張文欣

（中海油研究總院有限責(zé)任公司， 北京 100028）

1 前言

渤海某油田A平臺(tái)所產(chǎn)原油為高黏原油（流體性質(zhì)見(jiàn)表1），與同期相鄰的新開(kāi)發(fā)油田B平臺(tái)，分別新建海底輸油管道輸送至C平臺(tái)，并依托C平臺(tái)至D平臺(tái)的輸油管道，最終輸送至終端。雖然A平臺(tái)高黏原油凝點(diǎn)低于海管埋地處最低環(huán)境溫度（4℃），但因其黏度對(duì)溫度較敏感，停輸工況下隨著管內(nèi)流體溫度降低，黏度增大，導(dǎo)致冷啟動(dòng)或置換壓力較高，且區(qū)域供電較為復(fù)雜，需進(jìn)行不同失電停輸工況的流動(dòng)安全保障研究，以滿足安全再啟動(dòng)要求。

圖1 區(qū)域平臺(tái)示意圖

表1 A平臺(tái)至C平臺(tái)海管輸送流體黏溫?cái)?shù)據(jù) (mPa·s)

表2 C1平臺(tái)至D平臺(tái)海管輸送流體黏溫?cái)?shù)據(jù) (mPa·s)

表3 D平臺(tái)至終端海管輸送流體黏溫?cái)?shù)據(jù) (mPa·s)

2 停輸流動(dòng)安全保障研究

該區(qū)域平臺(tái)和海管相互連接，各平臺(tái)供電情況不同，且依托平臺(tái)應(yīng)急電源不足，導(dǎo)致失電后停輸再啟動(dòng)和置換較為復(fù)雜。該區(qū)域停產(chǎn)工況分為以下三種，現(xiàn)對(duì)每種停產(chǎn)工況進(jìn)行再啟動(dòng)或置換分析：

工況一：A平臺(tái)失電；工況二：C2平臺(tái)失電（C2平臺(tái)為C平臺(tái)供電）；工況三：D平臺(tái)失電（區(qū)域失電）。

2.1 工況一：A平臺(tái)失電

對(duì)于高黏低凝輸油管道，長(zhǎng)時(shí)間停輸后不會(huì)凝管，管內(nèi)流體溫度降至環(huán)境溫度，可進(jìn)行冷啟動(dòng)，冷啟動(dòng)的計(jì)算分析如下：

表4 A平臺(tái)至C平臺(tái)海底輸油管道冷啟動(dòng)分析

通過(guò)表4可知，該管道冷啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此在有條件的情況下應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行置換。計(jì)劃置換與應(yīng)急置換流程一致。

表5 A平臺(tái)至C平臺(tái)海底輸油管道置換分析

由于隨著管內(nèi)流體溫度降低，黏度增大，置換壓力增加，因此在以下時(shí)間內(nèi)必須啟動(dòng)置換流程，使置換壓力可以滿足要求。工況一的A平臺(tái)失電工況下，僅需要置換A平臺(tái)至C平臺(tái)海管，其他海管均可正常輸送。

表6 A平臺(tái)至C平臺(tái)海底輸油管道置換流程啟動(dòng)時(shí)間要求

2.2 工況二：C2平臺(tái)失電

C2平臺(tái)為C平臺(tái)供電，當(dāng)C2平臺(tái)失電時(shí)，因C平臺(tái)至D平臺(tái)為高黏低凝原油管道，長(zhǎng)時(shí)間停輸后不會(huì)凝管，經(jīng)模擬計(jì)算，約500小時(shí)后管內(nèi)流體溫度降至環(huán)境溫度，此時(shí)冷啟動(dòng)分析如下：

表7 C平臺(tái)至D平臺(tái)海底輸油管道冷啟動(dòng)分析

通過(guò)以上分析可知，冷啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此在有條件的情況下應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行置換。當(dāng)C2平臺(tái)計(jì)劃停產(chǎn)時(shí)，先對(duì)上游管道進(jìn)行計(jì)劃置換，同工況一。根據(jù)原設(shè)計(jì)，該管道采用C1注水泵作為置換泵（孔板后排壓2650kPaA）且未掛應(yīng)急電。計(jì)劃置換流程如下：

表8 C平臺(tái)至D平臺(tái)海底輸油管道置換分析

隨著管內(nèi)流體溫度降低，黏度增大，置換壓力增加，因此在以下時(shí)間內(nèi)必須啟動(dòng)置換流程，使置換壓力可以滿足要求。

表9 C平臺(tái)至D平臺(tái)海底輸油管道置換流程啟動(dòng)時(shí)間要求

若C2平臺(tái)應(yīng)急失電，則應(yīng)立即啟動(dòng)A平臺(tái)至C平臺(tái)和C1平臺(tái)至D平臺(tái)海管置換流程，B至C2平臺(tái)海管可將管內(nèi)流體置換存儲(chǔ)至C2平臺(tái)。因C1平臺(tái)原設(shè)計(jì)無(wú)應(yīng)急置換流程，需利用上游置換流體置換C1至D平臺(tái)海管。因A平臺(tái)中期水源井轉(zhuǎn)為注水井，置換介質(zhì)改為海水。為避免海水腐蝕，可考慮A平臺(tái)至C平臺(tái)海管管內(nèi)流體置換完全后，再開(kāi)啟B平臺(tái)置換流程（與A平臺(tái)同時(shí)置換，并在4h內(nèi)完成置換），利用B平臺(tái)水源井水對(duì)C1至D平臺(tái)海管進(jìn)行置換。

表10 C平臺(tái)至D平臺(tái)海底輸油管道應(yīng)急置換分析

2.3 工況三：D平臺(tái)失電（區(qū)域失電）

D平臺(tái)至終端輸油海管高黏低凝原油管道，長(zhǎng)時(shí)間停輸后不會(huì)凝管，約500h后管內(nèi)流體溫度降至環(huán)境溫度，可進(jìn)行冷啟動(dòng)，分析計(jì)算如下：

表11 D平臺(tái)至終端海底輸油管道冷啟動(dòng)分析

因該輸油管道較長(zhǎng)（71km），導(dǎo)致冷啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此當(dāng)D平臺(tái)計(jì)劃失電時(shí)，對(duì)該管道優(yōu)先進(jìn)行置換。先對(duì)上游管道進(jìn)行計(jì)劃置換，同工況一、二分析。根據(jù)原設(shè)計(jì)，該管道采用D平臺(tái)注水泵作為置換泵且未掛應(yīng)急電。計(jì)劃置換流程如下：

表12 D平臺(tái)至終端海底輸油管道置換分析

隨著管內(nèi)流體溫度降低，黏度增大，置換壓力增加，因此在以下時(shí)間內(nèi)必須啟動(dòng)置換流程，使置換壓力可以滿足要求。

表13 D平臺(tái)至終端海底輸油管道置換流程啟動(dòng)時(shí)間要求

當(dāng)D平臺(tái)應(yīng)急失電時(shí)，若在極端工況下，D平臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法恢復(fù)主電，A平臺(tái)至C平臺(tái)輸油海管（約100h）、C1平臺(tái)至D平臺(tái)輸油海管和D平臺(tái)至終端輸油海管在長(zhǎng)時(shí)間停輸后（約500h）流體溫度降至環(huán)境溫度，恢復(fù)主電后，均可進(jìn)行冷啟動(dòng)操作。其他管道凝點(diǎn)低，無(wú)需置換，可在恢復(fù)主電后直接啟動(dòng)。通過(guò)上述分析可知，各管道冷啟動(dòng)時(shí)間均較長(zhǎng)，因此通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方溝通，該區(qū)域失電后在2h內(nèi)可恢復(fù)主電，另一區(qū)域失電后48h內(nèi)恢復(fù)主電。

經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算，若2h內(nèi)恢復(fù)主電，則各海管可直接熱流體啟動(dòng)外輸；即使考慮失電停產(chǎn)后48h內(nèi)恢復(fù)主電，可直接用外輸泵用外輸熱流體頂擠啟動(dòng)至正常外輸，避免了流程的切換，計(jì)算結(jié)果如下：

表14 各海底輸油管道停輸再啟動(dòng)計(jì)算分析

3 結(jié)論

海底管道是海上油氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的生命線，對(duì)于高黏低凝原油管道輸送管網(wǎng)，停輸后的流動(dòng)安全保障分析極為重要[2]。區(qū)域失電工況復(fù)雜，老舊平臺(tái)的設(shè)計(jì)未考慮應(yīng)急電的供應(yīng)等都使得再啟動(dòng)分析難度加大。本文充分利用輸油管網(wǎng)內(nèi)的平臺(tái)水源和設(shè)備，進(jìn)行了各種失電工況下的各條海管的停輸再啟動(dòng)分析，可有效縮短再啟動(dòng)的時(shí)間并簡(jiǎn)化流程，為高黏低凝海底輸油管道的停輸流動(dòng)安全保障提供一定的指導(dǎo)。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 陳晶華，付璇. 海底原油管道停輸溫降的Fluent模擬[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2014，27(2)：93-96.

[2] 唐寧依，張公濤，錢欣，等. 海上高凝原油管道流動(dòng)安全保障方案研究[J].油氣田地面工程，2018，37(1)：47-50.