第一篇-海上油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)(了解篇).(DOC).doc

第一篇 海上油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)（了解篇）一、海上生產(chǎn)設(shè)施的類型海上生產(chǎn)設(shè)施是指建立在海上的建筑物。由于海上設(shè)施是用于海底石油開(kāi)發(fā)及采油工作，加上海洋水深及海況的差異、油藏面積的不同、開(kāi)采年限不一，因此海上生產(chǎn)設(shè)施類型眾多?；旧峡煞譃槿箢悾汉Ｉ瞎潭ㄊ缴a(chǎn)設(shè)施、浮式生產(chǎn)設(shè)施及水下生產(chǎn)系統(tǒng)。在此三大類中又可細(xì)分如下：固定式生產(chǎn)設(shè)施樁基式重力式人工島順應(yīng)式平臺(tái)海上生產(chǎn)設(shè)施海上生產(chǎn)設(shè)施海上生產(chǎn)設(shè)施浮式生產(chǎn)系統(tǒng)半潛式張力腿式浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船水下產(chǎn)系統(tǒng)干式濕式典型的海上生產(chǎn)設(shè)施如圖1-2-1至1-2-7所示：1固定式生產(chǎn)設(shè)施固定式生產(chǎn)設(shè)施是用樁基、座底式基礎(chǔ)或其它方法固定在海底，并具有一定穩(wěn)定性和承載能力的海上結(jié)構(gòu)物。海上固定式生產(chǎn)設(shè)施有各種各樣的形式，按其結(jié)構(gòu)形式可分為樁基式平臺(tái)、重力式平臺(tái)和人工島以及順應(yīng)型平臺(tái)；按其用途可分為井口平臺(tái)、生產(chǎn)處理平臺(tái)、儲(chǔ)油平臺(tái)、生活動(dòng)力平臺(tái)以及集鉆井、井口、生產(chǎn)處理、生活設(shè)施于一體的綜合平臺(tái)。（1）樁基式固定平臺(tái)樁基式固定平臺(tái)通常為鋼質(zhì)固定平臺(tái)，是目前海上油（氣）生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式1）鋼質(zhì)固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式圖1-2-1 樁基式固定平臺(tái)鋼質(zhì)固定平臺(tái)中最多的是導(dǎo)管架式平臺(tái)，主要由四大部分組成：導(dǎo)管架、樁、導(dǎo)管架帽和甲板模塊。但在許多情況下，導(dǎo)管架帽和甲板模塊合二為一，所以這時(shí)僅為三部分。如圖1-2-8所示。圖1-2-2 重力式混凝土臺(tái)導(dǎo)管架：系鋼質(zhì)桁架結(jié)構(gòu)，由大直徑、厚壁的低合金鋼管焊接而成。鋼桁架的主柱（也稱大腿）作為打樁時(shí)的導(dǎo)向管，故稱導(dǎo)管架。其主管可以是三根的塔式導(dǎo)管架，也有四柱式、六柱式、八柱式等，視平臺(tái)上部模塊尺寸大小和水深而定。導(dǎo)管架腿之間由水平橫撐與斜撐、立向斜撐作為拉筋，以起傳遞負(fù) 荷及加強(qiáng)導(dǎo)管架強(qiáng)度作用。樁：導(dǎo)管架依靠樁固定于海底，它有主樁式，即所有的樁均由主腿內(nèi)打入；也有裙樁式，即在導(dǎo)管架底部四周布置樁，裙樁一般是水下樁。導(dǎo)管架帽：導(dǎo)管架帽是指導(dǎo)管架以上，模塊以下帶有甲板的這部分結(jié)構(gòu)。它是導(dǎo)管架與模塊之間的過(guò)渡結(jié)構(gòu)。圖1-2-3 人工島模塊：也稱組塊。由各種組塊組成平臺(tái)甲板。平臺(tái)可以是一個(gè)多層甲板組成的結(jié)構(gòu)，也可以是單層甲板組成的結(jié)構(gòu)，視平臺(tái)規(guī)模大小而定。如鉆井區(qū)域的模塊可稱為鉆井模塊；采油生產(chǎn)處理區(qū)稱為生產(chǎn)模塊；機(jī)械動(dòng)力區(qū)可稱為動(dòng)力模塊；生活區(qū)稱為生活模塊等。2）鋼質(zhì)固定平臺(tái)的施工鋼質(zhì)固定平臺(tái)的施工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，分為陸上預(yù)制和海上安裝兩種作業(yè)。陸上預(yù)制是在專門的場(chǎng)地上進(jìn)行。導(dǎo)管架、上部模塊和導(dǎo)管架帽分別在陸上預(yù)制好。圖1-2-4 浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪圖1-2-5 半潛式生產(chǎn)平臺(tái)海上安裝包括海上運(yùn)輸和海上安裝兩部分。導(dǎo)管架和組塊用駁船或其它方法運(yùn)到油田現(xiàn)場(chǎng)，先將導(dǎo)管架沉放到預(yù)定位置，然后沿各導(dǎo)管向海底打樁，再將導(dǎo)管架帽安裝在導(dǎo)管架上，最后用起重船將上部模塊吊裝到導(dǎo)管架帽上，這時(shí)平臺(tái)即告建成。 3）海上鋼質(zhì)固定平臺(tái)用途分類由于油氣處理設(shè)施的設(shè)置不同，用途各異，鋼質(zhì)固定平臺(tái)的類型也不同。一般情況下，鋼制固定平臺(tái)按其用途可分為：井口平臺(tái)、生產(chǎn)處理平臺(tái)、儲(chǔ)罐平臺(tái)等。 井口平臺(tái)：常規(guī)井口平臺(tái)上安裝有一定數(shù)量的采油樹(shù)，井液經(jīng)采油樹(shù)采出后，通過(guò)單井計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量，用海底管線輸送到中心處理平臺(tái)或其它生產(chǎn)處理設(shè)施上進(jìn)行處理。圖1-2-6 自升式生產(chǎn)平臺(tái)圖1-2-7 水下生產(chǎn)系統(tǒng)井口平臺(tái)上還設(shè)有必要的工藝設(shè)備及支持系統(tǒng)和公用系統(tǒng)。一般情況下，其動(dòng)力和控制由中心平臺(tái)提供。某些井口平臺(tái)由于生產(chǎn)操作的需要還設(shè)有生活樓。生活樓包括住房、辦公室、通信室、娛樂(lè)室、廚房等。對(duì)于井?dāng)?shù)較多，且油井為機(jī)采井的井口平臺(tái)，平臺(tái)上還設(shè)有修井機(jī)及其配套設(shè)施，以滿足油井維修的特殊要求。圖1-2-8 鋼質(zhì)固定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式有些井口平臺(tái)井?dāng)?shù)較少，產(chǎn)量規(guī)模不大，從減少投資的角度出發(fā)，可設(shè)置成無(wú)人井口平臺(tái)或簡(jiǎn)易井口平臺(tái)。典型的井口平臺(tái)見(jiàn)圖圖1-2-7 水下生產(chǎn)系統(tǒng)1-2-9生產(chǎn)處理平臺(tái)：生產(chǎn)平臺(tái)亦稱中心平臺(tái)，它集原油生產(chǎn)處理系統(tǒng)、工藝輔助系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及生活樓于一體。圖1-2-10 典型的中心平臺(tái)圖1-2-10 典型的中心平臺(tái)圖1-2-9 典型的井口平臺(tái)生產(chǎn)平臺(tái)具有將各井口平臺(tái)的來(lái)液進(jìn)行加工處理的能力，也要有向各井口平臺(tái)提供動(dòng)力以及監(jiān)控井口平臺(tái)生產(chǎn)操作的功能。生產(chǎn)平臺(tái)按用途可分為：常規(guī)生產(chǎn)平臺(tái)；生產(chǎn)、生活、動(dòng)力平臺(tái)；鉆井、生產(chǎn)、生活、動(dòng)力平臺(tái)以及生活、動(dòng)力平臺(tái)等。生產(chǎn)平臺(tái)匯集了各井口平臺(tái)的來(lái)液后，經(jīng)三相分離器將來(lái)液的油、氣、水進(jìn)行分離。原油在原油處理系統(tǒng)中經(jīng)脫水達(dá)到成品油要求后輸送到儲(chǔ)油平臺(tái)或其它儲(chǔ)油設(shè)施中儲(chǔ)存；三相分離器分離出的天然氣經(jīng)氣液分離、壓縮等一系列處理后供發(fā)電機(jī)、氣舉和加熱爐等用戶使用，多余的天然氣進(jìn)火炬系統(tǒng)燒掉；分離器分離出的含油污水進(jìn)入含油污水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，合格的含油污水排?；蚧刈⒌貙印５湫偷纳a(chǎn)平臺(tái)見(jiàn)圖1-2-10儲(chǔ)罐平臺(tái)：儲(chǔ)罐平臺(tái)是將原油儲(chǔ)罐設(shè)置在平臺(tái)上，中心平臺(tái)處理合格的原油在儲(chǔ)罐平臺(tái)儲(chǔ)存。儲(chǔ)罐平臺(tái)的大小要根據(jù)油田規(guī)模和穿梭油輪的大小來(lái)綜合考慮。儲(chǔ)罐平臺(tái)由于投資較高，儲(chǔ)油能力有限，已不常用。為了外輸原油，有時(shí)設(shè)置海上碼頭。典型的儲(chǔ)罐平臺(tái)和海上碼頭見(jiàn)圖1-2-11：圖1-2-11 典型的儲(chǔ)罐平臺(tái)和海上碼頭4）海上鋼質(zhì)固定平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)鋼質(zhì)固定平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟、可靠；在淺海和中深海區(qū)使用較為經(jīng)濟(jì)；海上作業(yè)平穩(wěn)和安全。鋼質(zhì)固定平臺(tái)的缺點(diǎn)是：隨著水深的增加費(fèi)用顯著增加；海上安裝工作量大； 制造和安裝周期長(zhǎng)； 當(dāng)油田預(yù)測(cè)產(chǎn)量發(fā)生變化時(shí)，對(duì)油田開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行調(diào)整的適應(yīng)性受到限制。（2）重力式平臺(tái)重力式平臺(tái)是與樁基平臺(tái)不同的另一種形式的平臺(tái)。它不需要用插入海底的樁去承擔(dān)垂直荷載和水平荷載，完全依靠本身的重量直接穩(wěn)定在海底。根據(jù)建造材料的不同，又分為混凝土重力式平臺(tái)和鋼重力式平臺(tái)兩大類。1）混凝土重力式平臺(tái)把混凝土重力式結(jié)構(gòu)物用于岸邊和淺水地帶已有悠久歷史，而用于外海卻在 70年代以后。目前，混凝土平臺(tái)可以適應(yīng)從淺到深的各種水深?；炷林亓κ狡脚_(tái)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1-2-2。組成部分：混凝土平臺(tái)由沉墊、甲板和立柱三部分組成。已建成和正在研究、設(shè)計(jì)的混凝土平臺(tái)種類繁多，有把底座做成六角形、正方形、圓形，也有把立柱做成三腿、四腿、獨(dú)腿的等各種形式。(a)底座：底座是整個(gè)建筑物的基礎(chǔ)。為了抵抗巨大的風(fēng)浪推力，要求平臺(tái)有很大的底座結(jié)構(gòu)，而較大的底座又正好可以用來(lái)儲(chǔ)存原油，這就使得混凝土平臺(tái)具備了把鉆、采、儲(chǔ)三者兼顧起來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。圖1-2-12 混凝土平臺(tái)建造過(guò)程示意圖(b) 甲板：甲板為生產(chǎn)提供工作場(chǎng)所，在甲板上可安裝各種生產(chǎn)處理設(shè)施和生活設(shè)施。(c) 立柱：立柱連接在沉墊和甲板之間，用于支撐甲板。建造過(guò)程：混凝土平臺(tái)的建造相當(dāng)復(fù)雜，采用類似樁基平臺(tái)的常規(guī)建造辦法是行不通的。圖1-2-12是這種平臺(tái)建造的簡(jiǎn)要過(guò)程。第一步：在干塢內(nèi)建造底座的下半部分，如圖1-2-12(a)。因?yàn)榈鬃酌娣e大，重量也大，所以不能在一般的船塢或滑道上建造，只能在地基較好的岸邊挖出一塊施工預(yù)制場(chǎng)地，并用圍堰把施工場(chǎng)地和海水隔開(kāi)，這塊預(yù)制場(chǎng)地就叫干塢。第二步：在干塢內(nèi)建造至預(yù)定高度后，注入海水和海平面一致（向底座內(nèi)注壓載水使其固定），打開(kāi)船塢閘，排除壓載水，使底座上浮，用拖船把底座從干塢內(nèi)拖出，如圖1-2-12(b)。第三步：把底座拖至岸邊比較深的、隱蔽較好的施工水域，在海面上錨泊，采用滑動(dòng)施工法建造底座上部，如圖1-2-12(c)。第四步：用滑動(dòng)施工法繼續(xù)澆注立柱，如圖1-2-12(d)。第五步：用拖輪把結(jié)構(gòu)物拖至深水海域，以便安裝甲板，見(jiàn)圖1-2-12(e).第六步：向底座注入壓載水，使結(jié)構(gòu)物下沉到海水沒(méi)至立柱上部左右，再安裝甲板，1-2-12(f).第七步：在甲板上安裝各種模塊，見(jiàn)圖1-2-12(g)。第八步：排出壓載水，使結(jié)構(gòu)物上浮，用拖輪拖至預(yù)定地點(diǎn)，見(jiàn)圖1-2-12(h)。第九步：平臺(tái)位置確定后，注入壓載水，邊下沉邊調(diào)節(jié)，使之準(zhǔn)確安裝在海底，見(jiàn)圖1-2-12(m).重力式平臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)：（a）優(yōu)點(diǎn)：l 節(jié)省鋼材。如兩座挪威人建造的康迪普平臺(tái)，耗鋼量分別為1.2萬(wàn)t及1.5萬(wàn)t，而同樣條件的樁基鋼平臺(tái)耗鋼達(dá)2.0-4.0萬(wàn)t.l 經(jīng)濟(jì)效果好。采用廉價(jià)的混凝土材料。在北海，用混凝土重力式平臺(tái)比鋼導(dǎo)管架平臺(tái)更為經(jīng)濟(jì)。估計(jì)總成本可節(jié)省 20%。而且，混凝土重力式平臺(tái)的底座（沉箱）可以儲(chǔ)油，因而經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。l 海上現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量小。這主要是因?yàn)槿拷Y(jié)構(gòu)在干塢和岸邊隱藏的深水施工水域中已經(jīng)建造完畢，因而避開(kāi)了海況惡劣的深水現(xiàn)場(chǎng)安裝工作。l 海上安裝工藝比鋼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單些。不需要在海底打樁。l 甲板負(fù)荷大，在立柱中鉆井安全可靠。l 防海水腐蝕、防火、防爆性能都好。l 維修工作量小，費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)。（b)缺點(diǎn)：l 對(duì)地基的要求高。混凝土平臺(tái)對(duì)地基的要求較高，這是區(qū)別于樁基平臺(tái)的顯著特點(diǎn)之一。一座混凝土平臺(tái)能否正常工作，除取決于它本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度外，另一個(gè)重要的因素就是看它能否穩(wěn)坐在海底，由于受巨大風(fēng)浪力和地震力等的影響，混凝土重力平臺(tái)對(duì)地基的要求遠(yuǎn)比樁基平臺(tái)高。因而，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的好壞，常成為重力式平臺(tái)成敗的關(guān)鍵。l 結(jié)構(gòu)分析比較復(fù)雜。l 制造工藝復(fù)雜。l 岸邊需有較深的、隱蔽條件較好的施工場(chǎng)地和水域。l 拖航時(shí)阻力大。l 冰區(qū)工作性能差。2）鋼質(zhì)重力式平臺(tái)除混凝土重力式平臺(tái)外，鋼質(zhì)重力式平臺(tái)也是重力式平臺(tái)的一個(gè)重要分支。如圖1-2-13所示，整個(gè)平臺(tái)由沉箱、支承框架和甲板三部分組成，沉箱兼作儲(chǔ)罐。建造時(shí)，先把各個(gè)沉箱、支承框架、甲板分別預(yù)制，而后在岸邊組裝成整體，再拖運(yùn)到井位下沉安放。圖1-2-13 鋼質(zhì)重力式平臺(tái)和混凝土平臺(tái)相比，鋼質(zhì)重力式平臺(tái)的儲(chǔ)油量雖小，但在對(duì)儲(chǔ)量要求不大的情況下，鋼質(zhì)重力式平臺(tái)反而有較高的經(jīng)濟(jì)效益。又由于它比混凝土平臺(tái)輕得多，所以預(yù)制過(guò)程中不需要較深的施工水域，拖航時(shí)要求的拖航馬力小，使用中對(duì)地基承載力的要求也不高。鋼質(zhì)重力式平臺(tái)避免了混凝土平臺(tái)許多缺點(diǎn)，但在省鋼材、耐腐蝕、儲(chǔ)油量、隔熱等方面，都不如混凝土平臺(tái)，這又是它的缺點(diǎn)。3）人工島人工島是在海上建造的人工陸域，人們?cè)谌斯u上可以設(shè)置鉆機(jī)、油氣處理設(shè)備、公用設(shè)施、儲(chǔ)罐以及卸油碼頭。人工島按岸壁形式可分為護(hù)坡式人工島和沉箱式人工島。圖1-2-14 護(hù)坡式人工島護(hù)坡人工島如圖1-2-14，由礫石筑成，砂袋或砌石護(hù)坡。先由底部開(kāi)口的駁船向島的四周拋填礫石，接著碼放砂袋，稍高出水面形成水下圍堤，然后填充島體。沉箱式人工島又可分為鋼沉箱圍閉式人工島，鋼筋混凝土沉箱圍閉式人工島和移動(dòng)式極地沉箱人工島。沉箱式人工島的特點(diǎn)是由一個(gè)整體沉箱或多個(gè)鋼或鋼筋混凝土沉箱圍成，中間回填砂土。沉箱可在陸上預(yù)制，然后自浮拖至現(xiàn)場(chǎng)安裝就位，通過(guò)調(diào)節(jié)水下砂基床的高度以使沉箱適用于不同的水深，人工島不再使用時(shí)，可排除壓載，起浮后拖到其它地點(diǎn)再用。目前鋼沉箱圍閉式人工島能成功地用于26m水深。如圖1-2-3所示。4）順應(yīng)型平臺(tái)所謂順應(yīng)型平臺(tái)是指在海洋環(huán)境載荷作用下，圍繞支點(diǎn)可發(fā)生允許范圍內(nèi)某一角度擺動(dòng)的深水采油平臺(tái)。這種平臺(tái)是一種細(xì)長(zhǎng)的框架結(jié)構(gòu)，沿高度方向的橫截面一般不變?？蚣苊扛粢欢ǖ母叨扔兄貜?fù)的結(jié)構(gòu)形式，井槽在平臺(tái)的中部。有的順應(yīng)型平臺(tái)在每個(gè)角各有數(shù)根樁支持，樁穿過(guò)導(dǎo)管打下后，樁頂部約高出泥線某一高度，套管約上至平臺(tái)高度的一半，樁與導(dǎo)管之間灌注水泥漿，凝固后便組成一套管與樁的組合體，在這個(gè)組合體的頂部附接導(dǎo)管架。這樣大的長(zhǎng)度提供了足夠的軸向彈性來(lái)產(chǎn)生柔性復(fù)原力，調(diào)整組合體的長(zhǎng)度可得到系統(tǒng)適應(yīng)不同環(huán)境的結(jié)構(gòu)參數(shù)。有的順應(yīng)型平臺(tái)或和借助牽索（如繃?yán)K塔平臺(tái)）用一些浮筒（如浮塔式平臺(tái)）來(lái)產(chǎn)生復(fù)原力，浮筒也可給平臺(tái)提供向上的浮力，從而可減少結(jié)構(gòu)的軸向壓力。見(jiàn)圖1-2-15。圖1-2-15 牽索塔式順應(yīng)型平臺(tái)順應(yīng)型平臺(tái)的特點(diǎn)如下：自振周期大，剛性小，故隨著波浪的作用而運(yùn)動(dòng)。而由組合體（由樁和套管組成）和導(dǎo)管架形成的阻尼器卻使其運(yùn)動(dòng)幅度大大減小，具有很好的抗疲勞特性。 可用鉸接接頭或大型浮筒和阻尼器，不需要因限制甲板運(yùn)動(dòng)而安裝特別裝置。 建造簡(jiǎn)單。一般工程與建造時(shí)間少于2年。重復(fù)結(jié)構(gòu)和定型構(gòu)件很多；橫截面積小，重量輕，起重安裝容易；可按常規(guī)方法運(yùn)輸、下水和直立作業(yè)。由于重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和安裝方便，與常規(guī)鋼導(dǎo)管架相比費(fèi)用低。2浮式生產(chǎn)系統(tǒng)典型的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)是指利用改裝（或?qū)＝ǖ模┌霛撌姐@井平臺(tái)、張力腿平臺(tái)、自升式平臺(tái)或油輪放置采油設(shè)備、生產(chǎn)和處理設(shè)備以及儲(chǔ)油設(shè)施的生產(chǎn)系統(tǒng)。浮式生產(chǎn)系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是可實(shí)現(xiàn)油田的全海式開(kāi)發(fā)。由于其可重復(fù)使用，因此被廣泛用于早期生產(chǎn)、延長(zhǎng)測(cè)試和邊際油田的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。目前，隨著科技的發(fā)展，許多大型油田也都采用浮式生產(chǎn)系統(tǒng)。我國(guó)大部分海上油田都采用浮式生產(chǎn)系統(tǒng)。浮式生產(chǎn)系統(tǒng)分為：以油輪為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)；以半潛式鉆井船為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)；以自升式鉆井船為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)；以張力腿平臺(tái)為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)。（1）以油輪為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)以油輪為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)分為浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（FPSO）和浮式儲(chǔ)油裝置（FSO）兩種。 FPSO是把生產(chǎn)分離設(shè)備、注水（氣）設(shè)備、公用設(shè)備以及生活設(shè)施等安裝在一艘具有儲(chǔ)油和卸油功能的油輪上。油氣通過(guò)海底管線輸?shù)絾吸c(diǎn)后，經(jīng)單點(diǎn)上的油氣通道通過(guò)軟管輸?shù)接洼啠‵PSO）上，F(xiàn)PSO上的油氣處理設(shè)施將油、氣、水進(jìn)行分離處理。分離出的合格原油儲(chǔ)存在FPSO上的油艙內(nèi)，計(jì)量標(biāo)定后用經(jīng)穿梭油輪運(yùn)走。FSO也是具有儲(chǔ)油和卸油功能的油輪，但它沒(méi)有生產(chǎn)分離設(shè)備以及公用設(shè)備，通過(guò)海管匯集來(lái)的合格原油直接儲(chǔ)存到 FSO的油艙中，由于沒(méi)有油氣生產(chǎn)設(shè)備，可直接將舊油輪稍加改裝就可以成為FSO，相對(duì)于FPSO來(lái)說(shuō)，F(xiàn)SO建造工期短。FPSO的形式見(jiàn)圖1-2-4。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置采用新建和舊油輪改造兩種方式。采用哪種方式取決于油田壽命和開(kāi)發(fā)方式。在油田壽命較長(zhǎng)的情況下，新建油輪優(yōu)于舊油輪改造。這是因?yàn)樾陆ㄓ洼喚哂休^長(zhǎng)的使用期限，而改建油輪花費(fèi)的結(jié)構(gòu)改建費(fèi)和維修費(fèi)大大超過(guò)了已有船體的經(jīng)濟(jì)受益。然而，對(duì)于油田早期開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，由于改建油輪費(fèi)時(shí)少，改建油輪更為合適。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：初始投資低。因可以低價(jià)購(gòu)置當(dāng)前過(guò)剩油輪，可大大降低投資成本。海上安裝周期短。不必動(dòng)用大型浮吊。由于油輪可在船廠建造，因而可降低海上安裝費(fèi)和減少海上安裝周期。儲(chǔ)油能力大。FPSO上船艙的儲(chǔ)油能力可根據(jù)油田產(chǎn)能和穿梭油輪來(lái)船周期進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此不必建造儲(chǔ)罐平臺(tái)或輸送到陸上儲(chǔ)存。另外由于卸油和賣油可直接在海上進(jìn)行，因此對(duì)穿梭油輪噸位選擇的范圍較大。甲板面積大。有利于油氣處理設(shè)備的安裝，油氣水能很好地分離和處理?？芍貜?fù)使用。浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置的缺點(diǎn)是：圖1-2-16 半潛式生產(chǎn)系統(tǒng)受海況的影響較大。惡劣的海況條件如臺(tái)風(fēng)、冰等對(duì)FPSO影響較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮FPSO對(duì)單點(diǎn)的解脫，以避開(kāi)惡劣的海況。FPSO解脫后，油田要停產(chǎn)，因此要考慮停產(chǎn)的損失，以及恢復(fù)生產(chǎn)的困難。另外穿梭油輪與FPSO的連接受海況的影響也比較大，因此靠船的方式要專門進(jìn)行研究。穩(wěn)定性差。由于FPSO漂浮在海上進(jìn)行生產(chǎn)，受海浪、氣候以及卸油的影響，船體的穩(wěn)定性較固定平臺(tái)差。因此甲板上的油氣生產(chǎn)設(shè)備要考慮防止船體的搖擺。 設(shè)備的布置要考慮周密。住房應(yīng)靠近船艏部，以利于船員的安全?；鹁娴奈恢脩?yīng)布置的遠(yuǎn)離住房和直升機(jī)甲板。生產(chǎn)設(shè)施盡可能布置在船的重心附近，以減少船的擺動(dòng)影響。（2）以半潛式鉆井船為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)該種生產(chǎn)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是把采油設(shè)備（采油樹(shù)等）、注水（氣）設(shè)備和油氣水處理等設(shè)備，安裝在一艘經(jīng)改裝（或?qū)＝ǖ模┌霛撌姐@井船上。見(jiàn)圖1-2-16。油氣從海底井經(jīng)采油立管（剛性或柔性管）上至半潛式鉆井船（常用錨鏈系泊）的處理設(shè)施，分離處理合格后的原油經(jīng)海底輸油管線和單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，再經(jīng)穿梭油輪運(yùn)走。這種生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是： 穩(wěn)定性好，可適用于惡劣的海況條件；具有一定的儲(chǔ)油能力；可利用船上的鉆機(jī)進(jìn)行打井、完井和修井作業(yè)。缺點(diǎn)是： 要另建系泊系統(tǒng)以便穿梭油輪卸油作業(yè)； 改裝時(shí)間長(zhǎng)，成本高； 如果儲(chǔ)油能力不足，油田可能停產(chǎn)。（3）以自升式鉆井船為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)圖1-2-17 以自升式鉆井船為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)該種生產(chǎn)系統(tǒng)是利用自升式鉆井船改裝的（圖1-2-17）。其上可放置生產(chǎn)與處理設(shè)備，主要用于淺水海域，可以移動(dòng)。自海底油井出來(lái)的油氣上至自升式平臺(tái)分離處理后，再經(jīng)海底管線和系泊系統(tǒng)輸至油輪運(yùn)走。這種系統(tǒng)常用于油田延長(zhǎng)測(cè)試及邊際油田的開(kāi)發(fā)。（4）以張力腿平臺(tái)為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)張力腿平臺(tái)可以看做一個(gè)垂直錨系的半潛式平臺(tái)（圖1-2-18）。雖然張力腿平臺(tái)不儲(chǔ)油，不裝油，但這種平臺(tái)是開(kāi)發(fā)深水油田的一個(gè)具有很大競(jìng)爭(zhēng)力的形式。這種結(jié)構(gòu)的外形減小了垂向波浪力的影響，因而也就減小了系泊系統(tǒng)的受力變化，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成足以承受油田開(kāi)發(fā)各個(gè)階段的載重量，不論在拖航條件，還是在垂直系泊時(shí)都能保持穩(wěn)定。這種形式的主要優(yōu)點(diǎn)是：升沉、縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)在很大程度上被控制，這就大大地簡(jiǎn)化了立管與浮動(dòng)設(shè)備之間的輸送系統(tǒng)。圖1-2-18 以張力腿平臺(tái)為主體的浮式生產(chǎn)系統(tǒng)3水下生產(chǎn)系統(tǒng)隨著海洋石油工以及人們對(duì)降低成本的不斷追求，海洋石油技術(shù)從海面發(fā)展到了水下，并從單井水下采油樹(shù)發(fā)展到多井水下采油樹(shù)，直至最近致力于研究的全部油氣集輸系統(tǒng)都放到水下的種種方案。典型的水下生產(chǎn)系統(tǒng)由水下設(shè)備及水面控制設(shè)施組成。水下設(shè)備包括：水下采油樹(shù)和水下管匯中心，水上控制系統(tǒng)放置在浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上，對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行控制及維修作業(yè)。水下設(shè)備和水上控制設(shè)施構(gòu)成了一套完整的水下生產(chǎn)系統(tǒng)，見(jiàn)圖1-2-7。水下生產(chǎn)系統(tǒng)是將采油樹(shù)放到海床上，水下采油樹(shù)采出的井液通過(guò)水下管匯中心，水下管匯中心完成對(duì)各井井液的單井計(jì)量、匯集、增壓后通過(guò)海底管線輸送到浮式生產(chǎn)系統(tǒng)上進(jìn)行處理和儲(chǔ)運(yùn)。水上控制系統(tǒng)通過(guò)水下管匯中心對(duì)水下井口進(jìn)行控制、關(guān)斷、注水、注氣、注化學(xué)藥劑以及維護(hù)作業(yè)。圖1-2-19 水下采油樹(shù)（1）水下生產(chǎn)系統(tǒng)的主要設(shè)備）水下采油樹(shù)（見(jiàn)圖1-2-19）水下采油樹(shù)分為干式、濕式、干濕式和沉箱式四種形式。干式水下采油樹(shù)：干式水下采油樹(shù)就是把采油樹(shù)置于一個(gè)封閉的常壓、常溫艙里，通常稱之為水下井口艙，維修人員可以像在陸地上一樣在艙內(nèi)進(jìn)行工作。水下井口艙通過(guò)上部的法蘭與運(yùn)送人員和設(shè)備的服務(wù)艙連接，然后打開(kāi)法蘭下面起密封作用的艙孔，通過(guò)這個(gè)艙孔操作人員和井口設(shè)備可以進(jìn)入水下井口艙進(jìn)行工作。一般水下井口艙的容積可以容納二、三個(gè)人舒適地工作。通常水下井口艙內(nèi)在無(wú)人狀態(tài)下是充滿氮?dú)獾?，需要操作人員進(jìn)入時(shí)，必須排出氮?dú)獠⒊淙肟諝?。?duì)于干式采油樹(shù)這種操作形式，水下井口艙和服務(wù)艙應(yīng)配有幾套生命維護(hù)系統(tǒng)，包括供氧系統(tǒng)、連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)及獨(dú)立的安全系統(tǒng)。由于干式采油樹(shù)對(duì)操作人員存在潛在的危險(xiǎn)，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備儀器繁多，因此技術(shù)難度較大、成本高，逐漸為其它形式的采油樹(shù)代替。干濕式水下采油樹(shù)：干濕式水下采油樹(shù)的特點(diǎn)是可以干濕轉(zhuǎn)換，當(dāng)正常生產(chǎn)時(shí)，采油樹(shù)呈濕式狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)行維修時(shí)，由一個(gè)服務(wù)艙與水下采油樹(shù)連接，排空海水，使其變成常溫常壓的干式采油樹(shù)。干濕式采油樹(shù)主要由低壓外殼、水下生產(chǎn)設(shè)備、輸油管連接器和干濕式轉(zhuǎn)換接頭組成。低壓外殼是一個(gè)按照ASME規(guī)范設(shè)計(jì)的外壓容器，其上部開(kāi)孔，當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)干式環(huán)境時(shí)，其配合環(huán)與干濕式轉(zhuǎn)換接頭相接，形成封閉的容器；干濕樹(shù)轉(zhuǎn)換接頭的外型是一個(gè)錐型外殼，操作時(shí)，底部與低壓外殼的配合環(huán)連接，頂部與潛水服務(wù)艙連接，以后的工作方式基本和干式采油樹(shù)相同。 沉箱式水下采油樹(shù)：沉箱式采油樹(shù)也稱插入式水下采油樹(shù)，是把整個(gè)采油樹(shù)包括主閥、連接器和水下井口全部置于海床以下9.115.2m深的導(dǎo)管內(nèi)，在海床上的部分很矮，一般高于海床2.14.6m，而常規(guī)水下采油樹(shù)高于海床10.7m左右，這樣采油樹(shù)受外界沖擊造成損壞的機(jī)會(huì)就大大減少。沉箱式水下采油樹(shù)分為上下兩部分，上部主要包括采油樹(shù)下入系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、永久導(dǎo)向基礎(chǔ)、出油管線及閥門、采油樹(shù)帽、輸油管線連接器和采油樹(shù)保護(hù)罩等。下部采油樹(shù)包括主閥、連接器和水下井口等。但是沉箱式水下采油樹(shù)的最大缺點(diǎn)是價(jià)格高于一般的濕式采油樹(shù)40%左右，并且不能顯示出比常規(guī)濕式水下采油樹(shù)更突出的特點(diǎn)及廣泛的適用性，使其應(yīng)用受到一定的限制。濕式水下采油樹(shù)：我們現(xiàn)在最常用的水下采油樹(shù)形式則是濕式采油樹(shù)，即采油樹(shù)完全暴露在海水中。因?yàn)榻饘俨牧戏篮Ｋg的性能、遙控裝置的發(fā)展以及水下作業(yè)的水平越來(lái)越先進(jìn)，而這種形式又是幾種不同類型的采油樹(shù)中相對(duì)簡(jiǎn)單的，因此就逐漸為石油公司所選用，在本文中我們也就主要介紹這種形式的水下采油樹(shù)。所有的濕式水下采油樹(shù)的結(jié)構(gòu)、基本部件及其功能都是相同的，這些部件主要有采油樹(shù)體、水下井口、采油樹(shù)與井口連接器、采油樹(shù)與海底管線連接器、采油樹(shù)閥件、永久導(dǎo)向基礎(chǔ)、采油樹(shù)內(nèi)外帽、控制系統(tǒng)等。20世紀(jì)6080年代期間，水下采油樹(shù)主要采用立式結(jié)構(gòu)（區(qū)別于后來(lái)的臥式結(jié)構(gòu)），該名稱緣于采油樹(shù)油管空間的三個(gè)主要閥門（生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥及井下安全閥）安置在一條垂直的線上。而20世紀(jì)90年代的最新技術(shù)是采用臥式采油樹(shù)，其樹(shù)體為整體加工的圓筒，生產(chǎn)主閥和生產(chǎn)翼閥均在樹(shù)體外面，成水平排列，因而稱為臥式。打開(kāi)樹(shù)帽，可以將油管及電潛泵直接提出油井，可以不挪動(dòng)采油樹(shù)，大量節(jié)省了時(shí)間，使修井變得簡(jiǎn)單易行。在使用立式采油樹(shù)的水下生產(chǎn)系統(tǒng)中，如果修井就必須將水下采油樹(shù)移開(kāi)，露出井口才可以進(jìn)行修井，操作比較困難且需較長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)。兩相比較，新的臥式采油樹(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。 圖1-2-20 水下管匯中心2）水下管匯中心（UMC）水下管匯中心（見(jiàn)圖1-2-20）也是水下生產(chǎn)系統(tǒng)的一種主要設(shè)備，其功能與一座固定平臺(tái)相似，可在惡劣海區(qū)和深海區(qū)安全可靠地進(jìn)行油氣田開(kāi)發(fā)，也可與浮式生產(chǎn)系統(tǒng)配合開(kāi)發(fā)邊際油田，及對(duì)遠(yuǎn)離中心平臺(tái)的衛(wèi)星油田進(jìn)行開(kāi)發(fā)。水下管匯中心主要具有以下功能：可通過(guò)底盤鉆海底叢式井和連接衛(wèi)星井；匯集和控制底盤井和衛(wèi)星井產(chǎn)出的井液，通過(guò)海底管線輸往附近的平臺(tái)進(jìn)行油氣處理；將來(lái)自附近平臺(tái)經(jīng)過(guò)處理的海水注入注水井中，保持地層壓力；輸送來(lái)自水面的氣體至各井口，實(shí)現(xiàn)氣舉；從上部設(shè)施通過(guò) UMC向各井泵送TFL(Through Flow Line) 工具；向各井注入化學(xué)藥劑；通過(guò)管匯對(duì)單井的產(chǎn)液特性進(jìn)行測(cè)試和計(jì)量；實(shí)現(xiàn)從平臺(tái)進(jìn)行的遙控操作等。水下管匯中心主要由以下部分組成：底盤：底盤一般主要由大管徑制成的結(jié)構(gòu)框架組成，一方面為UMC下入海底提供浮力，另一方面也是鉆井導(dǎo)向和設(shè)備支撐基座及其保護(hù)架。管匯系統(tǒng)和保護(hù)蓋：從底盤井和衛(wèi)星井產(chǎn)出的井液，在管匯聚集后通過(guò)海底管線輸往平臺(tái)，平臺(tái)上經(jīng)過(guò)處理的海水經(jīng)管匯分配至各注水井，除此之外，管匯系統(tǒng)還具備油水井測(cè)試、壓井、化學(xué)藥劑注入、修井時(shí)的通道及管線清洗等功能。管匯根據(jù)油田不同的生產(chǎn)要求配置一定數(shù)量的管線，分別負(fù)責(zé)井液的測(cè)試和計(jì)量、注水分配、化學(xué)藥劑注入及修井等?？刂聘飨到y(tǒng)通往各單井的閥門組沿相應(yīng)的管線布置。電液控制與分配系統(tǒng)：控制系統(tǒng)設(shè)備是永久性地安裝在水下管匯中心的結(jié)構(gòu)上的，易損壞的控制系統(tǒng)電液元件安裝于可取式控制模塊中，該控制模塊可以是一個(gè)閥門組，控制模塊的安裝位置使ROV（水下機(jī)器人）可以很方便的進(jìn)行維修和操作。由于電液分配系統(tǒng)的不可替換和不易維修，一般都會(huì)留出較大的余量。 液壓儲(chǔ)能裝置：液壓儲(chǔ)能裝置與供液設(shè)備和回路管線相連接，以提供液壓儲(chǔ)能防止回壓的過(guò)分波動(dòng)，且當(dāng)平臺(tái)上的液壓泵出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，儲(chǔ)能器至少在24小時(shí)（或一定時(shí)間內(nèi)）可維持足夠的液體壓力使管匯正常工作?；瘜W(xué)藥劑注入裝置。ROV軌道：為便于維修，可以用ROV拆卸水下管匯中心和控制系統(tǒng)的所用組件，因此在各閥門組和控制系統(tǒng)模塊旁設(shè)置了ROV作業(yè)軌道（沿軌道兩邊布置），軌道置于水下管匯中心的中部， ROV將從作業(yè)船釋放下來(lái)并沿此軌道到達(dá)工作位置。連接衛(wèi)星井輸油管線和控制管線用的“側(cè)緣”：衛(wèi)星井到管匯中心的輸油管線和控制管線用的連接設(shè)備，沿著底盤結(jié)構(gòu)的每一側(cè)分布。在入口端，輸油管線與安裝在四邊的相配連接件相連，控制管線和液壓管線也連接在相應(yīng)的四邊上。通往管匯中心的輸油管線和控制管線在鉆井船上用遙控操作工具拉入或連接，操作工具一般用鉆桿下入，采用液壓驅(qū)動(dòng)方式完成拉入和鎖定動(dòng)作。前緣：水下管匯中心的前緣用來(lái)把輸油管線、控制管線、液壓管線和化學(xué)藥劑注入管線與平臺(tái)連接起來(lái)。前緣上還包括其余的供電管線、通訊電纜、液壓管線、化學(xué)藥劑注入軟管束、TFL服務(wù)管線等。（2）水下設(shè)備的控制系統(tǒng)水下設(shè)備的控制系統(tǒng)一般安裝在附近水面的設(shè)施上，如半潛式鉆井船、FPSO等浮式生產(chǎn)系統(tǒng)，并通過(guò)海底管纜對(duì)水下設(shè)備進(jìn)行遙控操作。控制系統(tǒng)的主要功能是：對(duì)水下設(shè)備的各種閥門進(jìn)行遙控操作；對(duì)水下設(shè)備的各種傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水下控制系統(tǒng)的控制方式為：直接液壓控制；導(dǎo)向液壓控制；程序液壓控制；電動(dòng)液壓控制；復(fù)合控制。選擇不同的控制系統(tǒng)的因素很多，如距離、水深、井?dāng)?shù)和控制功能等。但關(guān)鍵因素是簡(jiǎn)單可靠、靈活和安全。（3）水下生產(chǎn)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn) 使用水下采油方法，有利于實(shí)現(xiàn)早期開(kāi)發(fā)。這樣，在發(fā)現(xiàn)油田之后一至二年內(nèi)，便能開(kāi)始實(shí)際生產(chǎn)，從而大大縮短了常規(guī)的發(fā)現(xiàn)油田到投產(chǎn)之間的時(shí)間?？沙浞值乩靡雁@探井和評(píng)價(jià)井來(lái)采油，使其不至于白白放棄，即便有些探邊井打到油區(qū)之外，也可以用它們來(lái)注水。油層深度較淺的油田，在平臺(tái)控制范圍以外地區(qū)，可以用水下采油樹(shù)開(kāi)采并回接到平臺(tái)上。水下采油系統(tǒng)由于花費(fèi)較少，尤其是在井?dāng)?shù)較少和深水地區(qū)，投資相對(duì)其它系統(tǒng)節(jié)省顯著。因此能使一些效益不好的邊際油田得以開(kāi)發(fā)。有些水下采油系統(tǒng)可從海底直接采油、采氣而不需建采油平臺(tái)。這種情況下不僅節(jié)約資金，對(duì)采油設(shè)施避免水面狂風(fēng)惡浪和冰的影響也有一定意義。開(kāi)發(fā)后期，當(dāng)平臺(tái)井位已滿情況下，為了提高采收率而補(bǔ)打的加密井，可用水下采油樹(shù)開(kāi)采，并回接到平臺(tái)上。開(kāi)采結(jié)束后，水下裝置可以輕易而且經(jīng)濟(jì)地打撈上來(lái)，一則節(jié)省了平臺(tái)拆除所需的大量金錢，二則有些設(shè)備還可重復(fù)使用。在一些極端條件下，如水深超過(guò)900m，以及北冰洋的酷寒條件等情況下，水下采油一般都能獲得成功。目前，水下技術(shù)日趨成熟，并已在全世界得到普遍應(yīng)用。4、海上其它新型生產(chǎn)設(shè)施 為降低成本，各國(guó)對(duì)海上生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行了優(yōu)化和簡(jiǎn)化，比較典型的是海上輕型平臺(tái)和筒形基礎(chǔ)平臺(tái)。（1）海上輕型平臺(tái)輕型平臺(tái)是國(guó)外在油價(jià)長(zhǎng)期低迷、整裝海上油田多進(jìn)入中后期、而邊際油田日益增多等海域中得到成功應(yīng)用。輕型平臺(tái)有單腿、兩腿和三腿結(jié)構(gòu)型式。單腿輕型平臺(tái)有別于傳統(tǒng)導(dǎo)管架平臺(tái)的最大特點(diǎn)，在于它多采用單腿柱型式并輔以水下圖1-2-21 簡(jiǎn)易井口平臺(tái)臺(tái)的斜撐，從而大大減少了平臺(tái)腿柱和樁的用鋼量和海上施工量，相應(yīng)地使平臺(tái)造價(jià)為之降低。單腿柱的平臺(tái)結(jié)構(gòu)有兩種基本類型：一類是以鉆井的隔水導(dǎo)管作為腿柱，再在水下加設(shè)斜撐而構(gòu)成平臺(tái)的下部結(jié)構(gòu)，斜撐的方式可據(jù)具體情況和應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)而有多種，如2撐、3撐、4