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        海管首次通球清管作業(yè)實踐與效果探究

        2022-10-18 03:54:04陳陽中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務分公司天津300452
        化工管理 2022年28期
        關鍵詞:清管海管球閥

        陳陽(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務分公司,天津 300452)

        0 概述

        南海北部灣某油田,位于潿洲島東南方,距潿洲島約31 km,油田所處海域平均水深約30.3~34.3 m。該油田通過采用自升式移動式平臺進行開發(fā)開采,該平臺到下游平臺的6寸海管于2022年4月8日投入使用。海底管道的通球檢測是對其進行日常運營維護的重要手段。根據中海油海底管道完整性管理規(guī)定,對于滿足清管條件的海底管道清管作業(yè)要求每年不少于 2次[1]。

        本次海管通球清管作業(yè)較之前開展的海管鋪設完工之后的通球作業(yè)以及基線檢測的通球作業(yè)有著本質區(qū)別,本次通球作業(yè)是該油田投產、海管投入運營之后的首次通球清管作業(yè),在維持正常生產的前提下開展,并且利用正常生產的流體介質作為動力源,而且該油田具有稠油、高含硫化氫等特點,增加了本次通球作業(yè)難度與風險。為降低本次通球作業(yè)風險,計劃先發(fā)中密度泡沫球,待收球后再繼續(xù)發(fā)尼龍刷直板球,通球類型與基線檢測時球體參數一致。

        1 海管概況

        1.1 管道數據

        本次海管通球的路由是:HYSY163平臺側的立管+40 m柔性膨脹彎軟管+平管段硬管+下游平臺側的硬管膨脹彎+下游平臺側的立管。海管相關數據資料如表1所示。

        表1 海管相關數據資料統計表

        1.2 管道附件

        管道附件如表2所示。

        表2 管道附件統計表

        1.3 原油物性

        目前為A2H井單井投用,產量540 m3/d,含水14%。經查閱該油田ODP等相關資料,產層為角二段,析蠟起始點為12.3 ℃,析蠟高峰點為7.8 ℃,原油預測凝點為-6 ℃,含蠟量6.67%,膠質含量15.11%,瀝青質含量1.03%,現場做試驗,在8 ℃下,流動性較好。目前首次通球不存在凝管風險。

        1.4 通球歷史及本次計劃通球情況

        HYSY163平臺至下游平臺的海管為新建鋪設海底管道,于2022年1月完成鋪設,并于2022年2月完成了海管完工后清管測徑作業(yè),2022年3月完成了海管基線檢測作業(yè)。具體情況如下。

        (1)海管鋪設完工后清管測徑作業(yè)。2022年2月14日按照既定的作業(yè)計劃與方案,先后完成了海管清管測徑試壓作業(yè)。作業(yè)期間,連接臨時管線,采用海水作為介質,啟動消防泵作為動力源,第1~2個球(提前放置于海管平管段兩端管內作為隔水球,103%ID直板球)兩球體均完好略有磨損,泥沙雜質3 kg;第三個球是泡沫球,收到清管球球體,球體完好,泥沙雜質2.5 kg;第四個球是直板球,收到清管球球體1個,球體完好,測徑板略有磨損,泥沙雜質0.2 kg。

        (2)投產之前進行基線檢測作業(yè)。2022年3月27日,按照既定的作業(yè)計劃與方案,先后完成了海管基線檢測作業(yè)。基線檢測作業(yè)期間,采用海水作為介質,啟動應急置換泵作為動力源,先后開展了七次通球:1#中密度泡沫球、2#機械測徑球、3#機械測尼龍刷球、4#機械測磁鐵球、5#電子幾何測徑球、6#超聲波檢測器模擬體、7#超聲波檢測器,均按照估算時間到達收球端,球體完好,僅有微量的焊渣和鐵屑等雜質。

        (3)本次計劃通球情況。根據海管情況,為避免通球過程中出現卡堵情況,減小通球風險,采取漸進式通球策略進行通球。本次通球計劃首先通一個泡沫球,待下游平臺收到泡沫球,檢查完好狀態(tài)之后,再繼續(xù)通尼龍刷直板球。這兩個球的尺寸規(guī)格型號與基線檢測所使用的泡沫球和尼龍刷直板球的尺寸規(guī)格型號完全一樣。

        2 通球前準備

        2.1 作業(yè)設備

        (1)根據管道尺寸確定球的尺寸。管道外徑168.3 mm,管道壁厚15.9 mm,管道內徑136.5 mm。對應清管階段運行的清管球:103%ID=141 mm中密度泡沫球(中密度80~120 kg/m3、球體直徑141 m)、99%ID=135 mm直板尼龍刷球(導向盤(99%ID)、密封盤(106%ID)、尼龍刷盤(106%ID))。

        (2)從“人機料法環(huán)”等方面檢查確認準備齊全完好,隨時可用狀態(tài)。

        2.2 藥劑的加注

        殺菌劑清管加注,選擇其中1種殺菌劑。計算用量,換算成加注量和加注時間。使用在用殺菌劑加注點,發(fā)球后進行加注殺菌劑75L(三個管程)。緩蝕劑加注預膜實施:計算3倍加注濃度下緩蝕劑加注量。使用在用緩蝕劑加注點。檢查在用藥劑加注泵。殺菌劑加注結束后,緩蝕劑以3倍濃度加注,持續(xù)加注兩個管程之后恢復正常注入濃度。

        2.3 通球時間

        根據海管運行參數和油氣水綜合外輸量計算海管通球時間,海管輸送介質為純液(油水混合物),則海管通球時間計算公式如下:

        根據以上公式:海管管線容積為120 m3,根據目前情況,目前外輸量按22 m3/h(不考慮間隙漏失)的掃線排量計算,則T≈5.5 h。

        3 通球作業(yè)程序

        (1)召開作業(yè)前的技術溝通會及開展JSA(工作安全分析);開具作業(yè)許可;并確認物料工具機準備齊全。

        (2)確認生產工藝流程平穩(wěn)運行,并且外輸泵的運轉狀態(tài)正常,避免通球期間進行外輸泵的倒泵、清洗外輸泵的濾器等情況。

        (3)確認海況氣象良好,有守護船(環(huán)保船)巡航海管海面狀況。

        (4)與收球方中控聯系,確認下游是否導入收球流程,準備發(fā)球的工具和清管球,并對清管球進行發(fā)球前的拍照存檔記錄。

        (5)檢查確認發(fā)球筒流程處于隔離狀態(tài)(V1-V4,V6-V12),壓力表讀數為0,打開底部排放閥(V9、V10、V11)清洗惰化發(fā)球筒(氧氣含量低于5%),確保惰化合格之后關閉底部排放閥(V9、V10、V11),發(fā)球筒頂部緩慢泄壓,確認無壓力之后打開發(fā)球筒快開盲板,裝入清管球,并將清管球推入發(fā)球筒根部,關閉快開盲板,確保發(fā)球筒快開盲板已經鎖緊,然后關閉頂部泄壓口,打開底部排放閥進行氮氣置換惰化發(fā)球筒,并確認兩個發(fā)球指示器處于可工作的正常狀態(tài)。

        (6)打開發(fā)球筒的平衡閥(V8),然后緩慢打開發(fā)球筒進口閥門(V1、V2)的旁通1寸球閥和截止閥,并排氣,壓力達到0.7 MPa后,關閉1寸球閥和截止閥,觀察發(fā)球筒快開盲板處及筒體有無滴漏現象。

        (7)與收球方中控聯系,確認做好其他收球準備后,緩慢打開清管球發(fā)球器的進口球閥(V1、V2)充壓,壓力平衡后,全關此閥(V1、V2),對筒體進行保壓觀察,如無壓降且發(fā)球筒外觀無泄漏,再全開發(fā)球器進口球閥 (V1、V2)。

        (8)關閉發(fā)球筒的平衡閥(V8),快速打開清管球發(fā)球器的出口球閥(V3、V4)。

        (9)緩慢關閉清管球發(fā)球器的旁通球閥(V5)。

        (10)觀察清管球指示器,當確認清管球發(fā)射出去后,聯系收球方,清管球已發(fā)出,并記錄時間和下海管壓力和流量。

        (11) 10 min后打開清管球發(fā)球器的旁通閥(V5)。

        (12)關閉清管球發(fā)球器的進口球閥(V1、V2)和出口球閥 (V3、V4)。

        (13)打開清管球發(fā)球器底部的排放閥(V9、V10、V11),進行排放泄壓,確認筒體壓力情況,壓力表示數為0時,充氮氣吹掃惰化(氧氣含量低于5%),惰化完成之后,關閉排放閥 (V9、V10、V11),打開發(fā)球筒快開盲板,進一步檢查確認清管球是否已發(fā)送,確認無誤后關閉發(fā)球器快開盲板,確保發(fā)球筒快開盲板已經鎖緊。

        (14)根據下海管的流量估算通球時間,保持與收球方中控聯系,相互通報并記錄好清管作業(yè)運行記錄,關注海管運行情況。

        (15)清管球到達下游平臺的清管球接收器后,收球方對發(fā)球筒的雜質進行收集稱重和拍照,通球作業(yè)結束。

        (16)待下游平臺收到泡沫球之后,按照以上發(fā)球程序準備發(fā)尼龍刷直板球進行通球作業(yè)。密切關注海管壓力、流量變化,做好詳細記錄。收球方對發(fā)球筒的雜質進行收集稱重和拍照,通球作業(yè)結束。發(fā)球端工藝流程示意圖如圖1所示。

        圖1 發(fā)球端工藝流程示意圖

        4 異常狀況分析及處置措施

        4.1 球旁通

        如果管道內壁有異物將清管器密封盤刮破或密封盤磨損嚴重,流動介質就會產生旁通,在發(fā)送直徑小于等于管線內徑的清管器時,可能會由于旁通造成清管器滯留在海管中或長時間不能收球。如超過1.5倍理論運行時間(同時參考累計流量值),球體仍未到達收球筒,可視為球體發(fā)生旁通。對應的處置措施如下:

        (1)逐漸適當提高海管輸送入口壓力,同時增大上游入口流量,下游快速泄壓,誘使清管器向前運行,同時,中控觀察收/發(fā)球端壓力變化,分析球體運行情況。

        (2)根據通球時間、壓力波動及流量大小,分析球體旁通位置;再發(fā)送1個泡沫球進行推球。

        4.2 卡堵

        由于遇到較大阻力清管球卡在管內,使管線堵塞,流動介質不流動(沒有收到清管球,流動介質流量接近零、上游壓力快速上升)。若清管球前后上下游壓差增大1 MPa,可視為清管球卡堵在管線中。

        首先,采用漸進式清管,通球期間管道運行參數應保持穩(wěn)定[2],滿足下一步作業(yè)要求后再過渡;通過發(fā)球時間,流量,運行時間及管道特征點,分析球體遇堵的位置及原因;采取增加上游壓力或下游泄壓,迫使清管球移動。如果還不能解堵,考慮反推后再正推或者反推的方式推動清管球。另外,如在實際通球過程中發(fā)現發(fā)球端壓力上升較快(相對于收球端壓力),則應暫停作業(yè),分析球體在管道中的運行情況,判斷卡球風險,必要時采取反推措施(反推再正推,使球活動后重新密封,而不是將球反推回發(fā)球筒)。

        4.3 設備故障或生產關斷

        在通球作業(yè)期間,如果發(fā)生了外輸泵故障停泵或生產關斷等異常情況,導致外輸流量為零,而無法繼續(xù)通球作業(yè),為防止海管凝管等風險,需要啟動應急置換泵進行外輸置換,在啟動應急置換泵之前提前導通流程啟動海水加熱器進行加熱,應急置換泵的最高操作壓力6 700 kPa,排量40 m3/h,可通過回流調節(jié)閥控制外輸流量,另外按照要求加注三倍注入濃度的海水緩蝕劑。

        5 效果分析

        在安全管理方面,油田現場管理人員針對現場實際生產工況及存在風險,周密部署,全面細致分析,制定了詳細的通球作業(yè)方案程序及風險防范措施,并且經過審核批準之后執(zhí)行。本次通球作業(yè)嚴格按照既定的作業(yè)方案程序落實執(zhí)行,作業(yè)前進行全面作業(yè)安全風險分析,崗位職責分工明確,組織操作人員學習作業(yè)方案,并在現場進行通球技能實操培訓,有效規(guī)避了各項作業(yè)風險。

        在生產管理方面,提前做好上下游的溝通確認,避免了溝通不到位導致的生產關停與安全風險,嚴格按照操作程序執(zhí)行,注意閥門開關順序,通球過程中壓力在2.2 MPa左右,海管介質流量在22 m3/h左右,介質溫度68 ℃左右。采用與基線檢測同樣類型的清管器實現了最大限度降低風險,并且采取先通泡沫清管器,是一種經濟的清管工具,與剛性清管器相比,它有很好的變形能力和彈性,在壓力作用下與管壁形成很好的密封,能夠順利通過各種彎頭、閥門和管道變形段,當發(fā)生卡球時方便加壓碎球,并且不會對管道造成損傷。一般情況下清管器外徑相對管道內徑過盈量選擇3%~5%,清管器長度不大于管徑的1.5倍[3]。

        泡沫球和直板球沒有發(fā)生卡球現象,均按照預算的時間先后依次到達下游收球端,通球過程中壓力平穩(wěn),球體完好無損,收球后球筒內無雜質。證明本次通球取得了良好效果。海底管道通球作業(yè)可有效清除海底管道雜質、蠟質等沉淀,保持和恢復海管輸油、輸氣能力,清管作業(yè)也可以為海管內檢測做準備。

        6 結語

        通過對海上油田試生產投產后海管首次通球作業(yè)進行全面分析,其中涵蓋了海管通球的異常狀態(tài)及應急處置措施,通過編制作業(yè)實施方案、HSE方案、作業(yè)許可與作業(yè)前準備工作、作業(yè)程序的執(zhí)行等方面,進行通球清管作業(yè)效果分析總結,積累了豐富的通球作業(yè)經驗和如何規(guī)避通球作業(yè)風險以及異常狀態(tài)下的應急處置措施。本文針對該油田試生產投產后的首次通球技術實踐進行探究分析,對今后油田所轄的海管完整性管理以及通球清管作業(yè)實踐等均具有很強的借鑒與指導意義。

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