许嘉
（启东中远海运海洋工程有限公司 江苏启东，226251）
摘要：本文介绍了国内外海洋油田开发的基本技术，如各类海洋平台、浮式生产系统、水下生产系统，根据目前我国海上油田开发实际，提出需要重点攻关研究的方向。
关键词：海上油田、海洋平台、浮式平台、浮式生产系统、水下生产系统
1 概述
20世纪60年代以前在马拉开波湖、墨西哥湾、加利福尼亚沿海和里海等发现油、气田；20世纪60年代至70年代，在北海、波斯湾、墨西哥湾、非洲近海、阿拉斯加北坡、黑海、东南亚各国沿海开展了大规模勘探工作，发现了许多海上油田和气田。近十年发现的大型油气田，海洋领域约占60%，海洋油气勘探开发已被纳入世界各国和各大石油公司的重要发展战略。
2 海上油田开发技术
海上油田开发，其装备的选取选择应根据油田开发的经济性来确定，针对不同的开发方式，进行可行性分析和经济评价，最终确定开发方案。不同的油田储量、不同的海域以及不同的水深都会严重影响油田开发的经济型，进而影响开发方式的选择，并最终影响所选用的装备类型，合适的开发技术方式和装备是保证油气田开发是否成功的关键，也是整个海上油田开发项目投资的重中之重。
2.1 固定式生产平台技术
固定式平台主要包括导管架平台、牵索塔平台、顺应塔式平台、混凝土平台。
采用导管架平台进行海上油田开发，是一种技术上成熟、安全可靠的近海油田开发方式，由上部模块、导管架、桩基三部分组成，一般用于水深在300米以内的海上油田开发，其造价随水深的增加呈指数状态增加。导管架平台在1991年由Shell公司在墨西哥湾的Bullwinkle油田创造了水深达412.4m的使用记录。导管架式平台由于其完善的设计和使用的多样化，广泛用于钻井、修井、生产，生活居住和动力平台，对于近海的储量丰富的大中型海上油田，一般都选用导管架平台与海底管线结合其它生产设施的开发方式来进行海上油田的生产。
牵索塔平台由甲板、塔体、牵索系统三部分组成，平台的结构如一桁架式的塔，塔体四周用钢索锚定拉紧，允许平台随着波浪的运动有一定幅度的摇摆，。它适用于水深较大的海域，该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态。在平台上可进行通常的钻井与生产作业。牵索塔式平台比导管架平台更适合于深水海域作业，它的应用范围在200米至650米，而研究证明最经济的工作水深范围在40米至480米之间。
顺应塔式平台和导管架平台很相似，两者均具有支撑水面设施的钢制导管架结构。不同的是，顺应塔式平台上部会随水流或风载荷而移动，与浮式张力腿或Spar平台类似。顺应塔式平台结构分为塔上段、塔下段及桩基系统，通过桩固定于海底，大直径的桩腿数量相当少，而且桩腿不内倾，其导管架更加窄小而具有弹性，应用范围在305～610m水深，可支持干式井口，多为综合处理平台，其建造费用及后续操作及维护费用相对较低。目前全球共有5座顺应塔平台服役，最大作业水深535m（美国墨西哥湾Petronius平台），我国尚没有顺应塔平台服役。
重力式混凝土平台常采用钢筋混凝土作为平台的基础，依靠平台自身巨大的重量或压载坐落在海床基础上，平台底部的巨大基础被分隔成许多圆筒型储油仓或压载仓。国外混凝土平台的研究及工程应用开展得较早，自从1973年在北海建成第一座混凝土平台－Ekofisk Tank平台后，迄今在北海、墨西哥湾、波罗的海、巴西近海建成了约25座巨型混凝土平台，混凝土重力式平台的安装水深也在逐渐增大，已发展到305米水深（1995年安装的Troll平台）。
2.3 浮式平台生产技术
浮式平台生产技术主要有半潜式平台、张力腿平台、各类Spar平台等，浮式平台生产技术是上世纪70年代发展起来深水油田开发技术，多数是半潜式平台与水下井口组成生产系统，后续开发的张力腿平台和Spar平台可支持干式井口，我国尚没有张力腿平台和SPAR平台服役。
其中半潜式平台技术的使用水深已达到2438m（美国墨西哥湾INDEPENDENCE HUB平台），张力腿式平台技术主要应用在墨西哥湾、英国北海、挪威、印度尼西亚、西非等，水深从305m到1432m，张力腿平台上部类似于半潜式平台，整个平台通过张力腿（系泊钢管或钢索）垂直向下固定于海底。
Spar平台（单柱体平台）是1987年Edward E. Horton在柱形浮标和张力腿平台概念的基础上提出的一种用于深水的生产平台。这种平台的上部甲板由一根直径达数十米、长数百米的圆筒形柱体结构支撑，柱体下方用垂向的或斜向张力索系泊定位，具有很好的稳性及运动性能，相比无储油能力的半潜式和张力腿式平台，Spar平台还具备较大储油能力。在满足油田储油能力的要求时，可以将圆筒型主体结构的下半部分改为桁架式结构，并在桁架下部加压载，这种结构形式稳定性更好，更加经济有效，作为一种新型深水平台技术，目前全球共有21座Spar平台在服役，应用水深已经达到2383m（美国墨西哥湾Perdido平台）。
2.2 浮式生产储油卸油装置（FPSO）技术
浮式生产储油卸油装置FPSO（Floating Production Storage and Offloading Unit）是海上油田集生产、储油、卸油为一体的生产设施，在海上油田开发生产中发挥了重要作用，生产的原油由穿梭油轮（Shuttle tank）)外输。以我国HYSY117为例，它每天可以处理原油19万桶，处理能力相当于占地10平方公里的陆地油气加工厂。
FPSO长期系泊于固定海域，是全海式油气开发方案的重要组成部分，它可以为海上油气田提供外输电力，接收并处理采出的油气水等混合物，处理后的原油储存在船体内，达到一定量后外输至穿梭油轮。FPSO在20世纪90年代后期得到了飞速发展。海底完井技术，多级泵输送油系统，多相流油气处理，生产和计量系统，多相流通旋转接头装置，多接口快速连接和脱开装置，DGPS全球定位系统，转塔式锚泊自动定位系统，液压比例控制或伺服跟踪的多点锚泊定位系统及高可靠性的全船DCS分布式计算机控制系统（可实现无人操作）等技术的发展，为FPSO的飞速发展创造了十分有利的条件。
FPSO技术是世界海上石油开发的创新技术，其装置投资省，便于迁移，可重复使用，建造周期短，对于深海海域和边际油田的开发，采用FPSO结合水下井口的开发方式较采油平台与铺设海底管线的开发方式更具经济效益，因此，FPSO更广领域的应用的研究工作，是目前海洋石油技术发展的热点之一，如采用FLNG的天然气全海开发方式，用于沿海国家或城市供气的FSRU等相关技术。
FPSO是应用范围最广，应用数量最多的浮式生产装备。2018年的统计，全球共有207座FPSO在役，主要分布在巴西海域、西非海域、北海和东南亚海域，其中最大作业水深为2896m（美国墨西哥湾Stones FPSO）。我国目前有13座FPSO服役。经过40 多年的实践积累，FPSO技术已经日臻完善，分布在世界各油气生产海域，占浮式装备的半壁江山。基于其经济性、环境适应性、建造灵活性等系列优势，FPSO在未来油气田开发（特别是超深水油气田开发）中仍会发挥着主导作用。
LNG是当今全球能源关注的重要领域，正处于蓬勃发展的阶段，方兴未艾。FLNG装置作为一种新型海上天然气田开发的装置已经成功走向工程应用，为远海气田的开发提供了全新的开发技术。目前的几个采用FLNG开发的气田，离岸均在200公里左右，发挥了FLNG技术的优势，但投资巨大，造价不菲。随着LNG生产技术的发展，成本会逐步降低，未来FLNG应该具有很好的发展前景。目前全球在役的FLNG仅有2座，目前主要分布在环境条件比较好的区域，最大作业水深2200m（Coral FLNG），我国尚没有FLNG服役。
2.4 水下生产系统
水下生产系统的发展，为深水油田的开发提供了一种经济有效的手段，它包括水下井口、水下采油树、海底管汇及跨接管、脐带缆、海底增压与分离设备、控制监测设备、生产立管等，见图10。水下生产系统将采出的油气输送至FPSO、各种采油生产平台，进行油气分离及处理，然后外输至市场。水下生产系统技术是固定式平台技术、浮式生产储油卸油装置、浮式平台生产技术的一种补充，它通常与前述的其他生产装置组合成不同的海上油田开发方式，尤其适合用于远海的深水油田开发。
3 结束语
国外深水油田开发技术蓬勃发展，日新月异，目前已具备开发3000m水深的海上石油及天然气田的成熟技术，而国内海洋深水油气田的开发刚刚起步，南海的对外合作区水深大多在300m～3000m，这个区域的油气资源相当丰富，因此，我们应该系统地研究开发深水油田的开采技术及装备，如适应于南海恶劣海况的FPSO船型研发及系泊技术、用于远海气田开发的FLNG技术、适应于深水油田开发的浮式生产平台及水下生产系统的关键技术、深水平台及水下生产系统的海上安装及深海海底管线铺设技术，相应的海上施工装备的研发及建造，这对我国海洋深水油气开发具有十分重要意义。
海上油田开发技术综述
许嘉
（启东中远海运海洋工程有限公司 江苏启东，226251）
摘要：本文介绍了国内外海洋油田开发的基本技术，如各类海洋平台、浮式生产系统、水下生产系统，根据目前我国海上石油开发的特点，提出重点研究的方向。
关键词：海上油田、海洋平台、浮式平台、浮式生产系统、水下生产系统
Engineering Technology in Offshore Oil Field Development
Xu Jia
（COSCO SHIPPING (QIDONG) OFFSHORE CO., LTD.）
（Jiangsu,Qidong,226251）
Abstract: Offshore engineering technique has been described in the paper, such as fixed platform and floating platform、FPSO and subsea production system. According to present situation of China，the study area of key technique has been put forward.
Key words：Offshore oil field、fixed platform、floating platform、FPSO、subsea production system