稳性,107,船体性能,水动力,根据WAMIT计算的水动结果，求得该平台垂荡的固有周期为20.3s,108,系泊系统,环境条件-百年一遇布置形式系泊配置,109,建造安装分析,船体+TopsideTopside在船坞安装、调试完备，湿拖系泊系统与SPAR平台类似,110,结论,SPAR优点干式井口便于维护运动性能好可钻井修井OPEX低采收率高缺点上部组块海上安装调试比较麻烦经济性相对半潜较差(CAPEX高),SEMI优点国内建造资源和经验丰富经济性好(CAPEX低)安装调试方便灵活性好缺点运动性能较差自身不能进行修井作业OPEX高,推荐方案单立柱平台（干式井口为主）半潜式平台（湿式井口）,推荐方案特点比较,案例分析水下系统,总体布置水下设备选型控制系统水下设备安装方案,总体布置,井口及管汇布置,控制系统布置,水下设备选型,井口头,10000psi级标准18井口头PSL-3G,PR-2,双通道竖直采油树,5000psi(34.5Mpa)材料等级为FF以上，凡与井流接触的部件应采用防腐蚀合金(CRA)内衬，油管挂也可以选用不锈钢材料。PSL-3G,PR-2,水下设备选型,跨接管,竖直跨接管非整体连接器,水下设备选型,单井计量,湿气流量计安装在采油树或跨接管上,水下设备选型,水下控制系统,推荐采用电液复合式控制系统，开环液压系统，电力线通信或光纤,水下控制系统,水下控制系统控制缆,水下设备安装,采油树,所有工