基于灰色关联的深水浮式油气开发平台选择.pdf

2 0 1 3年 1 2月 石油勘探与开发 PETRO LEU M EX PLOR r I oN A N D D EV ELoPM ENT Vd1 ．40 No． 6 7 43 文 章编 号 1 0 0 0 - 0 7 4 7 2 0 1 3 0 6 ． 0 7 4 3 ． 0 4 DO I 1 0 ． 1 1 6 9 8 ／ P E D． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 1 5 基于灰色关联 的深水浮式油气开发平台选择 毛东风 ，段梦兰 一，李新仲 3 ，苏君威 ，王莹莹 1 ．中国石油大学 北京海洋油气研究中心；2 ．国家安全生产监督管理总局油气安全X - 程技术研究中心；3 ．中海油研究总院 基金项 目国家科技重 大专项 “ 大型油 气田及煤层 气开发 ” 2 0 0 8 Z X0 5 0 3 0 0 5 ． 1 1 摘要为 了选择特定深水条件下合适的油气钻采平 台，提出基 于灰色关联理论的深水浮式油气开发平台选择方法， 并对该方法进行 了验证。通过分析深水浮式平台选择影响 因素，确定 了 1 3种主要影响因素，并统计归纳了 6 5座全 球 目前运行 良好的深水浮式油气开发平台 包括张力腿平台、深吃水立柱式平台、半潜式平台和浮式生产储油装置 的相关数据。以某待开发深水油田为例 给出了平台选择的具体方法以该油田平台影响因素序列为参考序列，利用 灰色关联分析法计算得到各平台影响 因素序列与参考序 列的关联度，选出关联度最高的平台为最优平台。通过 2个 算例验证 了方法的可行性和可靠性。图 7 表 2参 1 2 关键词 深水油气开发；张力腿平 台 T L P ；深吃水立柱式平台 S P A R ；半潜式平台 S E MI ；浮式生产储油装 置 F P S 0 ；平台选择；灰色关联 中图分类号T E 5 3 文献标识码 A S e l e c t i o n o f d e e p wa t e r flo a t i n g o i l p l a t f o r m ba s e d o n g r e y c o r r e l a t i o n M a o Do n g f e ng 一， Dua n M e n g l a n ， 2 Li Xi nz ho n g 。 ，S u J u n we i ， W a n g Yi ng y i n g 1 ． O c e a n O i l - Ga s R e s e a r c h C e n t e r ， C h i n a U n i v e r s i ty o f Pe t r o l e u m， B e o i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 ． Ke y L a b o r a t o r y f o r Oi l - G a s S a f e ty E n g i n e e r i n g C e n t e r ， S t a t e A d mi n i s t r a t i o n o f W o r k S a f e t y ， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 3 ． C NOOC R e s e a r c h C e n t e r ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 7 ， C h i n a Abs t r a c t To s e l e c t a s u i t a b l e flo a t i n g o i l p l a t f o r m f o r a gi v e n de e p wa t e r o i l fie l d ， a me t h o d b a s e d o n g r e y c o r r e l a tio n t h e o r y wa s p r o p os e d a n d ve r i fie d ． By a n a l y z ing f a c t o r s tha t ma y a ffe c t s e l e c t i o n o f d e e pwa t e r p l a t f o rm ， thi e e n ma in f a c t o r s we r e c h os e n． T hi s a r ti c l e a l s o s u mme d u p t h e s t a t i s t i c s o n 6 5 d e e p w a t e r fl o a t i n g p l a t f o rms i n c l u d i n g t e n s i o n l e g p l a t f o r m， d e e p d r a ft c o lu m n t y p e p l a t f o rm ， s e mi s u b me r s i b l e p l a t f o rm ， a n d fl o a t i n g s t o r a g e mi n i n g and u n l o a d i n g d e v i c e p e r f o rm i n g we l l i n t h e wo r l d ． Wi t h a d e e p wa t e r o i l fi e l d t o b e d e v e l o p e d a s a s a mp l e ， t he a p pl i c ati o n o ft he me t h o d wa s i l l us t r a t e d Co n s i de rin g the f a c t o r s e r i e s o ft h e give n o i l fie l d t o be d e ve l o pe d a s r e f e r e n t s e rie s ， t h e r e l e v an c e be t we e n r e f e r e n t s e rie s an d f a c t o r s e r i e s o f e a c h p l a t f orm i n s tat i s t i c s wa s c a l c ul a t e d wi th gre y c o r r e l a t i o n an a l ys i s ， a n d the o p t i ma l p l a t f o rm wa s i d e n t i fi e d a s t h e o n e t h a t h a d the h i g h e s t r e l e v anc e ． T wo e x a mp l e s p r o v e d t h e f e a s i b i l i t y a n d r e l i a b i l i ty o f t h e me t h o d ． Ke y wo r d s d e e p w a t e r o i l and g a s d e v e l o p me n t ； t e n s i o n l e g p l a t f o rm T L P ；d e e p dra ft c o l u m n ty p e p l a t f o rm S P AR ；s e mi s u b me r s i b l e p l a t f o r m S E MI ； fl o a t i n g s t o r a g e m i n i n g a n d u n l o a d i n g d e v i c e F P S O ； p l a t f o r m s e l e c t i o n ； g r e y c o rr e l a t i o n a n a l y s i s 0 引言 随着油气开采向深海发展 ，传统的导管架和重力 式等 固定平台由于 自重和成本等问题已不再适用 ，各 类浮式平 台被用于深水油气开采 ，主要包括张力腿平 台 T L P、深吃水立柱式平台 S P AR 、半潜式平 台 S E MI 和浮式生产储油装置 F P S O。对深水油 田 进行开发时 ，首先需要综合考虑各种影响因素 ，选 出 合适的钻采平台，这不仅关系到水下生产系统和存储 、 外输装置的选择 ，还关系到整个油 田的开发模式 ，甚 至对油田能否长期稳产高产产生重大影响_ l 。 J 。然而 ， 长期 以来 ，国内外关于深水浮式平 台选择的研究较少 ， 且已有研究多数是经验式的[ 4 ] 。本文对影响平台选择 的因素进行研究 ，采用灰色关联分析法对特定条件下 不同平台的优劣进行分析、论证 ，以提高平台选择结 果的可靠性 ，达到节约成本 、减少事故 、保证油 田长 期稳产高产 、实现最优投资 回报的目的。 1灰色关联分析法 若把所有影响平台选择 的因素看成 1个系统 ，则 该系统是非线性多因素的不确定系统 。处理非线性多 因素不确定系统 问题 的常用方法有概率统计 、模糊数 学和灰色关联分析等。概率统计着重考察 “ 随机不确 定”现象 中每种结果发生的概率，其 出发点是大样本 ， 并要求研究对象服从某种典型分布 ；模糊数学着重研 究 “ 认知不确定”问题 ；灰色关联分析法主要针对 “ 小 7 4 6 石油勘探与开发 石油工程 V O 1 ． 4 0 N o ． 6 1 0 0 ． 9 0 ． 8 O 7 平 台序号 图 6 1号平 台影响 因素 序列 为参考序 列时关 联度 曲线 图 假设6 5号平 台 为 F P S O为最优平 台 ，则 y 0 { 1 2 0 0，3 ，2 7 ． 2，1 0，1 5，1 0 ，1 ，2 0 0，3 ，3 ，2 3 7 ． 7， l 2 ，0 } 。将该参考序列导入编制 的程序 ，计算得到关 联度曲线 见图 7 ， 可以看出 6 5 号平台的关联度最大 ， 则 6 5号平台是最优平台，与假设相符。 因此 ，本文基于灰色关联分析法编制 的程序可以 用于 深水浮 式平 台选 择 。 1 ． 0 0 ．9 0 8 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 平台序号 图 7 6 5号平台影响因素序列为参考序列时关联度 曲线图 4 结论 将灰色关联理论用于深水浮式油气钻采平台的选 型。对影响深水浮式平台选择的因素进行分析后 ， 确定 了 1 3种主要影响因素 ， 包括水深 、日产量、 可采储量 、 地理位置等，并统计归纳了 4种共 6 5 座全球 目前运行 良好 的深水浮式油气钻采平台的相关数据。以待开发 深水油 田平 台影响因素序列为参考序列 ， 利用灰色关联 分析法对统计数据进行处理 ， 得到各平台影响因素序列 与参考序列的关联度 ，选出关联度最高的平台为最优 平台。通过 2个算例对该方法进行了验证 ，结果表明 本文基于灰色关联理论提出的深水浮式油气平 台选择 方法具有可行性和可靠性，可以作为平台选型的参考。 符号 注释 第 i 个影响因素序列；Y i 第 i 个影响因素序列 的均值象 ；Y 第 i个影 响因素序列中各元素 的均值 ； 影响因素序列数； 影响因素个数 ；A 序列差 ； o 参考序列 ；M，Ⅳ 一两极最大差与最小差；s 分辨 系数，e E o ， 1 ；r i 关联系数 ； 关联度。 参考文献 [ 1 ] 喻西崇，谢彬 ，金晓剑，等 ．国外 深水气 田工程开发模式探讨[ J J l 中国海洋平台， 2 0 0 9 ， 2 4 3 5 2 5 6 ． Y u Xi c h o n g ，X i e Bi n ，J i n Xi a o j i a n ，e t a 1 ．T h e d i s c u s s i o n o f d e v e l o p me n t e n g i n e e r i n g mo d e s f o r o v e r s e a d e e p wa t e r g a s fi e l d [ J ] C h i n a Of f s h o r e P l a t f o r m， 2 0 0 9 ， 2 4 3 5 2 5 6 [ 2 ] 谢彬，张海霞，段梦兰 ．中国南海深水油气 田开发工程模式 及平 台选型【 J 1 ．石油学报， 2 0 0 7 ， 2 8 1 l 1 5 一 l 1 8 ． Xi e Bi n ， Z h a n g Ha i x i a ，Du a n M e n g l a n ． E ng i n e e r i n g mo d e a n d p l a t f o r m s e l e c t i o n f o r d e e p wa t e r oi l fie l d d e v e l o p me n t i n S o u t h Ch i na S e a [ J ] ． A c t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 7 ， 2 8 1 1 1 5 1 1 8 ． [ 3 ] 贾 爱林 ，郭建林智能化 油气 田建设 关键技术与认识⋯ ．石油勘 探与开发， 2 0 l 2 ， 3 9 1 1 1 8 - 1 2 2 ． J i a Ai l i n ，Gu o J i a n l i n． Ke y t e c h n o l o g i e s a n d u n d e r s t a n d i n gs o n t he c o n s t r u c t i o n o f s ma r t fi e l d s [ J ]P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ， 2 0 1 2 ， 3 9 1 1 1 8 1 2 2 ． [ 4 ] 李 军 ．关 于南 海 海洋 平 台选型 及研 究方 向探 讨 I J J ．广 东造船 ， 2 01 O 1 3 3 - 35 Li J u n ．Pl a t f o r m s e l e c t i o n a n d k e y r e s e a r c h d i r e c t i o n for d e e p wa t e r o i l fl e l d d e v e l o p me n t i n S o u t h C h i n a S e a [ J ] ． Gu a n g d o n g S h i p b u i l d i n g 2 01 0 f 1 1 3 3 - 35 [ 5 ] 奕 苏，韩成才，王维旭，等．半潜式海洋钻井平 台的发展[ J ] ． 石油 矿场机械， 2 0 0 8 ， 3 7 1 1 9 0 9 3 ． L u a n S u ， Ha n Ch e n g c a i ， W a n g We i x u ， e t a 1 ． De v e l o pme n t o f s e mi - s u b me r s i b l e r i g [ J ] ． O i l F i e l d E q u ip me n t ， 2 0 0 8 ， 3 7 1 1 9 0 9 3 ． [ 6 ] 刘思峰．灰色系统理论及其应用 [ M] ． 北京科学 出版社， 2 0 0 8 L i u S i n g ．G r e y s y s t e m t h e o r y a n d i t s a p p l i c a t i o n [ M] ．B e i j i n g S c i e n c e P r e s s ， 2 0 0 8 ． [ 7 ] 李巧云，张吉群，邓宝 荣，等 ．高含水油 田层 系重组方案 的灰 色 决策优选法Ⅲ．石油勘探与开发， 2 0 1 1 ， 3 8 4 4 6 3 4 6 8 ． L i Qi a o y u n ，Z h a n g J i q u n ，D e n g B a o r o n g ，e t a 1 ．G r e y d e c i s i o n ma k i ng t h e o r y i n t h e o p t i mi z a t i o n o f s t r a t a s e r i e s r e c o mb i n a t i o n p r o g r a ms o f h i g h w a t e r c u t o i l f i e l d s [ J ]P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ， 2 01 1 ， 3 8 4 4 6 3 4 68 ． [ 8 ] 张浦 阳，r红岩海上 自升式钻井平 台新型筒 型桩靴承 载力⋯ ． 石油勘探与开发， 2 0 1 1 ， 3 8 2 1 2 3 7 2 4 2 ． Z h a n g P u y a n g，Di n g Ho n g y a n．Be a r i ng c a p a c i t y o f t h e b u c ke t s p u d c a n f o u n d a t i o n f o r o f f s h o r e j a c k u p d r i l l i n g p l a t f o r ms [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ， 2 0 1 1 ， 3 8 2 2 3 7 ． 2 4 2 ． [ 9 ] 李新仲，王桂林 ，段梦 兰，等．深水油气 田开发 中的浮式平 台新 技术 _ J _ ．中国海洋平台， 2 0 1 0 ， 2 5 4 3 6 4 1 ． Li Xi n z h o n g ， W a n g Gu i l i n， Du a n M e n g l a n ，e t a 1 ． I n t r o d u c t i o n t o t h e n e w t e c h n o l o g y o f flo a t i n g p r o d u c t i o n p l a t f o r m i n d e e p wa t e r o i l g a s fi e l d d e v e l o p me n t [ J ] ． C h i n a O f f s h o r e P l a t f o r m， 2 0 l 0 ， 2 5 4 3 6 4 1 ． [ 1 0 ] Wi l h o i t L ， S u p a n C ． 2 0 0 9 wo r l d w i d e s u r v e y o f S P AR ， DD C V， a n d Mi n D OC v e s s e l s [ E B ／ O L ] ． f 2 0 0 9 0 1 - 0 9 [ 2 0 1 3 - O 1 1 9 1 ． h t t p ／ ／ d o w n l o a d s ． p e n n n e t ． c o m／o s ／ p os t e r s ／ 0 1 0 9 一 s p a r s - p o s t e r ． p d f ． [ 1 1 ] Wi l h o i t L ， S u p a n C ． 2 0 1 1 wo r l d w i d e s u r v e y o f S e mi ． F P S s a n d F P U s p o s t e r [ E B ／ O L ] ． 2 0 1 1 一 O l - 1 1 [ 2 0 1 3 - 0 2 1 3 ] ． h t t p ／ ／ d o wn l o a d s ． p e n n n e t ． c o m／ o s ／ p o s t e r s ／ 0 1 0 9 一 s pa r s po s t e r ． p d f ． [ 1 2 ] Ro n a l d s B F ． S u r f a c e p r o d u c t i o n s y s t e m o p t i o n s f o r d e e p w a t e r [ R ] ． OM AE 2 0 0 2 2 8 1 43 ． 2 0 0 2 ． 第一作者简介 毛东风 1 9 6 2 ． ， 女， 河北石家庄人，中国石油大学 北 京 海洋油气研究中心教授，主要从事海洋油气结构工程、海洋油气安全、 管柱力学、流固耦合等方面的研究。地址北京市昌平 区府学路 1 8号，中 国石油大学 北京 机械与储运x - 程学院，邮政编码 1 0 2 2 4 9 。E ma i l ma o d f c u p ． e d u ． c n 收稿 日期2 0 1 3 - 0 3 ． 0 5 修回日期2 0 1 3 ． 0 8 2 2 编辑胡苇玮 绘图 刘方方