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        新型SPAR鉆井生產(chǎn)儲油平臺油水置換儲油工藝

        2020-01-14 15:48:23宋文路周鵬王晉
        化工管理 2020年3期
        關(guān)鍵詞:儲油外輸油水

        宋文路 周鵬 王晉

        (1.海洋石油工程股份有限公司,天津300451;2.北京高泰深海技術(shù)有限公司,北京100011)

        隨著人類石油勘探開發(fā)逐漸向深水領(lǐng)域擴展,涌現(xiàn)了許多新型的適應深海海洋環(huán)境的油氣生產(chǎn)平臺,Spar平臺便是其中之一。Spar平臺特別適宜于深水作業(yè),在深水環(huán)境中運動性能和穩(wěn)定性好。王晉博士等[1,2]基于多年的深水Spar 平臺設計經(jīng)驗,提出了一種新型深水立柱式Spar 鉆井生產(chǎn)儲卸油(簡稱SDPSO)平臺概念,該平臺能滿足深海能源開發(fā)的實際需求,同時具有較高的靈活度,可使深水邊際油田具有很好的商業(yè)開采價值。本文將對該型平臺的儲油、卸油工況中涉及的油水置換工藝,以及過程中相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問題,進行闡述。

        1 技術(shù)原理

        海上石油存儲主要有水上、水面和水下儲油三種模式。對應的儲油設施主要有:平臺儲油艙、FPSO/FSO、重力式結(jié)構(gòu)(GBS)沉箱和海底儲油艙等。其中,水上和水面儲油兩種模式較為常見,技術(shù)也更為成熟。但是,水上儲油會增加海洋平臺上部設施重量和結(jié)構(gòu)受力,從而增加成本;浮式水面儲油裝置受外部風浪、海流和冰等影響較大。對于深海油氣田以及某些中小型邊際油田開發(fā),水上和水面兩種儲油模式的經(jīng)濟性較差。水上和水面儲油通常屬于干式儲油方式,與陸地儲油罐類似的存儲方式,原油上部空間充滿惰性保護氣體以消除燃爆的風險。而SDPSO 則采用完全位于水下的SPAR 結(jié)構(gòu)儲油艙,儲油模式屬于濕式模式。儲油結(jié)構(gòu)內(nèi)部始終充滿液體(油和水),原油浮于水面之上,基于油水置換技術(shù)實現(xiàn)進油排水和進水排油操作。

        油水置換儲油的原理為:油水不相溶,且油的密度低于水。油水置換水下儲油技術(shù)目前在國內(nèi)還沒有得到實際應用。國內(nèi)大連理工大學盧佩瓊[3]團隊對油水置換進行了試驗研究,而其它相關(guān)的研究大都僅是數(shù)值模擬。

        2 原油存儲與外輸工藝方案

        原油進艙儲存時置換出的海水通過內(nèi)水管從水沉箱進入到中心井上部的水沉降艙進行油水二次分離,相應流量的海水通過外水管輸送至水沉箱底部以下的出水口排海。外排的海水排放前在水沉降艙內(nèi)由上至下可以進行充分的二次沉降重力分離,分離出的浮油經(jīng)浮油泵排入上部組塊的生產(chǎn)水系統(tǒng)進一步處理。

        儲油艙中儲滿原油時,艙內(nèi)原油通過原油外輸泵進行外輸,艙外海水則通過與原油儲存時相反的流程進艙置換出外輸原油,油水置換過程中產(chǎn)生的乳化油則通過乳化油泵定期泵入上部組塊的生產(chǎn)系統(tǒng)中進一步處理。

        下面對原油存儲工藝方案和原油外輸工藝方案,分別展開陳述。

        2.1 原油存儲工藝方案

        SPAR平臺處理合格的原油經(jīng)增壓后,經(jīng)進油管進入SPAR平臺儲油艙進行儲存。當合格原油進入儲油艙時,儲油艙內(nèi)的油水界面將以一定速度下降。界面位移速度與進油量和艙體橫截面積相關(guān)。

        當合格原油進入儲油艙時,艙內(nèi)海水在壓力作用下置換進入水沉降艙。水沉降艙內(nèi)的海水則在海水靜壓作用下,排入大海。海水被置換到水沉降艙后,具有足夠的停留時間,能給原油提供二次分離的時間,經(jīng)二次分離,使排放的海水達到環(huán)保的要求(一般外海要求排出水中含油量不超過30ppm),確保不造成環(huán)境的污染。

        原油儲存方案涉及的主要設備包括原油進料泵、儲油艙、水沉降艙。

        SPAR平臺原油儲存和油水置換工藝實現(xiàn)的關(guān)鍵是能對儲油艙油水界面實現(xiàn)有效的監(jiān)測和控制。油水界面高度應合理,如果界面過高,將會導致外輸泵將海水外輸至穿梭油輪,從而造成外輸原油不合格;如果界面過低,將會導致原油溢流排海,從而對環(huán)境造成污染。實際操作中,需將油水界面控制在儲油艙內(nèi)大約10%~90%的深度位置,以確保SPAR 平臺的正常工作。

        2.2 原油外輸工藝方案

        原油外輸方案涉及的主要設備包括原油外輸泵、儲油艙、水沉降艙。在平臺生產(chǎn)期間,合格原油進入儲油艙儲存,油水界面隨之下降,當油水界面接近90%深度時,協(xié)調(diào)穿梭油輪及時抵達SPAR 平臺準備外輸卸油作業(yè),并啟動原油外輸流程進行卸油。原油外輸時,啟動原油外輸泵,經(jīng)計量后進入穿梭油輪。當油水界面達到儲油艙上部10%深度時,關(guān)停外輸泵,結(jié)束原油外輸流程。

        3 結(jié)語

        文章對SDPSO平臺油水置換工藝進行了初步闡述,該技術(shù)的研究,對深水油氣田開發(fā)具有深遠意義。在接下來的小試,中試階段,研究人員將重點關(guān)注與實際生產(chǎn)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問題,如海生物防治,原油乳化等關(guān)鍵技術(shù)問題,以跟進一步論證油水置換儲油技術(shù)可行性。

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