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        某油田內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)注水滑環(huán)改造技術(shù)方案研究

        2021-01-09 02:39:04于國杰王偉杰鄧婷高建虎陳自剛
        石油和化工設(shè)備 2020年12期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)

        于國杰,王偉杰,鄧婷,高建虎,陳自剛

        (海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)

        隨著國家對海洋環(huán)境保護(hù)的要求越來越嚴(yán)格,生產(chǎn)污水回注成為減少環(huán)境污染、保障油田可持續(xù)開發(fā)一個(gè)重要途徑,是海上油田生產(chǎn)污水處理重要的發(fā)展方向。目前南海在役浮式平臺面臨高含水開發(fā)期,從油田的發(fā)展和國家節(jié)能減排的要求看,生產(chǎn)污水回注是大勢所趨,作為單點(diǎn)系泊裝置中的關(guān)鍵產(chǎn)品,單點(diǎn)滑環(huán)是鏈接浮式平臺與輸液管線的關(guān)鍵,滑環(huán)的改造研究對整個(gè)生產(chǎn)水回注工程起到至關(guān)重要的影響。

        此次內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)滑環(huán)改造涉及滑環(huán)選型設(shè)計(jì)與改造的具體工作,歸納總結(jié)了滑環(huán)的流速、壓降限制、單點(diǎn)懸掛能力、不同型號產(chǎn)品的適用范圍、產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性等,從技術(shù)上歸納總結(jié)出單點(diǎn)滑環(huán)的選型依據(jù),并針對某油田生產(chǎn)污水回注涉及的單點(diǎn)滑環(huán)改造進(jìn)行研究,通過方案研究比選,制定單點(diǎn)滑環(huán)的改造方案,可為其他浮式平臺的單點(diǎn)滑環(huán)選型及改造提供良好的借鑒。

        1 單點(diǎn)滑環(huán)現(xiàn)狀及研究基礎(chǔ)

        (1)單點(diǎn)現(xiàn)狀及選型依據(jù)

        目前FPSO單點(diǎn)上設(shè)有1個(gè)6"以及2個(gè)12"流體滑環(huán)。從目前單點(diǎn)滑環(huán)資料信息看:一般流體滑環(huán)的流速限制為6m/s;該項(xiàng)目單點(diǎn)最大懸掛立管直徑的設(shè)計(jì)能力為13.5",如果超過13.5",改造工作將十分困難;現(xiàn)有滑環(huán)設(shè)計(jì)壓力為20.7MPa;壓降0.2~0.3MPa;12"以內(nèi)的液體滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品,技術(shù)成熟,性價(jià)比高;而超過12"的滑環(huán)不推薦使用,性價(jià)比很低。

        (2)方案研究基礎(chǔ)

        生產(chǎn)水經(jīng)過處理,通過注水泵,經(jīng)滑環(huán)通過單點(diǎn)接入海底管線,生產(chǎn)水通過海管注入到指定地層。生產(chǎn)水產(chǎn)量為48000m3/d,污水回注量有三種工況:按油田產(chǎn)出污水全部回注;1/2回注以及1/3回注;共六種注水方案,其注水泵參數(shù)見表1。根據(jù)滑環(huán)流速限制要求,計(jì)算得出:生產(chǎn)水全部回注時(shí),滑環(huán)尺寸最小為16";1/2回注時(shí),滑環(huán)最小尺寸為10";1/3回注時(shí),滑環(huán)最小尺寸為8"。

        表1 注水泵的工藝參數(shù)

        2 單點(diǎn)滑環(huán)改造方案研究

        方案一:利用原有滑環(huán)預(yù)留口進(jìn)行生產(chǎn)水回注

        前期方案中,計(jì)劃利用原滑環(huán)預(yù)留口進(jìn)行生產(chǎn)水回注。但根據(jù)調(diào)研信息顯示,現(xiàn)有1個(gè)6"以及2個(gè)12"流體滑環(huán),但已經(jīng)與一條6"測試管線以及2條12"生產(chǎn)管線連接使用,無其他預(yù)留液體滑環(huán)。故方案一不可行。

        方案二:利用現(xiàn)有的測試管線作為生產(chǎn)水回注管線

        此方案需要核實(shí)其耐壓、耐熱以及流速的限制,由于目前測試管線設(shè)計(jì)壓力250psi(約1.7MPa),操作溫度為0~82℃,雖然生產(chǎn)水的操作溫度滿足要求,但從注水的方案可知,上游注水泵出口的最小壓力為11.54MPa,此壓力值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過測試管線所能承受的最大壓力,并且由上述最小滑環(huán)尺寸也可判斷,6"的滑環(huán)無法滿足注入量的要求。因此直接利用測試管線的方案不可行。

        方案三:新增一個(gè)注水滑環(huán)與原液體滑環(huán)同時(shí)使用

        新增一個(gè)注水滑環(huán)與原液體滑環(huán)同時(shí)使用,并增加一根注水立管。此方案經(jīng)與單點(diǎn)生產(chǎn)廠家咨詢,其單點(diǎn)最大懸掛立管直徑的設(shè)計(jì)能力為13.5",如果超過13.5",改造工作將十分困難;若按現(xiàn)有能力改造,需懸掛立管不超過13.5",此種工況需再增加一個(gè)新的注水滑環(huán)。

        根據(jù)工藝設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)提供的幾種注水方案,當(dāng)污水全部回注時(shí),由于受滑環(huán)流速限制,為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水全部回注的要求,新增注水滑環(huán)需選擇16"規(guī)格,若僅從滑環(huán)的設(shè)計(jì)壓力、溫度以及流速等來判斷,從廠家咨詢到的信息顯示,均可滿足全部注入的工況要求;其他兩種注入量的工況下,均采用12"注水滑環(huán),亦可滿足注入要求。其中12"滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品,無論從技術(shù)成熟度以及費(fèi)用等角度分析,性價(jià)比較高;而12"以上滑環(huán)為非常規(guī)產(chǎn)品,選擇液體滑環(huán)的直徑越大,耐壓越高,相應(yīng)的費(fèi)用越高。同時(shí)新增滑環(huán)還需涉及到新增注水立管、轉(zhuǎn)臺內(nèi)增加護(hù)管,轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)需改造以及新增管匯等。本方案僅從滑環(huán)角度分析,技術(shù)上是可行的。

        方案四:更換新的滑環(huán)

        此方案為更換原有滑環(huán),將滑環(huán)設(shè)計(jì)成有1條測試管線、2條生產(chǎn)管線以及1條注水管線。經(jīng)向廠家咨詢,該方案也是可行的。方案四的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)整體性強(qiáng),不受原有滑環(huán)的限制,可根據(jù)不同的注水方案,選擇配置合適的注水滑環(huán),但缺點(diǎn)是改造工程量比方案三要大,費(fèi)用也比方案三高。

        3 結(jié)論

        從單點(diǎn)滑環(huán)改造方案可知,全部回注工況的滑環(huán)選擇為非常規(guī)產(chǎn)品,技術(shù)難度增加,費(fèi)用也增加;1/2回注的工況注水滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品,技術(shù)成熟,性價(jià)比較高;1/3回注的工況注水滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品,但是注水量最少。

        綜上對比四個(gè)方案可知,方案一、二不可行,方案三、四可行,但是方案三、四還需根據(jù)具體工程改造量、工期長短、所需費(fèi)用高低以及油田方需求等綜合考慮,再做進(jìn)一步研究。

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