張潮，湯星亮，李云鵬，李建良，王世亮

(中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

海洋面積占地球表面積比例高達(dá)70%，其可開發(fā)利用空間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前我們的了解，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，海洋已經(jīng)成為獲取資源、能源和空間的新戰(zhàn)場。我國海洋資源豐富，具有的油氣儲量較為充裕，但我國海洋石油的開發(fā)起步較晚，很多開發(fā)技術(shù)還不夠成熟，海洋石油開發(fā)的成本也要高于陸地油田。因此，如何在最短的時間獲得收益，是諸多學(xué)者專家亟需解決的問題[1]。渤海某投產(chǎn)新油田，工藝流程復(fù)雜，涉及的設(shè)備設(shè)施較多，在項(xiàng)目投產(chǎn)前夕，通過水密氣壓聯(lián)合實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化提效創(chuàng)新，有效縮短了投產(chǎn)準(zhǔn)備時間，取得良好的效果。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

油氣生產(chǎn)設(shè)施工藝系統(tǒng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)的目的是檢查閥門、管線、儀表等連接處是否泄漏，避免試生產(chǎn)后出現(xiàn)可燃介質(zhì)泄漏及高壓流體泄漏傷人的現(xiàn)象。氣密試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)系統(tǒng)中所有的靜密封點(diǎn)(閥門填料、閥門壓蓋、法蘭或螺紋連接處、高點(diǎn)放空閥、排氣閥、低點(diǎn)排放閥等)是否有滲漏現(xiàn)象。水壓氣密試驗(yàn)廣泛應(yīng)用于新設(shè)備投產(chǎn)前的強(qiáng)度和嚴(yán)密性檢驗(yàn)[2]，這是新設(shè)備投產(chǎn)之前必須完成的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，如何最大限度在保證質(zhì)量的前提下完成水壓氣密試驗(yàn)，是海油開發(fā)中提高開采開發(fā)效率的關(guān)鍵[3]，也是對水壓、氣密、惰化進(jìn)行的整合和創(chuàng)新，達(dá)到提質(zhì)增效的目的。

2 試驗(yàn)材料

為了防止設(shè)備設(shè)施的腐蝕以及細(xì)菌的滋生，水壓試驗(yàn)介質(zhì)采用淡水，淡水由船舶提供，在試驗(yàn)前對水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)，確保不存在對管材以及內(nèi)涂層有腐蝕損傷的物質(zhì)，同時在流程內(nèi)不會形成沉淀的懸浮或溶解物質(zhì)。氣密試驗(yàn)介質(zhì)采用氮?dú)?，所需要的氮?dú)庥筛邏褐频獧C(jī)提供。

3 水壓氣密聯(lián)合試驗(yàn)研究

某新投產(chǎn)油田，根據(jù)壓力系統(tǒng)將生產(chǎn)流程水壓試驗(yàn)分成13個試壓段，將生產(chǎn)流程氣密試驗(yàn)分成17個試壓段。

3.1 傳統(tǒng)水壓氣密惰化方式

傳統(tǒng)的水壓、氣密、惰化是分開進(jìn)行的，步驟如下：

水壓步驟：流程檢查、進(jìn)水、排氣、水壓逐步升壓、保壓合格、泄壓、進(jìn)氣、排水、總結(jié)。

氣密步驟：流程檢查、氣密逐步升壓、保壓合格、泄壓、總結(jié)。

惰化步驟：流程檢查、驗(yàn)進(jìn)氣含氧量、持續(xù)惰化直至出氣口含氧量合格、總結(jié)。

傳統(tǒng)水壓后是進(jìn)空氣排水，氣密是采用空氣進(jìn)行，隨后的惰化階段則需要長時間進(jìn)行置換，直至惰化合格。

3.2 傳統(tǒng)方式進(jìn)行海上水壓氣密惰化難點(diǎn)

海上水壓氣密惰化有人員和操作空間受限，各類物資協(xié)調(diào)周期長等因素制約的難點(diǎn)。同時傳統(tǒng)方式開展水壓氣密惰化又存在效率低和資源浪費(fèi)問題，想要科學(xué)合理的給海上水壓氣密惰化工作提質(zhì)增效，是我們不可繞開的話題。

3.3 聯(lián)合優(yōu)化創(chuàng)新方案研究

某新投產(chǎn)油田，根據(jù)壓力系統(tǒng)將生產(chǎn)流程水壓試驗(yàn)分成13個試壓段，氣密方案將生產(chǎn)流程分成17個試壓段?？紤]前后流程進(jìn)水的連貫性和供水總量的關(guān)系，將流程分成10次進(jìn)水。采取分段進(jìn)水的方式，在前一段使用淡水完成水壓試驗(yàn)之后，通過氮?dú)鈱⑶耙欢蔚脑噳核膀?qū)趕”到下一段設(shè)備，作為下一段設(shè)備流程的試驗(yàn)用水，此時前一段具備了氣密試驗(yàn)的條件，可隨時開展氣密試驗(yàn)，氣密后更是直接完成了系統(tǒng)的惰化工作。

以往的水壓氣密試驗(yàn)是采取水壓試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)分別進(jìn)行的方式，實(shí)踐證明氣密水壓聯(lián)合實(shí)驗(yàn)可以顯著提高試驗(yàn)效率。用淡水給10個進(jìn)水次序進(jìn)行灌水排氣，再用試壓泵增壓測試，進(jìn)行逐段試壓，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力的1.25倍。

水壓試壓分段：水壓試驗(yàn)分19段，劃分情況如表1所示。

表1 水壓試壓分段表

海上各種資源受限，試驗(yàn)所需的淡水需要船舶供應(yīng)，水壓階段的淡水資源將是嚴(yán)重影響水壓工期的關(guān)鍵因素，為了滿足試驗(yàn)的進(jìn)度要求，針對不同的淡水供應(yīng)情況制定最低淡水量進(jìn)水方案。

3.4 最低淡水供應(yīng)水壓進(jìn)水方案

最低需求水量：200 m3。第六試壓段所需水量最多(單罐為160 m3)，考慮損耗，前期200 m3淡水可以滿足所有分段的水壓需求。

海上淡水資源不充足的情況下，為了最大可能的持續(xù)開展水壓工作，需要將淡水循環(huán)利用起來，試壓結(jié)束后用氮?dú)鈱⑺Y源完全壓入下一級或回收開閉排，試壓順利將需要7天完成作業(yè)。

3.5 氣密試驗(yàn)方案

氣密方案將生產(chǎn)流程分成17個試壓段，試驗(yàn)壓力為操作壓力的1.1倍，打壓管線連接點(diǎn)同水壓方案連接點(diǎn)，以第一段為例：第1段：原油收球筒PR-1501、平臺段塞流入口管線。操作壓力：1 900 kPaG；試驗(yàn)壓力(30%、60%、100%)：627、1 254、2 090 kPaG。

以第1段為例，闡述整個試驗(yàn)過程：首先導(dǎo)通流程，將試驗(yàn)區(qū)域與周圍系統(tǒng)做好隔離，第1段用水5 m3，水壓進(jìn)水點(diǎn)為收球筒50.8 mm(2吋)快速接口，第1、第2段串聯(lián)進(jìn)水(1～2段合計(jì)用水55 m3)，在進(jìn)水后對第1、第2段的管道的高點(diǎn)進(jìn)行排氣，保證介質(zhì)中只有淡水作為介質(zhì)，取排氣點(diǎn)1作為本段壓力試驗(yàn)的打壓點(diǎn)，分別完成試驗(yàn)壓力的30%，試驗(yàn)壓力的60%，試驗(yàn)壓力三次對其進(jìn)行壓力測試，穩(wěn)壓時間2 h，滿足試驗(yàn)要求，第1、第2段水壓試驗(yàn)結(jié)束，水壓試驗(yàn)完成后泄壓，排氣點(diǎn)1注入氮?dú)?，將試壓介質(zhì)淡水排至閉排罐，作為下階段閉排進(jìn)行水壓測試的使用介質(zhì)。同時對上一段進(jìn)行氣密試驗(yàn)，將氣密試驗(yàn)分為三級試壓，試壓壓力分別為627、1 254、2 090 kPaG，穩(wěn)壓時間分別滿足30 min、30 min、6 h，氣密試驗(yàn)完成。如此第1段在氣密試驗(yàn)后同時完成惰化工作，省略了氮?dú)夥磸?fù)吹掃，含氧量連續(xù)檢測等工作。

4 結(jié)語

壓力試驗(yàn)作為新投產(chǎn)設(shè)備設(shè)施完整性檢查不可缺少的一部分，是海洋平臺投產(chǎn)前關(guān)鍵的一步。渤海油田經(jīng)過多年實(shí)踐，積極探索，為進(jìn)一步提高工作效率，探索“水壓氣密惰化”聯(lián)合試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)在保證試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，結(jié)合海上淡水供應(yīng)量存在的變數(shù)的情況，制定不同的試驗(yàn)方案，高效完成壓力試驗(yàn)。在淡水供應(yīng)量不足時，可以使用最少淡水使用量完成水壓試驗(yàn)，在淡水供應(yīng)相對充足的前提下，采取各分段同時進(jìn)水的方式，可以在最短時間內(nèi)完成整個設(shè)施設(shè)備的水壓試驗(yàn)。同時利用氮?dú)鈱⒌缮弦患壷苯印膀?qū)趕”到下一級，并使用氮?dú)膺M(jìn)行氣密試驗(yàn)，使其和后續(xù)“惰化”工作無縫銜接，即節(jié)約氮?dú)馐褂昧?，又?jié)約資源提高效率，符合目前石油發(fā)展的低碳環(huán)保理念，有效縮短了平臺投產(chǎn)時間，為海洋石油的高效發(fā)展提供良好借鑒案例。