在勘探、油藏地质评价和可行性方案研究基础上,经过建立油藏地质模型,筛选各种油藏开发方案和钻完井方案,研究满足油藏开发方案要求的各种工程模式,针对各种可能的方案开展技术、安全和经济性评价,通过综合研究筛选出最优的开发方案,然后进入概念设计、环境安全经济评价、基本设计、详细设计、建造、安装和调试、投产、废弃等阶段。
随着海上,特别是深海发现众多大型油气田,海上油气开发得到迅速发展。海上油气,尤其是深海油气开发具有更高的技术和经济风险,深海油气开发基本特征为海洋环境恶劣,离岸远,水深增加使平台负荷增大,平台类型多种多样,钻井难度大、费用高,海上施工难度大、费用高、风险大,油井产量高。
海上油气田开发模式根据采油方式不同可以分为干式采油、湿式采油和干湿组合式采油3种。
采油树置于水面以上甲板,钻井、固井、完井和修井等井口作业均可在甲板进行。井口布置相对集中,平台甲板为了容纳水上采油树的井槽需要足够大的甲板面积,其大小取决于井数和井间距,上部设备只能布置在井区周围,甲板设置大量的生产管汇和可滑移的钻机或修井机,因此甲板面积需求较大。
采油树置于海底或水中,钻井、固井、完井和修井等井口作业需要在水中进行。水下井口分散布置,平台需要设置立管、水下防喷器和水下采油树通过的月池,立管和防喷器的操作及存放需要较大的甲板,但管汇集成在水下,钻机或修井机固定,所以甲板面积相对较小。
干式采油和湿式采油联合应用,如果地质油藏分布呈集中和分散的双重特性,一般需要采用干、湿组合采油模式。
影响海上油气田开发模式的因素主要体现在油气田开发条件和要求、平台特点要求和平台功能要求3个方面。
①油气藏特征。油气藏的集中或分散、油气藏以油为主还是以气为主均是油气田开发模式的首要考虑因素。集中的油气藏一般采用丛式开发井方式,分散的油气藏可考虑水下井口回接方式;油田开发需要考虑原油储存和外输方式,气田开发更适合采用水下井口开发方式。②油气产量。可采油气量决定生产设施的规模,可采油气量小可采用水下设施回接到附近平台的工程模式,边际油气田可采用小型平台开发。③水文环境条件。环境条件决定一些平台类型的选用,恶劣的环境会引起浮式平台的运动影响过大。④水深。直接影响平台类型的选择、平台的技术可行性和工程费用,同时对系泊和立管系统的选择有重要影响。⑤油田离岸距离。油气田离岸距离影响到总体开发方案,离岸近可能考虑采用海底管道外输上岸方式开发,离岸远可能考虑全海式开发方式。⑥有无现有依托设施。充分利用海上现有工程设施是最具经济效益的开发模式,如果具有依托条件,应优先考虑依托开发模式。⑦开发井布置及数量。开发井的布置方式(分布或丛式)将影响开发工程的钻井和工程设施的方案,距离较远的分布式油藏构造可考虑采用水下井口设施开发,井数较多的丛式开发井布置可采用干式采油平台开发,而开发井的数量影响到平台的规模。⑧修井作业频率。修井作业频率高时一般采用干式采油树,修井作业频率低时,一般采用湿式采油树,干式采油和湿式采油会影响到平台的选择和平台设施的配置。⑨作业人员的安全风险。人员安全风险随模式不同有所差异,不同的平台形式有不同的安全风险,平台应具备适当的完整性和破损稳性的冗余度,以及足够的疲劳强度和性能良好的结构韧性。
海上油气田开发方案中最主要的设施,应依据各类平台的特点和适应性,选择合理的平台类型。
为实现钻井、生产和外输等作业要求,平台必须满足必要的功能要求。
不同的采油方式需要依托不同的工程设施,不同的工程设施与采油方式相结合组成了各种海上油气田开发模式。