冷濤田，王亞楠，韓沖，于生淵，延磊

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300452）

隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，大型海上油氣田不斷增加，浮式儲油卸油裝置（FPSO）的投入隨之增多。浮式儲油卸油裝置（FPSO）具有高投資、高風險、高回報的特點。巴西國家石油公司在西桑托斯鹽下油田項目投資了兩艘相同規(guī)模的30萬噸級FPSO：P67與P70。中國海洋石油工程股份有限公司與巴西國家石油公司簽署了P67/P70總包合同，共涉及兩艘30萬噸級FPSO的部分詳細設(shè)計、部分采辦、部分上部模塊的建造及所有的集成與調(diào)試、運輸及海上交付工作。

它的排水量及生產(chǎn)能力均位居世界最大FPSO之列，堪稱海上“巨無霸”：最大排水量達35萬t，總長超過300m，總寬約74m，作業(yè)水深2200m，最大產(chǎn)油量15萬桶/天，儲油量160萬桶，天然氣處理能力600萬標方/天。對于如此大的天然氣處理量，天然氣干燥脫水系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是FPSO建造完工合格交付業(yè)主的重要指標。

以往建造階段，天然氣干燥脫水系統(tǒng)受制于測試方法的限制，陸地無法完成調(diào)試工作，一般在海上進行，要待海上天然氣井口投用后用井流天然氣進行調(diào)試測試。主要的缺陷有：，占用大量海上施工資源；海上主電站所需的天然氣燃料需經(jīng)過此系統(tǒng)處理后才能使用，而主電站是海上所有工裝的動力核心設(shè)備，屬于海上調(diào)試關(guān)鍵路徑。為此，本文以液氮替代天然氣在陸地階段進行調(diào)試為切入點，一舉突破了長期以來陸地資源無法滿足測試對高壓、大體積天然氣處理量需求的瓶頸，探索了一種新的測試方法，成功應(yīng)用于本項目。

1 天然氣干燥脫水系統(tǒng)簡介

天然氣干燥脫水系統(tǒng)（GDU）是FPSO主要的氣體干燥脫水處理單元，井流分離出的氣體首先要經(jīng)此系統(tǒng)干燥脫水后再經(jīng)二氧化碳脫除單元分離出天然氣中的二氧化碳，最終經(jīng)壓縮機外輸及為船上主電站提供燃料氣。

30萬噸級PFSO的GDU在實際生產(chǎn)過程中處理氣體能力極強，它將溫度在25-28℃的主給天然氣流與熱再生氣混合后脫水使其含水量小于1ppm。主給氣流流量在300萬立方米/天到600萬立方米/天（20℃/101.3kPa）之間，混流入口壓力在65bar到81bar之間。

2 陸地測試方案

2.1 系統(tǒng)測試流程圖設(shè)計

測試方案主要包括14個子系統(tǒng)：儀表氣系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、開閉排系統(tǒng)、天然氣生產(chǎn)管匯等。8臺/套大型設(shè)備：過濾凝聚器、凝液加熱器、顆粒捕集器等（見表1）。根據(jù)設(shè)計參數(shù)，鎖定高壓力和高流量的氮氣：65bar以上、液氮消耗量400m3，系統(tǒng)測試循環(huán)流程如圖1所示。

圖1 GDU循環(huán)流程圖

表1 GDU主要設(shè)備構(gòu)成

2.2 GDU調(diào)試的關(guān)鍵—控制模塊測試

GDU模擬的主要目的是驗證控制模塊（UCP）中實現(xiàn)的氣體脫水裝置的正確順序、控制功能的一致性。氣體脫水裝置有六種操作模式（停止模式、加載模式、空載模式、卸載模式、再生模式、運行模式），每一種模式之間有11個過渡步驟，操作過程復雜，程序繁多，測試工作量較大，測試期間僅閥門狀態(tài)確認就有300多個。控制要點如下：

(1)根據(jù)順序邏輯控制過程需要在PLC上強制信號/設(shè)定值防止跳閘和警報來執(zhí)行每個操作模式和每個轉(zhuǎn)換。

(2)位于循環(huán)的下游裝置露點控制單元需要緩沖從GDU釋放過來的壓力，因此，開始測試需要將露點控制單元的PDIT的值強制設(shè)定低于2bar。當投產(chǎn)天然氣運行時，露點裝置的運行是GDU驗收試驗的必要條件。

(3)在初始啟動前，需要對整個GDU系統(tǒng)和任何與氮氣相連的管道進行吹掃，去除空氣，以便防止腐蝕及排除在輸送天然氣時形成爆炸性混合物的可能性。

圖2 UCP控制模塊轉(zhuǎn)換示意圖

3 創(chuàng)新效果及未來推廣前景

該測試方法主要亮點如下：

（1）陸地調(diào)試方案設(shè)計準確，完整實現(xiàn)了GDU運行的各種工況。P70燃氣干燥系統(tǒng)測試是用臨時氮氣、淡水、壓縮風代替實際生產(chǎn)的可燃氣體，從而保證工藝模擬循環(huán)過程的安全和測試正常進行。首次實現(xiàn)了陸地階段天然氣干燥脫水系統(tǒng)（GDU）氣循環(huán)測試，在陸地階段既實現(xiàn)了GDU的6種操作功能全部實現(xiàn)。

（2）實現(xiàn)了降本增效，節(jié)省項目投入100余萬元。若在巴西海上調(diào)試，需要動員廠家、調(diào)試人員、設(shè)備等資源投入，并且按照當?shù)胤?，現(xiàn)場施工工作要分包給當?shù)爻邪獭?/p>

（3）為后續(xù)類似項目進行陸地調(diào)試奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。打破了常規(guī)，實現(xiàn)陸地階段完成調(diào)試，并將此陸地調(diào)試方案標準化，可以為后續(xù)類似測試提供參考。

◆參考文獻

[1] 徐正斌編譯，顏映霄編譯，胡淑娟審校. 超聲波脫水裝置在馬來西亞海上平臺的應(yīng)用[J].國外油田工程，2006，22(4)：40-41.

[2] 蔣洪，楊昌平，吳敏，等. 天然氣三甘醇脫水裝置節(jié)能分析[J].石油與天然氣化工，2010，39(2)：122-127.