高勛

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

SZ36-1WHPC平臺(tái)新增12口調(diào)整井，其中新增8口生產(chǎn)井（C43H，C46H，C47H，C48H，C50H，C51H，C57H，C60H，其中1口后期轉(zhuǎn)注井C57），新增4口注水井（C54，C56，C58，C59）。SZ36-1WHPC平臺(tái)生產(chǎn)井物流經(jīng)生產(chǎn)管匯匯集后通過(guò)新建WHPC至WHPE混輸管線混輸至SZ36-1WHPE，與WHPE全部井流物混合后經(jīng)新建WHPE至CEPN混輸管線輸至CEPN處理，本文從平臺(tái)處理能力和海管兩方面對(duì)本次改造進(jìn)行校核[1]。

1 改造方案

1.1 原油系統(tǒng)

原生產(chǎn)計(jì)量管匯有預(yù)留接口3個(gè)，現(xiàn)需增加生產(chǎn)計(jì)量管匯。平臺(tái)本次新增8口生產(chǎn)井，其中3口井通過(guò)原生產(chǎn)管匯預(yù)留接口接入，剩余的5口井通過(guò)新加8″管匯接入。新增單井物流經(jīng)過(guò)生產(chǎn)管匯匯集后，與平臺(tái)原有井物流混合后，所有物流經(jīng)過(guò)新建的混輸海管輸送至WHPE平臺(tái)。單井計(jì)量時(shí)，物流經(jīng)計(jì)量管匯進(jìn)入平臺(tái)原有計(jì)量系統(tǒng)。

1.2 注水系統(tǒng)

原注水系統(tǒng)有6個(gè)預(yù)留接口，本次改造新增4口注水井，1口后期轉(zhuǎn)注井。注水的壓力和溫度參數(shù)不變，原注水管匯尺寸為12″，有預(yù)留接口6個(gè)，接口數(shù)滿足本次調(diào)整要求。新增單井物流在生產(chǎn)管匯匯合后與原平臺(tái)物流經(jīng)海管外輸至SZ36-1WHPE平臺(tái)。計(jì)量使用平臺(tái)新增計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量。

2 平臺(tái)處理能力校核

2.1 原油系統(tǒng)

平臺(tái)原流程為生產(chǎn)井所產(chǎn)物流在12″生產(chǎn)管匯匯集后，通過(guò)混輸海管外輸。在2016年最大液年時(shí)，根據(jù)配產(chǎn)數(shù)據(jù)校核，管內(nèi)流速2.75m/s，小于沖蝕速度4.08m/s。單井計(jì)量時(shí)，單井物流進(jìn)入計(jì)量管匯后，進(jìn)入計(jì)量分離器分離后計(jì)量。經(jīng)校核新增的單井的液量小于計(jì)量分離器處理量。

2.2 注水系統(tǒng)

本次改造新增4口注水井，1口轉(zhuǎn)注井，平臺(tái)上12″注水管匯現(xiàn)有預(yù)留接口6個(gè)。注水的壓力和溫度參數(shù)不變。根據(jù)二期調(diào)整ODP報(bào)告以及最新的調(diào)整井配產(chǎn)，在2024年最大注水年時(shí)，根據(jù)配產(chǎn)數(shù)據(jù)校核，12″的注水主管的管內(nèi)流速3.41m/s，小于沖蝕速度4.35m/s。

2.3 加熱器能力

根據(jù)SZ36-1II期原設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，井口溫度一般在50℃以上，滿足海管的輸送溫度要求。但考慮到新打井開(kāi)井溫度的不確定性，避免溫度過(guò)低而影響外輸，WHPC平臺(tái)原有三臺(tái)功率為300kW的生產(chǎn)加熱器作為備用，對(duì)新增井口物流后加熱的溫升情況如下：

表1 2016年WHPC平臺(tái)最大水液年

3 海管校核

二期調(diào)整正式投產(chǎn)后，所有調(diào)整井井口物流均通過(guò)新建的WHPC至WHPE的14″混輸海管輸至WHPE平臺(tái)，注水則由新建的CEPO至WHPE的18″注水海管提供注水和WHPE至WHPC的12″注水海管提供注水。

3.1 WHPC至WHPE新建的混輸海管

WHPC全部井流物經(jīng)新建WHPC至WHPE混輸管線輸往已建WHPE平臺(tái)，與WHPE全部井流物混合后輸至CEPN處理。

（1）混輸海管校核依據(jù)

二期調(diào)整OPD配產(chǎn)數(shù)據(jù)、調(diào)整井的最新配產(chǎn)數(shù)據(jù)以及混輸海管設(shè)計(jì)報(bào)告。

（2）沖蝕

在管線中，過(guò)高的流速可以加快管道沖蝕，并且減少緩蝕劑效能。特別是在管道的彎頭等部位。因此在管道計(jì)算中，所有計(jì)算流體速度均要小于最小沖蝕速度，避免發(fā)生沖蝕。

沖蝕計(jì)算與分析：基于API RP 14E規(guī)定的混輸海管的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2]，從以下公式可以計(jì)算出流體的最大流速，以避免沖蝕。

其中：Ve-最小沖蝕速度，ft/s；C -經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，C=100；ρm-混合液體的密度，lbs/ft3。

表2 計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出，管線中的實(shí)際流速小于最小沖蝕速度，混輸海管中不會(huì)發(fā)生沖蝕。

（3）混輸海管校核結(jié)果

表3 2013年最大油氣年

表4 2016年最大水液年

在2013年最大油氣年，混輸海管的氣相流速2.21m/s，液相速度2.03m/s，沖蝕速度4.39m/s。在2016年最大水液年，混輸海管的氣相流速3.14m/s，液相流速2.55m/s，沖蝕速度4.22m/s。經(jīng)校核，在保證混輸海管最大操作壓力1268kPaG，入口溫度59.84℃時(shí)，出口壓力為1058kPaG，出口溫度為59.65℃，滿足調(diào)整后的外輸要求。

3.2 CEPO至WHPE新建的注水海管

CEPO至WHPE新建的注水海管分別給WHPE平臺(tái)和WHPC平臺(tái)提供注水。在2024年最大注水年海管的輸量為29638m3/d。

（1）注水海管校核依據(jù)

根據(jù)二期調(diào)整ODP和新增注水井的注水量以及海管設(shè)計(jì)報(bào)告，在2024年最大注水年，海管輸量為29638m3/d。

（2）水擊壓力校核

當(dāng)管線出口閥門突然關(guān)閉時(shí)，流速的改變將會(huì)增加出口閥門處的壓力，同時(shí)水擊壓力將會(huì)傳遞到上游外輸泵的出口。

水擊波的傳送速度用以下公式計(jì)算：

其中：α -水擊波傳播速度；m/s；ρ -液體的密度，kg/m3；E -管材彈性模量，2.069×1011Pa；d -管道內(nèi)徑，m；δ -管道壁厚，m；K-60℃時(shí)液體體積彈性系數(shù)，2.18×109Pa；C1-管道約束參數(shù)，C1=1。

水擊波的傳輸速度在CEPO至WHPE注水海管計(jì)算結(jié)果：a=1307m/s。

由于水擊作用，管線的初始?jí)毫υ黾?，具體計(jì)算如下：

其中：ΔP -水擊壓力，Pa；Δv -液體突然停止流動(dòng)時(shí)的流速，m/s；g -重力加速度，m/s2；P0-管道初始?jí)毫Γ琍a。

最大水擊壓力增加結(jié)果：ΔP =3255kPaG，P0=10560kPaG，因此最大水擊壓力為13815kPaG。

（3）注水海管校核結(jié)果：

表5 2024年最大注水年

海管原設(shè)計(jì)壓力10450kPaG，調(diào)整后海管入口壓力增加為10560kPaG。水擊壓力增加為13815kPaG。經(jīng)海管結(jié)構(gòu)校核，海管強(qiáng)度滿足要求。

經(jīng)校核，注水海管出口平均流速2.49m/s，小于沖蝕速度6.21m/s。滿足調(diào)整后的輸送要求。

3.3 WHPE至WHPC新建的注水海管

WHPE平臺(tái)通過(guò)12″注水海管為WHPC平臺(tái)提供注水。在2024年最大注水年，海管的輸量為17245m3/d。

（1）注水海管校核依據(jù)

根據(jù)二期調(diào)整ODP和新增注水井的注水量以及海管設(shè)計(jì)報(bào)告，在2024年最大注水年，海管輸量為17245m3/d。

（2）水擊壓力校核

在WHPE至WHPC注水海管中，水擊波的傳輸速度通過(guò)公式（2）得出：a=1326m/s。ΔP=3914kPaG，P0=10350kPaG，通過(guò)公式（3）和公式（4）得出最大水擊壓力為14264kPaG。

（3）注水海管校核結(jié)果

表6 2024年最大注水年

海管原設(shè)計(jì)壓力10150kPaG，調(diào)整后海管入口壓力增加為10350kPaG。水擊壓力增加為14264kPaG。經(jīng)海管結(jié)構(gòu)校核，海管強(qiáng)度滿足要求。經(jīng)校核，注水海管出口平均流速2.90m/s，小于沖蝕速度4.41m/s。滿足調(diào)整后的輸送要求。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 李勁松. 某海上平臺(tái)新增設(shè)備安裝校核[J].油氣田地面工程，2013，(12)：125-126.

[2] API RP 14E，海上生產(chǎn)平臺(tái)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝[S].