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[摘 要]为了对水下采油树设计进行输入，更好的进行水下采油树的详细设计和安装方案的设计，本文采用结合预调研和进行现场船舶调研的方式，对南海深水项目番禺35-2/35-1气田水下采油树的作业支持船舶的预调研和船舶调研过程和结果进行了研究，得到使用海洋石油708通过钢丝吊装从舷边安装番禺35-2/1水下采油树，南海五号作为完井作业支持船舶的方案。结论认为进行水下采油树的设计，必须有水下采油树安装/完井支持船舶的各种界面技术参数和吊装能力作为输入。船舶调研的数据和调研结果可能影响/改变水下采油树作业支持船舶的选择。在进行水下采油树作业支持船舶预调研的基础上，应及早准备现场船舶调研的内容，并尽早进行船舶调研，锁定所需的船舶资源。
[关键词]水下采油树 预调研 船舶调研 界面技术参数 吊装能力
中图分类号：TE53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0022-03
[Abstract]This paper studied the engineering investigation and rig survey process of Subsea Christmas Tree Deployment and Completion Vessel for a chosen South China Sea subsea Panyu 35-2/1 project. Highlighted that engineering investigation and rig survey of Subsea Christmas Tree Deployment and Completion Vessel shall be carried out at earlier stage of the Subsea Christmas tree detail design as its results is a must as input to finalize Subsea Christmas Tree detail design， will help to re-identify if the vessel is suitable for offshore task and may lead to replace of vessel if current vessel couldn’t meet the Christmas Tree Deployment and completion requirement.
[Key words]Subsea Christmas Tree， Rig Survey， Engineering Investigation， Interface， Lifting Capability
1 前言
番禺35-2/35-1气田位于中国南海北部，气田所在海域水深为190.2～338m。该项目气田一期计划开发六口气井，使用水下系统开发，水下采油树为水下卧式采油树。生产的天然气用海底管线输往一个中心平台后外输陆地终端。[1][2][3]项目开发示意图如图1所示。[4]该项目计划采用半潜式钻井平台南海五号进行钻完井和后期修井与钻调整井作业。
2 安装船舶介绍和调研要求
2.1 基本设计对水下采油树的设计要求
番禺35-2/1项目基本设计中要求水下采油树永久导向基座可以把水下所受到的拖拽力转移到30英寸的低压井口头上。其设计需考虑水下测量/定位的要求，提供给电/液飞缆以及跨接管停靠的插座，可以从安装船舶的月池下入。水下采油树最好可以用钻杆通过安装船舶月池下入，水下采油树的总重应小于40吨。需配备可回收的油嘴和湿式流量计整合模块（其中油嘴内芯和湿气流量计可回收）以及可回收的控制模块。水下采油树需按照NORSOKU-001设计防落物保护。且由于该海域在渔业区，保护框架的设计也需要考虑防渔网拖挂。水下采油树的框架可以和水下采油树整合在一起，或是分体式的，但是不允许单独设计自带底座/桩腿的框架。水下采油树的设计中需考虑到可拆卸模块的配重，保证在任何组合下进行水下采油树的单点吊装时吊装偏差在+/- 1 °之内。[5][6]
2.2 船舶调研的输出要求
在采油树详细设计初期进行采油树安装船舶的调研是为了确定该安装船舶是否适合用于水下采油树的安装和完井作业，[7]并获取相关技术参数用于水下采油树的详细设计，主要包括：安装船舶的基本信息、船舶各甲板空间尺寸、月池尺寸、BOP的尺寸（用于水下采油树联顶管柱的设计）、吊机的吊装能力、绞车能力、导向绳配置、水下机器人（ROV）的配置、配备气源参数和接口、配备电源参数和接口、可用的吊点位置等等。
2.3 南海五号船舶预调研
南海五号平台于1983年7月在挪威建成下水，1986年11月由中国南海西部石油公司购买并命名为南海五号。原为DNV船级，2006年初转为ABS船级。南海五号船体长度为92.35米，总高度111.7米，月池尺寸6米x25米，井架高度185英尺。作业水深为60米至457米，最大钻井深度7620米，最大抗风100节 ，最大抗浪高30.5米，最大排水量24956吨，可变载荷（作业状态） 3876吨。顶驱为VARCO TDS-4S型，功率1100HP。天车为A. S. NORMAR制造，额定能力570吨。游车为NATIONAL制造，额定负荷650吨。筒式防喷器 两个，为CAMERON TYPE D型，尺寸为18-3/4英寸，控制壓力为10，000 psi。闸板防喷器四个，为CAMERON U II型，尺寸为18-3/4英寸，控制压力为15，000 psi。[8]
南海五号平台曾经执行过流花4-1项目水下采油树的下入，该水下采油树为FMC制造，尺寸为4.94米长 x 3.74米宽，总重大约在40吨。番禺35-2/1项目执行初期，计划五号作为番禺35-2/1项目水下采油树下入和完井作业的船舶。 2.4 海洋石油708船舶预调研
海洋石油708 造于2011 年10 月，为CCS、DNV双重船级。船长105.0 米，宽23.4 米，高9.6 米。最大吃水7.4米，总吨位7596吨。最大航速14.5 节，主甲板面积43.8米x22.0米，月池尺寸7米x7.2米。深水工程钻机最大工作水深3000米。配备DP-2 动力定位系统和AHC 主动式升沉补偿起重机，船上150 吨主海工克令吊，最大吊距31米，最大舷外跨距28米，起重量为跨距7.0-10 米150 吨，7.0-12 米140 吨，7.0-30 米25 吨，6.5-31 米12 吨。海洋石油708可以通过潜水员或ROV 进行海上平台和海底管线检测、维护、水下立管和法兰安装、水下设施抢修等工程作业；配备有深水工程钻机、深水AUV 系统和深水单/多波束测深仪、ADCP 海流剖面仪，5000 米钢缆深水取样绞车和23.5 米超长保温保压水合物取样器，可实施3000 米水深海域工程物探调查和工程地质钻探、取样作业。[8]番禺35-2/1项目中海洋石油708是项目的工程作业支持船舶。
3 作业支持船舶调研
3.1 水下采油树详细设计参数
根据基本设计中对番禺35-2/1项目水下采油树的要求，番禺35-2/1项目水下系统承包商CAMERON公司对采油树进行了初步的详细设计，2012年9月得出采油树参数为：采油树设计尺寸为5.898米（长）x 5.521米（宽） x 3.44米（高）。采油树重量是62.15吨、下部4个安放支撑象腿总面积为0.95平方米，采油树运输提升工具重1.4吨，采油树下入工具重6.16吨，采油树维修桩重2.1吨、与地面接触面积2.5平方米，采油树测试桩重6.6吨、与地面接触面积4.3平方米。
> 采油树运输提升工具主要用于起吊采油树或采油树与维修桩/测试桩。它的下部设计可以与采油树上部的18-3/4”的接口机械锁定，提供吊装采油树的吊点。
> 采油树下入工具上部与钻杆相连，用于下入、取出和测试采油树。其上部带一个85吨的卸扣，提供吊点。
> 采油树维修桩是可以把采油树架起的维修架，可以让人到采油树底部进行测试和维修作业，比如对采油树内隔离套和钢圈的更换。
> 采油树测试桩主要用模拟井口头结构，进行采油树内腔和钢圈测试。[7] [9] [10] [11]
3.2 船舶调研过程
2012年底至2013年初，项目组组织了三次对南海五号平台的调研，获取采油树的设计参数并对水下采油树设计进行校验。并在2013年3月，2013年5月和2013年6月根据调研结果对南海五号的调研报告进行了更新。第一次调研中测得从运输船上把采油树吊上南海五号，到月池附近，需要的吊臂长度为25米和17米，得出这两种吊臂长度下南海五号平台吊装能力如表2所示。[7][10]
第一次调研已获取进行采油树详细设计所需的船舶的主要界面信息参数，论证了南海五号平台可以进行番禺35-2/1项目水下采油树的完井作业支持。后两次调研的重心是获取进行采油树详细设计所需的其它船舶界面信息参数并组合不同吊装方案验证南海五号平台现有的吊装能力是否适合进行采油树的安装作业。由于采油树上有可回收/拆卸模块，调研中按采油树总成不拆卸和拆卸两种方案，进行了南海五号对采油树吊装能力的判断。
1）按采油树总成不拆卸方案考虑
采油树在从陆地运输、测试到海上的安装/完井船舶上进行安装，可能出现的6种不同工况总结如下表2所示。即使把采油树的甲板测试提前在岸上完成（免去在海上工况6的情况），采油树的吊装重量仍在69.46吨（工况2）。大大超出了南海五号吊车的吊装能力。
2）按采油树总成中可回收模块进行拆卸方案考虑
根据采油树可拆卸的部件，计算采油树拆卸不同部件的重量如下表3所示。不计算采油树和工具的组合重量，但是采油树的吊装重量最小仍在44.94吨（工况4）。仍然超出了南海五号吊车的吊装能力。
3.3 船舶调研结果
调研结果显示无论是南海五号平台的月池附近空间、吊机能力和甲板承重能力不能满足番禺35-2/1水下采油树吊装和安装的要求，南海五号不适宜用于番禺35-2/1采油树的安装作业。南海五号的现有能力可以进行番禺35-2/1项目水下采油树的完井作业支持。项目组根据这一调研结果，又组织了对海洋石油708工程船安装采油树的可行性论证，最后确定了采用海洋石油708通过钢丝吊装从舷边安装采油树，[12]南海五号进行番禺35-2/1完井作业支持船舶的方案。
4 结束语
在对一个油气田进行水下系统开发进行详细设计期间，必须进行船舶调研获取船舶各技术界面参数作为水下采油树设计的参数输入。船舶调研前需尽可能地归纳和总结出全部所需的技术参数，避免进行多次船舶调研。船舶调研的数据和调研结果可能影响/改变水下采油树安装/作业支持船舶的选择。在水下采油树详细设计阶段应该尽可能早的进行水下采油树安装和作业支持船舶的现场的船舶调研和考察，论证船舶下入/作业方案的可行性，细化设计。
参考文献
[1] 钱爱东.番禺34-1/35-2/35-1氣田钻完井工程基本设计.中海石油 （中国）有限公司深圳分公司钻井部钻完井项目组.2011年4月29日.
[2] General Description of The Field Facilities –PY35-1， PY35-1-RPT-GEN-0001 REV B.CNOOC RC.Mar. 2011.
[3] General Description of The Field Facilities –PY35-2，PY35-2-RPT-GEN-0001 REV B.CNOOC RC.Mar. 2011. [4] Subsea Basis of Design for PY35-1/PY35-2 –PY35-1/PY35-2-BOD-SPS-GE-0001 REV0.CNOOC RC. August. 2011.
[5] Specification for PY 35-1 Subsea Tree –PY35-1-SPC-SPS-MA-0002 REV 0.CNOOC RC. CNOOC RC. 24th Aug. 2011.
[6] Specification for PY 35-2 Subsea Tree –PY35-2-SPC-SPS-MA-0002 REV 0.CNOOC RC. 24th Aug. 2011.
[7] Nan Hai 5 Rig Survey （Tree Installation） –PY35-2_1-SPS-DD-RPT-SUB（GEN）-0017 REV 2. CAMERON.5th June 2013.
[8] 南海五號平台简介. 中海油服 www.cosl.com.cn
[9] Functional Design Specification Cameron G2 5-in 10K Spool Tree and Tubing Hanger – PY35-2_1-SPS-DD-SPC-SUB（XTS）-0001 REV 0 CAMERON.17th Sep.2012.
[10] Functional Design Specification Cameron G2 5-in 10K Spool Tree and Tubing Hanger – PY35-2_1-SPS-DD-SPC-SUB（XTS）-0001 REV1 CAMERON.8th Dec. 2012.
[11] IOM Tree & Tubing Hanger System - PY35-2_1-SPS-DD-DWG-SUB（XTS）-0023 REV1. CAMERON.14th Oct. 2013.
[12] Engineering Investigation of Deeploying Panyu PGB and Tree From a Vessel （HYSY708） – PY35-2_1-SPS-DD-RPT-SUB（GEN）-0018 REV02. CAMERON.14th Aug. 2013.
作者简介
胡夏琦，女，1983年出生，工程师，南海深水天然气开发项目组水下开发部水下设备主管。
[关键词]水下采油树 预调研 船舶调研 界面技术参数 吊装能力
中图分类号：TE53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0022-03
[Abstract]This paper studied the engineering investigation and rig survey process of Subsea Christmas Tree Deployment and Completion Vessel for a chosen South China Sea subsea Panyu 35-2/1 project. Highlighted that engineering investigation and rig survey of Subsea Christmas Tree Deployment and Completion Vessel shall be carried out at earlier stage of the Subsea Christmas tree detail design as its results is a must as input to finalize Subsea Christmas Tree detail design， will help to re-identify if the vessel is suitable for offshore task and may lead to replace of vessel if current vessel couldn’t meet the Christmas Tree Deployment and completion requirement.
[Key words]Subsea Christmas Tree， Rig Survey， Engineering Investigation， Interface， Lifting Capability
1 前言
番禺35-2/35-1气田位于中国南海北部，气田所在海域水深为190.2～338m。该项目气田一期计划开发六口气井，使用水下系统开发，水下采油树为水下卧式采油树。生产的天然气用海底管线输往一个中心平台后外输陆地终端。[1][2][3]项目开发示意图如图1所示。[4]该项目计划采用半潜式钻井平台南海五号进行钻完井和后期修井与钻调整井作业。
2 安装船舶介绍和调研要求
2.1 基本设计对水下采油树的设计要求
番禺35-2/1项目基本设计中要求水下采油树永久导向基座可以把水下所受到的拖拽力转移到30英寸的低压井口头上。其设计需考虑水下测量/定位的要求，提供给电/液飞缆以及跨接管停靠的插座，可以从安装船舶的月池下入。水下采油树最好可以用钻杆通过安装船舶月池下入，水下采油树的总重应小于40吨。需配备可回收的油嘴和湿式流量计整合模块（其中油嘴内芯和湿气流量计可回收）以及可回收的控制模块。水下采油树需按照NORSOKU-001设计防落物保护。且由于该海域在渔业区，保护框架的设计也需要考虑防渔网拖挂。水下采油树的框架可以和水下采油树整合在一起，或是分体式的，但是不允许单独设计自带底座/桩腿的框架。水下采油树的设计中需考虑到可拆卸模块的配重，保证在任何组合下进行水下采油树的单点吊装时吊装偏差在+/- 1 °之内。[5][6]
2.2 船舶调研的输出要求
在采油树详细设计初期进行采油树安装船舶的调研是为了确定该安装船舶是否适合用于水下采油树的安装和完井作业，[7]并获取相关技术参数用于水下采油树的详细设计，主要包括：安装船舶的基本信息、船舶各甲板空间尺寸、月池尺寸、BOP的尺寸（用于水下采油树联顶管柱的设计）、吊机的吊装能力、绞车能力、导向绳配置、水下机器人（ROV）的配置、配备气源参数和接口、配备电源参数和接口、可用的吊点位置等等。
2.3 南海五号船舶预调研
南海五号平台于1983年7月在挪威建成下水，1986年11月由中国南海西部石油公司购买并命名为南海五号。原为DNV船级，2006年初转为ABS船级。南海五号船体长度为92.35米，总高度111.7米，月池尺寸6米x25米，井架高度185英尺。作业水深为60米至457米，最大钻井深度7620米，最大抗风100节 ，最大抗浪高30.5米，最大排水量24956吨，可变载荷（作业状态） 3876吨。顶驱为VARCO TDS-4S型，功率1100HP。天车为A. S. NORMAR制造，额定能力570吨。游车为NATIONAL制造，额定负荷650吨。筒式防喷器 两个，为CAMERON TYPE D型，尺寸为18-3/4英寸，控制壓力为10，000 psi。闸板防喷器四个，为CAMERON U II型，尺寸为18-3/4英寸，控制压力为15，000 psi。[8]
南海五号平台曾经执行过流花4-1项目水下采油树的下入，该水下采油树为FMC制造，尺寸为4.94米长 x 3.74米宽，总重大约在40吨。番禺35-2/1项目执行初期，计划五号作为番禺35-2/1项目水下采油树下入和完井作业的船舶。 2.4 海洋石油708船舶预调研
海洋石油708 造于2011 年10 月，为CCS、DNV双重船级。船长105.0 米，宽23.4 米，高9.6 米。最大吃水7.4米，总吨位7596吨。最大航速14.5 节，主甲板面积43.8米x22.0米，月池尺寸7米x7.2米。深水工程钻机最大工作水深3000米。配备DP-2 动力定位系统和AHC 主动式升沉补偿起重机，船上150 吨主海工克令吊，最大吊距31米，最大舷外跨距28米，起重量为跨距7.0-10 米150 吨，7.0-12 米140 吨，7.0-30 米25 吨，6.5-31 米12 吨。海洋石油708可以通过潜水员或ROV 进行海上平台和海底管线检测、维护、水下立管和法兰安装、水下设施抢修等工程作业；配备有深水工程钻机、深水AUV 系统和深水单/多波束测深仪、ADCP 海流剖面仪，5000 米钢缆深水取样绞车和23.5 米超长保温保压水合物取样器，可实施3000 米水深海域工程物探调查和工程地质钻探、取样作业。[8]番禺35-2/1项目中海洋石油708是项目的工程作业支持船舶。
3 作业支持船舶调研
3.1 水下采油树详细设计参数
根据基本设计中对番禺35-2/1项目水下采油树的要求，番禺35-2/1项目水下系统承包商CAMERON公司对采油树进行了初步的详细设计，2012年9月得出采油树参数为：采油树设计尺寸为5.898米（长）x 5.521米（宽） x 3.44米（高）。采油树重量是62.15吨、下部4个安放支撑象腿总面积为0.95平方米，采油树运输提升工具重1.4吨，采油树下入工具重6.16吨，采油树维修桩重2.1吨、与地面接触面积2.5平方米，采油树测试桩重6.6吨、与地面接触面积4.3平方米。
> 采油树运输提升工具主要用于起吊采油树或采油树与维修桩/测试桩。它的下部设计可以与采油树上部的18-3/4”的接口机械锁定，提供吊装采油树的吊点。
> 采油树下入工具上部与钻杆相连，用于下入、取出和测试采油树。其上部带一个85吨的卸扣，提供吊点。
> 采油树维修桩是可以把采油树架起的维修架，可以让人到采油树底部进行测试和维修作业，比如对采油树内隔离套和钢圈的更换。
> 采油树测试桩主要用模拟井口头结构，进行采油树内腔和钢圈测试。[7] [9] [10] [11]
3.2 船舶调研过程
2012年底至2013年初，项目组组织了三次对南海五号平台的调研，获取采油树的设计参数并对水下采油树设计进行校验。并在2013年3月，2013年5月和2013年6月根据调研结果对南海五号的调研报告进行了更新。第一次调研中测得从运输船上把采油树吊上南海五号，到月池附近，需要的吊臂长度为25米和17米，得出这两种吊臂长度下南海五号平台吊装能力如表2所示。[7][10]
第一次调研已获取进行采油树详细设计所需的船舶的主要界面信息参数，论证了南海五号平台可以进行番禺35-2/1项目水下采油树的完井作业支持。后两次调研的重心是获取进行采油树详细设计所需的其它船舶界面信息参数并组合不同吊装方案验证南海五号平台现有的吊装能力是否适合进行采油树的安装作业。由于采油树上有可回收/拆卸模块，调研中按采油树总成不拆卸和拆卸两种方案，进行了南海五号对采油树吊装能力的判断。
1）按采油树总成不拆卸方案考虑
采油树在从陆地运输、测试到海上的安装/完井船舶上进行安装，可能出现的6种不同工况总结如下表2所示。即使把采油树的甲板测试提前在岸上完成（免去在海上工况6的情况），采油树的吊装重量仍在69.46吨（工况2）。大大超出了南海五号吊车的吊装能力。
2）按采油树总成中可回收模块进行拆卸方案考虑
根据采油树可拆卸的部件，计算采油树拆卸不同部件的重量如下表3所示。不计算采油树和工具的组合重量，但是采油树的吊装重量最小仍在44.94吨（工况4）。仍然超出了南海五号吊车的吊装能力。
3.3 船舶调研结果
调研结果显示无论是南海五号平台的月池附近空间、吊机能力和甲板承重能力不能满足番禺35-2/1水下采油树吊装和安装的要求，南海五号不适宜用于番禺35-2/1采油树的安装作业。南海五号的现有能力可以进行番禺35-2/1项目水下采油树的完井作业支持。项目组根据这一调研结果，又组织了对海洋石油708工程船安装采油树的可行性论证，最后确定了采用海洋石油708通过钢丝吊装从舷边安装采油树，[12]南海五号进行番禺35-2/1完井作业支持船舶的方案。
4 结束语
在对一个油气田进行水下系统开发进行详细设计期间，必须进行船舶调研获取船舶各技术界面参数作为水下采油树设计的参数输入。船舶调研前需尽可能地归纳和总结出全部所需的技术参数，避免进行多次船舶调研。船舶调研的数据和调研结果可能影响/改变水下采油树安装/作业支持船舶的选择。在水下采油树详细设计阶段应该尽可能早的进行水下采油树安装和作业支持船舶的现场的船舶调研和考察，论证船舶下入/作业方案的可行性，细化设计。
参考文献
[1] 钱爱东.番禺34-1/35-2/35-1氣田钻完井工程基本设计.中海石油 （中国）有限公司深圳分公司钻井部钻完井项目组.2011年4月29日.
[2] General Description of The Field Facilities –PY35-1， PY35-1-RPT-GEN-0001 REV B.CNOOC RC.Mar. 2011.
[3] General Description of The Field Facilities –PY35-2，PY35-2-RPT-GEN-0001 REV B.CNOOC RC.Mar. 2011. [4] Subsea Basis of Design for PY35-1/PY35-2 –PY35-1/PY35-2-BOD-SPS-GE-0001 REV0.CNOOC RC. August. 2011.
[5] Specification for PY 35-1 Subsea Tree –PY35-1-SPC-SPS-MA-0002 REV 0.CNOOC RC. CNOOC RC. 24th Aug. 2011.
[6] Specification for PY 35-2 Subsea Tree –PY35-2-SPC-SPS-MA-0002 REV 0.CNOOC RC. 24th Aug. 2011.
[7] Nan Hai 5 Rig Survey （Tree Installation） –PY35-2_1-SPS-DD-RPT-SUB（GEN）-0017 REV 2. CAMERON.5th June 2013.
[8] 南海五號平台简介. 中海油服 www.cosl.com.cn
[9] Functional Design Specification Cameron G2 5-in 10K Spool Tree and Tubing Hanger – PY35-2_1-SPS-DD-SPC-SUB（XTS）-0001 REV 0 CAMERON.17th Sep.2012.
[10] Functional Design Specification Cameron G2 5-in 10K Spool Tree and Tubing Hanger – PY35-2_1-SPS-DD-SPC-SUB（XTS）-0001 REV1 CAMERON.8th Dec. 2012.
[11] IOM Tree & Tubing Hanger System - PY35-2_1-SPS-DD-DWG-SUB（XTS）-0023 REV1. CAMERON.14th Oct. 2013.
[12] Engineering Investigation of Deeploying Panyu PGB and Tree From a Vessel （HYSY708） – PY35-2_1-SPS-DD-RPT-SUB（GEN）-0018 REV02. CAMERON.14th Aug. 2013.
作者简介
胡夏琦，女，1983年出生，工程师，南海深水天然气开发项目组水下开发部水下设备主管。