Stones油田是一座超深水、超深層、低滲、高溫高壓、鹽下油田;
Stones油田是世界水深最深的獨立開發(fā)油氣田;
油田中的Turritella FPSO是世界上作業(yè)水深最深的浮式生產(chǎn)設(shè)施;
FPSO上的單點浮筒是世界上最大的可解脫單點浮筒;
FPSO懸掛的立管是世界上作業(yè)水深最深的剛懸鏈立管;
Stones油田的順利投產(chǎn)開拓了人類海洋油氣開發(fā)的新深度~~
一、氣田概述
Stones油田位于美國墨西哥灣中部海域Walker Ridge區(qū)域,WR508區(qū)塊,距美國新奧爾良市322km,平均水深2919m,油藏平均埋深約6000m(水面以下)。Shell為油田作業(yè)者,獨立擁有油田的全部開發(fā)權(quán)益。
Shell 100% 英荷殼牌石油公司
油田預(yù)計凝析油2P儲量2億桶,天然氣2P 儲量50bcf。
二、開發(fā)歷程
2005年4月,Shell獲得油氣發(fā)現(xiàn);
2012年3月,Shell與SBM簽訂合作框架協(xié)議,SBM將為Shell提供一座中型FPSO租用及運維合同;
2013年5月,項目通過FID(最終投資決定)
2013年5月,F(xiàn)MC Technologies獲得水下采油樹及管匯供貨合同;
2013年6月,目標(biāo)油輪抵達新加坡吉寶船廠,改造施工開始;
2013年7月,SBM獲得為期10年的FPSO運營總包合同;
2013年8月,Technip獲得油田DC1與FPSO之間的海管及立管的EPCI合同;
2013年9月,Keppel Shipyard Ltd獲得FPSO改造合同;
2015年7月,SBM以5.9億美金將TurritellaFPSO 45%的權(quán)益出售給Mitsubishi (30%) 和NYK Line (15%);
2015年8月,OneSubsea獲得水下泵及控制模塊合同
2015年10月,Technip獲得兩個鉆井中心之間的海管、管線終端及樁基的EPCI合同。
2015年11月,Turritella FPSO完成改造,駛離新加坡吉寶船廠;
2016年1月,Turritella FPSO抵達油田所在海域;
2016年9月,Turritella FPSO投產(chǎn);
2017年7月,Shell宣布以10億美金收購Turritella FPSO。
三、工程模式
油田采用“FPSO+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”的工程模式進行開發(fā)。
油田產(chǎn)出原油經(jīng)水下管匯流經(jīng)海管立管匯集到FPSO進行處理,合格原油經(jīng)穿梭油輪輸送到德克薩斯和路易斯安娜的煉廠,合格天然氣經(jīng)8寸天然氣外輸管線接入附近35千米處的已建天然氣主管線(Enbridge WRGS)上岸。
四、主要設(shè)施
主要生產(chǎn)設(shè)施包括:
◆ FPSO:1艘;
◆ 水下生產(chǎn)系統(tǒng):2個管匯,8棵采油樹等;
◆ 生產(chǎn)外輸管線:2根生產(chǎn)管及立管,2根臍帶纜等。
五、蛋糕分配
1. 鉆井
由Transocean和Noble Drilling獲得。
2. FPSO
SBM負(fù)責(zé)FPSO的設(shè)計、采辦、建造和運維;
新加坡吉寶船廠負(fù)責(zé)Turritella FPSO船體、浮筒及內(nèi)轉(zhuǎn)塔建造和總裝;
Exterran Offshore Pte Ltd和Dyna-Mac船廠負(fù)責(zé)上部模塊建造;
Heerema MarineContractors負(fù)責(zé)單點系統(tǒng)的海上運輸和安裝。
3. 水下生產(chǎn)系統(tǒng)
FMC Technologies提供水下采油樹+管匯;
Oceaneering提供臍帶纜;
Subsea 7負(fù)責(zé)臍帶纜安裝;
OneSubsea提供水下泵及控制模塊。
4. 水下管線
Technip提供生產(chǎn)海管、立管及管線終端(PLET);
Technip負(fù)責(zé)生產(chǎn)海管、外輸管線及生產(chǎn)立管的安裝。
六、工程設(shè)施簡述
1、FPSO
(1)船體
由服役10年(2003年服役)的蘇伊士級油輪改造而成。
§ 主尺度(長×寬) 274m×48 m
§ 載重量 16萬噸
§ 油處理能力 2.5萬方/年
§ 氣處理能力 4200萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/年
§ 油存儲能力 12.7萬方
(2)上部模塊
FPSO上部包括油氣分離系統(tǒng)、氣體處理及壓縮系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、電站系統(tǒng)、單點系統(tǒng)等共18個模塊。
(2)系泊系統(tǒng)
采用可解脫單點系泊系統(tǒng),單點直徑25m,高25m,重3150噸,是世界上最大的可解脫單點。
§ 3×3內(nèi)單點系泊,每根系泊纜由“鏈-聚酯纜-鏈”組成;
§ 3×3吸力樁錨,直徑10m,長度20~30m,重量140~180噸。
FPSO在新加坡吉寶船廠完成完成。2013年6月,開始改造,2015年11月完成所有改造及碼頭安裝調(diào)試工作,歷時總計29個月。
2.海管立管
項目設(shè)置4條生產(chǎn)海管、1條外輸海管。生產(chǎn)海管主要用于將采出油氣輸送至FPSO,外輸氣管將處理后的天然氣外輸?shù)酵廨敼芫W(wǎng)。
項目設(shè)置2條生產(chǎn)立管、1條外輸立管、預(yù)留兩條立管空間。油田第一次在可解脫單點上使用懶波形鋼懸鏈立管(Steel Lazy Wave Riser簡稱SLWR)。由于FPSO運動性能較半潛式生產(chǎn)平臺、張力腿平臺(TLP)、單立柱平臺(SPAR)差,鋼懸鏈立管(SCR)難以滿足疲勞要求,單點系泊FPSO一般采用柔性立管。目前,在生產(chǎn)項目中,柔性立管作業(yè)的最大水深為2140m(巴西Lula油田9寸立管),最大壓力為69MPa(墨西哥灣Thunder Horse油田7.5寸立管),最高溫度為130°(巴西Lula油田6寸立管)。Stones項目高溫高壓的油藏特性((溫度120℃-140℃;壓力:18900 psi ~19800psi))超出了柔性立管在業(yè)界應(yīng)用范圍,為項目的實施帶來了新的挑戰(zhàn)。Stones項目采用SLWR,通過把常規(guī)的懶波形設(shè)計創(chuàng)新用于可解脫單點,為油田的開發(fā)提供了經(jīng)濟可靠的解決方案。油田所處區(qū)域洋流比較大,為了減輕立管的疲勞損傷,設(shè)計考慮加裝渦激震蕩抑制裝置。
3.水下生產(chǎn)系統(tǒng)
(1)水下管匯
油田設(shè)置2座8槽生產(chǎn)管匯,分別安裝在兩個鉆井中心。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,鉆井中心1處的管匯基礎(chǔ)采用吸力樁,鉆井中心2處的管匯基礎(chǔ)采用防沉墊。
(2)采油樹
油田采用Shell規(guī)定的加強型深水立式采油樹(Enhanced Vertical Deepwater Tree簡稱EVDT),共8棵。在以往項目中,Shell聯(lián)合FMC開展了可適應(yīng)高溫高壓的EVDT研制,并形成了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對Stones項目開發(fā)創(chuàng)造了條件。
(3)臍帶纜
油田采用2根高壓電動液壓臍帶纜和1根靜態(tài)臍帶纜,高壓臍帶纜用于連接FPSO和鉆井中心1,靜態(tài)電纜用于連接兩個鉆井中心(如表5所示)。為了減輕立管的疲勞損傷,臍帶纜采用緩波形構(gòu)型。
七、小編評述
小編在此拋出關(guān)于這個項目的幾點看法,供大家參考討論。
1、運用成熟開發(fā)模式,減少項目開發(fā)的不確定性
Shell是全球最早使用FPSO進行油氣田開發(fā)的油公司,目前在全球擁有7座FPSO在役。TurritellaFPSO是Shell在美國墨西哥灣海域的第一座FPSO,也是美國墨西哥灣進行油氣開發(fā)的第二座FPSO。
美國墨西哥灣的第一座FPSO用于Chinook&Cascade油田開發(fā),2012年投產(chǎn),巴西國油為作業(yè)者。Chinook&Cascade油田平均水深2500m,位于Stones油田的東北部(如圖8.1-1所示),項目采用“FPSO+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”的工程模式,F(xiàn)PSO采用可解脫單點。Chinook&Cascade項目的實施為Stones項目選用FPSO積累了寶貴的經(jīng)驗。
利用“FPSO+水下生產(chǎn)系統(tǒng)”的工程模式可以減少新建管線,縮短項目建設(shè)工期。Stones油田從FID到投產(chǎn)歷時3年,附近的Jack/st.Malo油田從FID到投產(chǎn)歷時4年。
(2)通過模型試驗反復(fù)驗證優(yōu)化,將風(fēng)險消滅于源頭
Turritella FPSO平均作業(yè)水深2919m,浮體與立管、系泊纜之間的水動力關(guān)系復(fù)雜。為了充分驗證FPSO、系泊系統(tǒng)及管纜的水動力性能及力學(xué)性能,項目從FEED階段開展了大量數(shù)值分析,并開展了8組模型試驗對關(guān)鍵問題逐一進行分析驗證:
單點水池模型試驗3組,包括,單點選型實驗(選擇多種單點型式進行了對比實驗);FPSO、單點及系泊系統(tǒng)耦合實驗(驗證系統(tǒng)的水動力性能);優(yōu)化驗證實驗(驗證系統(tǒng)在優(yōu)化設(shè)計后的特殊問題)。
FPSO模型試驗3組,包括:水動力性能試驗(驗證甲板上浪);風(fēng)洞試驗(獲得風(fēng)力和流力系數(shù));拖曳水池實驗(驗證拖航操船性能)。
轉(zhuǎn)塔水池模型實驗2組,包括:載荷驗證實驗(測試、驗證轉(zhuǎn)塔的受力);轉(zhuǎn)塔星形架下放式樣(指導(dǎo)安裝作業(yè))。
常規(guī)FPSO項目一般只要求開展風(fēng)洞試驗和風(fēng)浪流耦合實驗各1組。Turritella FPSO項目通過3組風(fēng)浪流水池實驗開展了深水單點選型,系統(tǒng)總體設(shè)計優(yōu)化及性能驗證工作,充分優(yōu)化驗證了系統(tǒng)的總體性能;通過3組模型試驗獲得了準(zhǔn)確的風(fēng)力及流力系數(shù),檢驗了FPSO在撤離工況下的操縱性;通過2組轉(zhuǎn)塔水池模型實驗提前測試單點在解脫及安裝過程中力學(xué)特性,指導(dǎo)了后期海上安裝作業(yè)。項目將可能的風(fēng)險在水池中提前進行模擬并解決,值得我們借鑒和參考。
(3)選用常規(guī)技術(shù)應(yīng)對惡劣環(huán)境條件,采用新技術(shù)降低費用
Turritella FPSO處于墨西哥灣中部海域,平均作業(yè)水深2919m,環(huán)境條件惡劣,颶風(fēng)頻發(fā),出于安全考慮,Shell決定采用比較常規(guī)的可解脫單點系泊方案,F(xiàn)PSO可抵御100年一遇冬季風(fēng)暴,在遇到颶風(fēng)時撤離。隨水深變大,立管垂向載荷將大幅增加,可解脫單點方案對水深極為敏感,若用常規(guī)立管設(shè)計方案,立管載荷將對可解脫單點的設(shè)計帶來極大挑戰(zhàn)。Stones項目超深水、高溫、高壓的油藏特點超出了現(xiàn)有柔性立管的應(yīng)用范圍。Shell創(chuàng)新性的采用懶波形鋼質(zhì)立管方案,該方案一方面增強了立管對環(huán)境荷載和FPSO運動的適應(yīng)性,還縮減了項目開發(fā)投資,降低了項目執(zhí)行風(fēng)險。
(4)靈活運用合作模式轉(zhuǎn)移前期風(fēng)險
FPSO運營采用“先租用后買斷”的模式。項目前期采用租賃方式,與SBM簽訂為期10年的FPSO租賃合同,由SBM融資、建造、運營FPSO。投產(chǎn)半年后,Shell買斷FPSO的所有權(quán),自己持有FPSO所有權(quán)益。由于超深水油田開發(fā)存在很大的不確定性,項目前期采用租賃方案可以有效降低項目執(zhí)行風(fēng)險及分?jǐn)傌攧?wù)壓力。待油田投產(chǎn)后,根據(jù)開發(fā)情況及對油藏數(shù)據(jù)的認(rèn)識適時買斷,可以增強對周邊油氣田未來接入方面的靈活性,保證油田開發(fā)效益最大化。此模式可以用于我國邊際油氣田開發(fā)。
(5)邊開發(fā)邊優(yōu)化,穩(wěn)步推進油田開發(fā)
項目前期計劃通過一個鉆井中心實現(xiàn)鉆井作業(yè)和油氣生產(chǎn)。由于地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜(油藏位于鹽下),前期鉆井作業(yè)過程中遭遇地層結(jié)構(gòu)問題而停鉆,項目重新設(shè)計開發(fā)方案,在相距1500m處設(shè)置第二個鉆井中心。油田開發(fā)分兩期,一期開發(fā)又分前期1a和后期1b,2016~2019年每年投產(chǎn)2口井,邊開發(fā)邊總結(jié),后投產(chǎn)井的設(shè)計可根據(jù)投產(chǎn)井參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整,方便應(yīng)對突發(fā)情況,降低油田開發(fā)風(fēng)險。附近的Chinook和Cascade油田在投產(chǎn)前預(yù)測為大型油田,投產(chǎn)后單井衰減快,使得油田后期開發(fā)比較被
八、深度思考
Stones項目進一步拓展了人類海洋油氣開發(fā)疆域,創(chuàng)造了多項業(yè)內(nèi)第一。項目的順利實施,是業(yè)界先進技術(shù)和Shell高超管理智慧的結(jié)晶。項目調(diào)動了國際一流承包商聯(lián)合開展攻關(guān),包括鉆井巨頭Transocean、FPSO營運巨頭SBM、FPSO建造巨頭Keeple、立管建造及安裝巨頭Technip、水下設(shè)備巨頭FMC等。項目運行過程中,Shell對各類新技術(shù)進行了充分驗證,降低了項目執(zhí)行的不確定性。項目開發(fā)過程采用邊開發(fā)邊優(yōu)化,避免了由于認(rèn)識不足造成的執(zhí)行風(fēng)險。項目開發(fā)經(jīng)驗值得學(xué)習(xí)和借鑒。
以“人”為鑒可以知得失,以“項目”為鑒可以知利弊,而做出最優(yōu)的選擇。僅以此分享給從事海洋油氣開發(fā)的仁人志士,期待國內(nèi)深水油氣的開發(fā)穩(wěn)步向前。
個人觀點,只做拋磚引玉,難免偏頗,歡迎大家留言補充。
歡迎大家轉(zhuǎn)發(fā)、轉(zhuǎn)載,如有需求可以留言開通白名單。
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本文由“藍色大地”發(fā)布,2018年12月22日。