原油外输方式比选

外输方式比选研究

1.本平台特点及原油外输参数

1.1海域环境特点

本平台主要作业区域为南海北部湾，作业水深可达40～50m，风、浪、流等环境载荷较为复杂，且比较大（参照中海石油基地集团采油服务公司湛江文昌分公司为“自安装试采平台”提供的《南海北部湾海域自安装平台设计参数》）。

1.2平台穿梭油轮系泊特点

本平台采用三系泊点两点系泊，在不同的海流方向及风向条件下，选取不同的系泊点进行系泊，从而导致原油外输距离及外输角度变化较大。

1.3平台原油存储及外输特点

本平台采用舱室储油，储油量大大增加，最大设计储油量为5000m3。原油外输能力要求约为400m3/h×2，所需的外输油直径约为400mm，外输过程中，油管内原油产生的载荷较大。

2.几种原油外输方式

2.1分支承输油臂外输

为保证在较复杂条件下满足原油外输作业要求，常采用的输油方式有分支撑结构单/双管输油臂。

分支撑单管输油臂（如图1-a），其特点是支撑系统与工艺管线相互独立，输油臂的重量及载荷由支承机构来承担，工艺管线及旋转接头基本不承受外载，因此，旋转接头负荷小，运转寿命长。内外臂共用一配重系统，分支撑单管输油臂结构紧凑，适用于较大吨位船舶、所需输油臂臂长较长时的装卸作业。

分支撑双管输油臂（如图1-b），其特点是在分支撑单管输油臂的基础上，装有另一管线，一般为回气管线（气相管），气相管与液相管同步动作。其与分支撑单管输油臂相比较，具有更大的输油能力，作业半径相应增大，可达20m。

但是，其受到环境条件的影响较大，在较复杂、恶劣的环境条件下作业时，其输油距离及输油能力将会大大降低。

图1-a分支撑单管输油臂图1-b分支撑双管输油臂

2.2软管外输

此种原油外输（图2）方式常采用外输滚筒+软管组合，原油外输过程中，软管被放出连接平台外输装置与穿梭油轮原油接收装置实现原油外输。原油外输完毕，通过滚筒回收软管。其特点是：原油外输距离较大，并且受穿梭油轮系泊影响较小。但是其受到较大的波、流力，软管使用寿命较短，软管价格较高，增加成本。

图2 软管外输方式

2.3桁架输油臂外输

桁架输油臂外输（图3、4）方案，采用可回转的桁架输油臂结构，其由支撑立柱、内悬臂、配重、悬臂、定位装置及外输管等组成。其特点是：与常规输油臂相比，结构强度大，能够满足更恶劣环境条件的要求。钻井平台输油臂可以实现远距离、高落差与槽船之间传输液体，最大输油距离可达40m。悬臂可以压缩或伸长，外输时，最大高度落差可达40m，同时能够实现穿梭油轮在起伏、摇摆的状态下正常作业；原油外输完毕，悬臂能够回收复位，作业流程简便。由于悬臂架构强度大，可实现多条管线同时外输（图中所示为双管线），提高原油外输的效率。

但是，此种原油外输方式需要根据原油外输要求，对穿梭油轮作适当的结构改造：即增加船端定位器及相应的原油集管。

图3 桁架输油臂

图4 桁架输油臂外输

2.4悬挂式软管外输

悬挂式软管输油方式（图4）是目前海军舰船重要的补给方式，其包含输油软管、悬挂钢丝绳，钢丝绳张紧装置、油管及钢丝绳回收装置、油管悬挂架等。其中，悬挂钢丝绳连接于平台及穿梭油轮之间，用于悬挂输油管线；张紧装置用于拉紧钢丝绳；油管悬挂架用于油管回收后悬挂油管，同时在平台及穿梭油轮之间形成高程差，便于原油的外输。原油外输时，首先张紧钢丝绳，然后沿钢丝绳悬挂油管，实现原油外输。

其特点是：原油外输能力受环境条件影响较小，外输距离大，且不受穿梭油轮系泊位置及角度的影响。

图5 悬挂式软管外输

3.几种原油外输方式对比

本平台原油外输方式的选择主要从以下角度进行考虑：

1）技术可靠性：海上油(气)田工程与陆地隔离，在海域内独立生存。为此，选择外输方式首先要考虑其技术成熟性，所选择原动机在技术上必须是大批量生产的成熟和可靠的方式。分支承输油臂、软管及悬挂软管均已在实际工程中得到应用，具有较成熟的技术。桁架式输油臂尽管目前应用较少，但其为吊机的改进结构，吊机已在工程中得到广泛的应用，技术相当成熟，具有可靠的性能。

2）经济型：其主要从初始投资、运行经济性以及维护费用角度进行考虑。软管+滚筒输油方式，选用性能较好的国外软管产品，成本价格大约在400万人民币左右，但是，由于容易被破坏，后期的维修及更换成本较高。桁架式输油臂价格大约350-400万人民币，其维护较为方便，整体大修周期较长，而且可以采用国内产品，后期维护

成本容易控制。

3）环境适应能力：软管、分支承油臂输油方式受到环境的影响较大，在南海较复杂的环境条件下，分支承输油臂的输油能力受到很大的影响，而软管受到海流、海浪的载荷较大，容易被破坏。

4）原油外输能力：由于本平台原油外输能力要求较高（约800m3/h），同时，原油外输的距离较远。其中软管及桁架输油臂的作业半径可以达到30-40m，且其较容易实现1000m3/h的输油能力，传统的方分支撑输油臂在保证输油能力及克服环境条件影响前提下，外输距离一般不超过20m；在较长距离外输时，多做输气用。

5）作业方便性：软管、悬挂软管日常维护工作量较大，且操作较为复杂，对操作者的技术水平要求较高。同时，悬挂软管需要增加软管挂架、张紧装置等，增加了平台或穿梭油轮的改造量。而桁架输油臂日常维护量相对较小，且其操作类似于吊机的操作，可以通过对吊机司机稍加培训实现维护及操作。

4.综合比选结果

表1：外输方式比选表

通过对上述输油方式的比选，建议采用桁架输油臂方式作为本平台原油的外输方案。