运用于张力腿平台的海底储油与外输方案研究

作者：周鹏 刘培林

来源：《科技创新导报》 2014年第5期

周鹏 刘培林

(海洋石油工程股份有限公司设计公司 天津塘沽 300451)

摘要：该文以中国南海某海上油田的张力腿平台开发方案为背景，研究了依托于张力腿平台，利用海底储罐进行生产原油的储存和外输的流程方案，由于该方案相对经济简单，如能进行工程运用，对于海上边际油田的开发具有重要指导意义。

关键词：张力腿平台 海底储油及外输 边际油田

中图分类号:TE95

文献标识码：Ａ 文章编号：1674-098X(2014)02(b)-0002-01

1 引言和背景

在海洋石油开发中，当水深达到300m以上时，国际上较为广泛地运用了张力腿平台（又称TLP平台）技术。

以南海某油田为例，该油田水深400m左右，原油密度在20℃时相对密度0.8，凝点小于0℃，最高析蜡点24℃，其预测高峰产油期日产原油4500方/d。结合油田水深及产量数据，拟采用张力腿平台进行开发。在平台上进行油水处理，处理合格的原油进行储存和外卖。油田可选的储油方式有平台储油、FPSO储油和海底储罐储油三种方式。平台储油需要在张力腿的浮体部分建造大型储罐，这将大大增加上部结构的重量，对张力腿平台的稳性产生极大不利影响，技术上不可行；选择建造FPSO进行储油，需要数十亿的工程投资费用，以及后续的生产维护费用，受油田产能规模的，该方案显然不够经济。因此，本文重点研究了在海底建造储罐的方案，用于和张力腿平台配套进行油田的开发。

2 海底储罐储油方案

海底储油罐储油与外输方案包括的关键设备主要有：位于海底的原油储罐、位于张力腿平台浮体部分的原油缓冲舱和置换水缓冲舱（两舱均处于海面以下）、以及位于张力腿平台上部组块上的置换水加热器等。其中原油缓冲舱设有原油增压泵和原油外输泵，舱内采用氮气覆盖；置换水缓冲舱设有置换水泵和排污泵。

平台正常生产时，张力腿平台井口所产原油首先进入上部组块的油水处理设施进行处理，处理合格的原油进入原油缓冲舱。在缓冲舱内，原油经过原油增压泵增压，经由原油缓冲舱与海底储罐之间的输油软管，泵入到海底储油罐。当合格原油泵入海底储油罐时，罐体内的生产水或海水被挤顶，经由与置换水缓冲舱相连的输水软管进入到置换水缓冲舱。与此同时，打开排污泵外排置换出来的水，如果置换水达到排海指标要求，可以直接外排，否则进入到上部组块设置的污水处理系统处理合格后再进行排海。详细流程示意图可参见图1。

在海底储油罐处，如果储油罐满罐储油，400m水柱和400m油柱产生的净压差约为800kPaG，因此，原油增压泵的最小排压应不小于800kPaG。对于泵运行中产生的压力波动对储罐的影响，可通过适当考虑罐体的设计压力、控制原油缓冲舱和置换水缓冲舱的液位高度以及油水界面的升降速度来满足要求。根据国内文献做的水下储油试验数据，原油处理合格后和海水之间接触，不会影响脱水后的原油含水量，且通过控制油水升降的速度在合理的范围内（推荐油水界面升降速度小于6m/h），能避免油水再次混合。[1]

3 海底储油外输方案

原油进行外输时，置换水缓冲舱内的置换水泵将置换水打入海底储油罐底部，海底储罐内的原油则被挤顶，置换进入原油缓冲舱，再经过舱内潜没式原油外输泵增压外输。考虑到油品析蜡点最高为24℃，如果置换水的温度低于27℃，需要将置换水通过置换水加热器进行加热后再泵入储罐。置换水缓冲舱首先接收上部组块经过处理后的生产污水以减少加热置换水所需的热量，在油品外输时，置换水缓冲舱的水量不足以满足外输需求，可通过液位控制阀在水下25m处的海水取水点进行取水。

原油外输时，原油缓冲舱和置换水缓冲舱两者的液位需要保持在比较稳定的位置，由于置换水泵和原油外输泵流量一致，通过对原油外输泵和置换水泵同时进行启停操作，可以实现这一目的。通过控制油水升降的速度在合理的范围内（推荐油水界面升降速度小于6m/h），能避免油水再次混合，外输原油指标能满足要求[2]。

4 存在问题

由于油品析蜡点较高，如将海底储罐的温度维持在析蜡点之上，则须对储罐进行保温伴热。考虑到海底储油罐的热介质供应存在困难，只能选择电加热方式。但加热盘管的布置和维修存在一定挑战。如能通过药剂注入等其它措施防止罐内原油析蜡，由于海底环境温度高于原油凝点，则储罐无需进行保温伴热，海底储油方案的可行性大增。后续还需对这方面的问题进行深入研究。

5 结语

（1）利用海底储罐配合张力腿平台进行原油的储存和外输，在流程工艺方面基本可行。

（2）海底储罐的保温伴热问题是制约其工程可行性的一个主要因素，需要后续进一步研究。

（3）利用海底储罐进行储油和外输的方案如能运用于工程实践，对较深水油田的开发有重要指导意义。

参考文献

[1] 卢佩琼.水下贮油工艺的应用与发展[J].中国海上油气（工程）,1993(3).

[2] 赵雅芝.水下贮油技术—“油水置换”工艺模拟试验[J].中国海洋平台,1999(1).