影响深水油气项目主机系统选择的多种因素

徐昉

在深水区域的油气项目中，一般其初始投资的大约1/3都与主机系统有关。在项目期限内，主机在提供经济效益最大化的解决方案、减小固有油藏和开采的不确定性、捕获近邻开发区域内有助于实现增产措施的灵活性等方面都起着重要作用，是整个开发系统的关键所在。

从较高层次而言，深水主机的开发已发展到四个主要的选项，张力腿平台（TLP）、系泊半潜式平台、深水浮筒平台概念（传统的构架式单柱浮式平台）和浮式生产储油卸油船（FPSO），每种选项在形状和结构方面都有不同程度的灵活性。

这些系统的主要区别就是用于井控和安全保障的主要构成部分，即采油树是位于主机之上（干式采油树）还是位于主机下面或是距主机有一段距离的海底上（湿式采油树）。它们之间的第二个重要区别就是：主机是否能实现对全部或部分井的直接垂直通道（DVA），主机是否带有完备的修井或干涉钻机，以便进行各种钻井作业。

干式采油树主机系统的布局是这样的：目标油藏的每一口井都通过单个的出油立管从海底的井口直接连接到主机上，采油树也直接位于主机之上。这种做法的优点是能够对每口井进行监控，如果钻井装置是建造在主机之上的，还可以直接对每口井进行干涉作业。主机需要对每根立管和钻机提供支持（这就增加了有效载荷和操作的复杂性），因此就需要运动优化型的壳体；但对于水深和开发灵活性而言，这两个因素有一定的局限性。

湿式采油树主机系统则是采油树位于海底，直接连接到井口头上，出油立管一般成组连接到主机。这种结构使得油藏管理作业（如单独的井眼测试）更为困难，不同的油藏流体类型和性质还会造成与液流有关的更为复杂的问题。有些湿式采油树主机结构通过安装在主机上的钻井装置保留了到正好位于主机下方的某些湿式采油树的直接垂直通道。一般来说，湿式采油树主机结构都能通过简化的立管接口提供更大的船体和油田扩展能力，但是是以更高的钻井和修井成本换取的，因为它需要有单独的深水钻井装置。湿式采油树主机系统还有降低需要主机支持的有效载荷的优点。

浮式生产储油卸油船系统属于湿式采油树主机系统，而张力腿平台、半潜式平台和深水浮筒平台可以根据不同的情况，配置成千式或湿式采油树主机系统。到目前为止，张力腿平台主要是作为干式采油树系统配置的，而且这种系统可以包括各种不同类型的钻机以便于钻井或对井眼进行直接干涉，这类概念常常被设计成可容纳一项或多项水下回接配置。

千式采油树和湿式采油树主机各有优点和局限性，在深水油气田开发项目中，选择干式还是湿式采油树主机系统，需要在对整个开发系统进行全面评估的基础之上，综合考虑油气田开发和油藏寿命管理等方面的因素。

主机系统的选择过程一般都有反复性，除了要考虑安全性、生产速度、最终可开采容量、成本以及具体操作等方面的因素外（如停产时间、对关键设备进行干涉等），还要对很多油气藏开发方法和工程系统构成的不同组合进行评估。主要包括以下几个方面：

●油气藏的物理性质，包括位置、深度、流体性质以及压力和温度；

●对油气藏和其它开发方面的不确定因素进行评估的质量；

●最优的开采机制；

●最佳的井眼位置和井眼结构复杂性；

●主机系统的处理要求；

●油气藏全寿命管理要求；

●石油储藏要求。

选择干式或湿式采油树主机系统的基本切入点和将要采用的与油藏的位置、物理性质相关的开采框架有关，同时也与油藏全寿命管理的方法有关。选择千式或湿式采油树主机系统时应该考虑的主要因素如下：

（1）油藏区域形态。能通过位于中心位置的定向井进行有效开采的、较大的单个油藏或垂直叠加的油藏较适合选用千式采油树主机系统，而无法从中心位置的主机系统到达关键油藏开采区域的、形态既大叉不规则的油藏、需要丛式开采才能将多个分散的油田连接到一个开发／主机生产设施的，则适合选用湿式采油树主机系统。湿式采油树主机系统还特别适合用于难于开采的或非常不规则的海底油藏，因为这类油藏通常都不易从某个中心位置进行定向钻井开采。

（2）油藏性质。油藏的压力、温度和流体性质等也需要加以考虑。如果油藏的压力和温度超出了当今成熟技术的许可极限，那么，选择湿式还是千式采油树系统就会变得更为关键。如果未来需要高温作业的话，就应选择湿式采油树，以促进流体冷却。

（3）油气输出基础设施。还要考虑到项目区域通到油气输出基础设施的可行性，这在墨西哥湾以及其它边境区域（如法属圭亚那）或以单个公司占主要地位的区域（比如巴西）一般都没有问题，但对于海上储存以及单一品种产品的输出管道而言却有很大的挑战且成本较高。在大多数这类情况下，主要以浮式生产储油卸油船的方式为主，这样通过一艘船便可以进行集成储存和卸载并将石油销售到国际市场，因此宜选用湿式采油树方案。

（4）井的数量、复杂性和干涉要求。一直以来，井的数量和成本都是选择湿式或千式采油树系统时的一个关键因素。另外，由于应用高成本深水钻机对深水水下井进行干涉的成本日益提高，对井进行干涉的要求也起着重要的作用。以前那种如果井的数量较多且对井干涉频繁就应选择干式采油树系统的概念已经越来越淡化了。

（5）井眼结构的复杂性。一直以来人们都认为，从一个钻井中心钻大量的井时应该选择干式采油树系统。致密油藏、区域划分或是需要提高井间距很小的地区，如果想提高采收率，就需要从一个钻井中心钻大量的井，宜选用千式采油树系统。相反，如果油藏连接很好，每口井都有很大的排放面积、空间布局很好的油藏或是丛式开发区块，则需要钻的井数就会较少，倾向于选择湿式采油树系统。

（6）井眼干涉作业的复杂性。井干涉的复杂性是需要考虑的另一个关键因素，而与井眼数量和井眼干涉要求有关的决定都需要建立在这样两个因素之上，即井的前期成本以及未来干涉作业的成本和与油藏性能以及与需要钻的井眼数量有关的不确定性。这两个因素是基于项目的经济性来进行评估的。

总之，为深水或超深水油气项目确定一种开发概念极具挑战性。就深水油气开发项目而言，正确选择主机系统是保证项目最终成功的一个重要步骤。每个油气藏都会有不同的挑战性，各油田开发方案是备具特色，所以，最科学和最可靠的做法应该是在为深水油气项目选择主机系统概念的过程中对湿式和干式采油树主机系统进行全面和客观的评估，包括成本、风险以及灵活程度等，以便能够保证最终所选定的方案适合于具体的油藏特征，从而实现合理可观的采收率。

（资料来源：美国《JPT》2014年5月刊、Offshore网站）