陳陽(yáng)(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司,天津 300452)
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(guò)采用自升式移動(dòng)式平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)開(kāi)采,該平臺(tái)到下游平臺(tái)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(cè)是對(duì)其進(jìn)行日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)的重要手段。根據(jù)中海油海底管道完整性管理規(guī)定,對(duì)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(kāi)展的海管鋪設(shè)完工之后的通球作業(yè)以及基線檢測(cè)的通球作業(yè)有著本質(zhì)區(qū)別,本次通球作業(yè)是該油田投產(chǎn)、海管投入運(yùn)營(yíng)之后的首次通球清管作業(yè),在維持正常生產(chǎn)的前提下開(kāi)展,并且利用正常生產(chǎn)的流體介質(zhì)作為動(dòng)力源,而且該油田具有稠油、高含硫化氫等特點(diǎn),增加了本次通球作業(yè)難度與風(fēng)險(xiǎn)。為降低本次通球作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),計(jì)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(cè)時(shí)球體參數(shù)一致。
本次海管通球的路由是:HYSY163平臺(tái)側(cè)的立管+40 m柔性膨脹彎軟管+平管段硬管+下游平臺(tái)側(cè)的硬管膨脹彎+下游平臺(tái)側(cè)的立管。海管相關(guān)數(shù)據(jù)資料如表1所示。
表1 海管相關(guān)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表
管道附件如表2所示。
表2 管道附件統(tǒng)計(jì)表
目前為A2H井單井投用,產(chǎn)量540 m3/d,含水14%。經(jīng)查閱該油田ODP等相關(guān)資料,產(chǎn)層為角二段,析蠟起始點(diǎn)為12.3 ℃,析蠟高峰點(diǎn)為7.8 ℃,原油預(yù)測(cè)凝點(diǎn)為-6 ℃,含蠟量6.67%,膠質(zhì)含量15.11%,瀝青質(zhì)含量1.03%,現(xiàn)場(chǎng)做試驗(yàn),在8 ℃下,流動(dòng)性較好。目前首次通球不存在凝管風(fēng)險(xiǎn)。
HYSY163平臺(tái)至下游平臺(tái)的海管為新建鋪設(shè)海底管道,于2022年1月完成鋪設(shè),并于2022年2月完成了海管完工后清管測(cè)徑作業(yè),2022年3月完成了海管基線檢測(cè)作業(yè)。具體情況如下。
(1)海管鋪設(shè)完工后清管測(cè)徑作業(yè)。2022年2月14日按照既定的作業(yè)計(jì)劃與方案,先后完成了海管清管測(cè)徑試壓作業(yè)。作業(yè)期間,連接臨時(shí)管線,采用海水作為介質(zhì),啟動(dòng)消防泵作為動(dòng)力源,第1~2個(gè)球(提前放置于海管平管段兩端管內(nèi)作為隔水球,103%ID直板球)兩球體均完好略有磨損,泥沙雜質(zhì)3 kg;第三個(gè)球是泡沫球,收到清管球球體,球體完好,泥沙雜質(zhì)2.5 kg;第四個(gè)球是直板球,收到清管球球體1個(gè),球體完好,測(cè)徑板略有磨損,泥沙雜質(zhì)0.2 kg。
(2)投產(chǎn)之前進(jìn)行基線檢測(cè)作業(yè)。2022年3月27日,按照既定的作業(yè)計(jì)劃與方案,先后完成了海管基線檢測(cè)作業(yè)。基線檢測(cè)作業(yè)期間,采用海水作為介質(zhì),啟動(dòng)應(yīng)急置換泵作為動(dòng)力源,先后開(kāi)展了七次通球:1#中密度泡沫球、2#機(jī)械測(cè)徑球、3#機(jī)械測(cè)尼龍刷球、4#機(jī)械測(cè)磁鐵球、5#電子幾何測(cè)徑球、6#超聲波檢測(cè)器模擬體、7#超聲波檢測(cè)器,均按照估算時(shí)間到達(dá)收球端,球體完好,僅有微量的焊渣和鐵屑等雜質(zhì)。
(3)本次計(jì)劃通球情況。根據(jù)海管情況,為避免通球過(guò)程中出現(xiàn)卡堵情況,減小通球風(fēng)險(xiǎn),采取漸進(jìn)式通球策略進(jìn)行通球。本次通球計(jì)劃首先通一個(gè)泡沫球,待下游平臺(tái)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(gè)球的尺寸規(guī)格型號(hào)與基線檢測(cè)所使用的泡沫球和尼龍刷直板球的尺寸規(guī)格型號(hào)完全一樣。
(1)根據(jù)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(nèi)徑136.5 mm。對(duì)應(yīng)清管階段運(yùn)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(dǎo)向盤(pán)(99%ID)、密封盤(pán)(106%ID)、尼龍刷盤(pán)(106%ID))。
(2)從“人機(jī)料法環(huán)”等方面檢查確認(rèn)準(zhǔn)備齊全完好,隨時(shí)可用狀態(tài)。
殺菌劑清管加注,選擇其中1種殺菌劑。計(jì)算用量,換算成加注量和加注時(shí)間。使用在用殺菌劑加注點(diǎn),發(fā)球后進(jìn)行加注殺菌劑75L(三個(gè)管程)。緩蝕劑加注預(yù)膜實(shí)施:計(jì)算3倍加注濃度下緩蝕劑加注量。使用在用緩蝕劑加注點(diǎn)。檢查在用藥劑加注泵。殺菌劑加注結(jié)束后,緩蝕劑以3倍濃度加注,持續(xù)加注兩個(gè)管程之后恢復(fù)正常注入濃度。
根據(jù)海管運(yùn)行參數(shù)和油氣水綜合外輸量計(jì)算海管通球時(shí)間,海管輸送介質(zhì)為純液(油水混合物),則海管通球時(shí)間計(jì)算公式如下:
根據(jù)以上公式:海管管線容積為120 m3,根據(jù)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(jì)算,則T≈5.5 h。
(1)召開(kāi)作業(yè)前的技術(shù)溝通會(huì)及開(kāi)展JSA(工作安全分析);開(kāi)具作業(yè)許可;并確認(rèn)物料工具機(jī)準(zhǔn)備齊全。
(2)確認(rèn)生產(chǎn)工藝流程平穩(wěn)運(yùn)行,并且外輸泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)正常,避免通球期間進(jìn)行外輸泵的倒泵、清洗外輸泵的濾器等情況。
(3)確認(rèn)海況氣象良好,有守護(hù)船(環(huán)保船)巡航海管海面狀況。
(4)與收球方中控聯(lián)系,確認(rèn)下游是否導(dǎo)入收球流程,準(zhǔn)備發(fā)球的工具和清管球,并對(duì)清管球進(jìn)行發(fā)球前的拍照存檔記錄。
(5)檢查確認(rèn)發(fā)球筒流程處于隔離狀態(tài)(V1-V4,V6-V12),壓力表讀數(shù)為0,打開(kāi)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(guān)閉底部排放閥(V9、V10、V11),發(fā)球筒頂部緩慢泄壓,確認(rèn)無(wú)壓力之后打開(kāi)發(fā)球筒快開(kāi)盲板,裝入清管球,并將清管球推入發(fā)球筒根部,關(guān)閉快開(kāi)盲板,確保發(fā)球筒快開(kāi)盲板已經(jīng)鎖緊,然后關(guān)閉頂部泄壓口,打開(kāi)底部排放閥進(jìn)行氮?dú)庵脫Q惰化發(fā)球筒,并確認(rèn)兩個(gè)發(fā)球指示器處于可工作的正常狀態(tài)。
(6)打開(kāi)發(fā)球筒的平衡閥(V8),然后緩慢打開(kāi)發(fā)球筒進(jìn)口閥門(mén)(V1、V2)的旁通1寸球閥和截止閥,并排氣,壓力達(dá)到0.7 MPa后,關(guān)閉1寸球閥和截止閥,觀察發(fā)球筒快開(kāi)盲板處及筒體有無(wú)滴漏現(xiàn)象。
(7)與收球方中控聯(lián)系,確認(rèn)做好其他收球準(zhǔn)備后,緩慢打開(kāi)清管球發(fā)球器的進(jìn)口球閥(V1、V2)充壓,壓力平衡后,全關(guān)此閥(V1、V2),對(duì)筒體進(jìn)行保壓觀察,如無(wú)壓降且發(fā)球筒外觀無(wú)泄漏,再全開(kāi)發(fā)球器進(jìn)口球閥 (V1、V2)。
(8)關(guān)閉發(fā)球筒的平衡閥(V8),快速打開(kāi)清管球發(fā)球器的出口球閥(V3、V4)。
(9)緩慢關(guān)閉清管球發(fā)球器的旁通球閥(V5)。
(10)觀察清管球指示器,當(dāng)確認(rèn)清管球發(fā)射出去后,聯(lián)系收球方,清管球已發(fā)出,并記錄時(shí)間和下海管壓力和流量。
(11) 10 min后打開(kāi)清管球發(fā)球器的旁通閥(V5)。
(12)關(guān)閉清管球發(fā)球器的進(jìn)口球閥(V1、V2)和出口球閥 (V3、V4)。
(13)打開(kāi)清管球發(fā)球器底部的排放閥(V9、V10、V11),進(jìn)行排放泄壓,確認(rèn)筒體壓力情況,壓力表示數(shù)為0時(shí),充氮?dú)獯祾叨杌?氧氣含量低于5%),惰化完成之后,關(guān)閉排放閥 (V9、V10、V11),打開(kāi)發(fā)球筒快開(kāi)盲板,進(jìn)一步檢查確認(rèn)清管球是否已發(fā)送,確認(rèn)無(wú)誤后關(guān)閉發(fā)球器快開(kāi)盲板,確保發(fā)球筒快開(kāi)盲板已經(jīng)鎖緊。
(14)根據(jù)下海管的流量估算通球時(shí)間,保持與收球方中控聯(lián)系,相互通報(bào)并記錄好清管作業(yè)運(yùn)行記錄,關(guān)注海管運(yùn)行情況。
(15)清管球到達(dá)下游平臺(tái)的清管球接收器后,收球方對(duì)發(fā)球筒的雜質(zhì)進(jìn)行收集稱重和拍照,通球作業(yè)結(jié)束。
(16)待下游平臺(tái)收到泡沫球之后,按照以上發(fā)球程序準(zhǔn)備發(fā)尼龍刷直板球進(jìn)行通球作業(yè)。密切關(guān)注海管壓力、流量變化,做好詳細(xì)記錄。收球方對(duì)發(fā)球筒的雜質(zhì)進(jìn)行收集稱重和拍照,通球作業(yè)結(jié)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
如果管道內(nèi)壁有異物將清管器密封盤(pán)刮破或密封盤(pán)磨損嚴(yán)重,流動(dòng)介質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生旁通,在發(fā)送直徑小于等于管線內(nèi)徑的清管器時(shí),可能會(huì)由于旁通造成清管器滯留在海管中或長(zhǎng)時(shí)間不能收球。如超過(guò)1.5倍理論運(yùn)行時(shí)間(同時(shí)參考累計(jì)流量值),球體仍未到達(dá)收球筒,可視為球體發(fā)生旁通。對(duì)應(yīng)的處置措施如下:
(1)逐漸適當(dāng)提高海管輸送入口壓力,同時(shí)增大上游入口流量,下游快速泄壓,誘使清管器向前運(yùn)行,同時(shí),中控觀察收/發(fā)球端壓力變化,分析球體運(yùn)行情況。
(2)根據(jù)通球時(shí)間、壓力波動(dòng)及流量大小,分析球體旁通位置;再發(fā)送1個(gè)泡沫球進(jìn)行推球。
由于遇到較大阻力清管球卡在管內(nèi),使管線堵塞,流動(dòng)介質(zhì)不流動(dòng)(沒(méi)有收到清管球,流動(dòng)介質(zhì)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(jìn)式清管,通球期間管道運(yùn)行參數(shù)應(yīng)保持穩(wěn)定[2],滿足下一步作業(yè)要求后再過(guò)渡;通過(guò)發(fā)球時(shí)間,流量,運(yùn)行時(shí)間及管道特征點(diǎn),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(dòng)。如果還不能解堵,考慮反推后再正推或者反推的方式推動(dòng)清管球。另外,如在實(shí)際通球過(guò)程中發(fā)現(xiàn)發(fā)球端壓力上升較快(相對(duì)于收球端壓力),則應(yīng)暫停作業(yè),分析球體在管道中的運(yùn)行情況,判斷卡球風(fēng)險(xiǎn),必要時(shí)采取反推措施(反推再正推,使球活動(dòng)后重新密封,而不是將球反推回發(fā)球筒)。
在通球作業(yè)期間,如果發(fā)生了外輸泵故障停泵或生產(chǎn)關(guān)斷等異常情況,導(dǎo)致外輸流量為零,而無(wú)法繼續(xù)通球作業(yè),為防止海管凝管等風(fēng)險(xiǎn),需要啟動(dòng)應(yīng)急置換泵進(jìn)行外輸置換,在啟動(dòng)應(yīng)急置換泵之前提前導(dǎo)通流程啟動(dòng)海水加熱器進(jìn)行加熱,應(yīng)急置換泵的最高操作壓力6 700 kPa,排量40 m3/h,可通過(guò)回流調(diào)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。
在安全管理方面,油田現(xiàn)場(chǎng)管理人員針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)工況及存在風(fēng)險(xiǎn),周密部署,全面細(xì)致分析,制定了詳細(xì)的通球作業(yè)方案程序及風(fēng)險(xiǎn)防范措施,并且經(jīng)過(guò)審核批準(zhǔn)之后執(zhí)行。本次通球作業(yè)嚴(yán)格按照既定的作業(yè)方案程序落實(shí)執(zhí)行,作業(yè)前進(jìn)行全面作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)分析,崗位職責(zé)分工明確,組織操作人員學(xué)習(xí)作業(yè)方案,并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行通球技能實(shí)操培訓(xùn),有效規(guī)避了各項(xiàng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。
在生產(chǎn)管理方面,提前做好上下游的溝通確認(rèn),避免了溝通不到位導(dǎo)致的生產(chǎn)關(guān)停與安全風(fēng)險(xiǎn),嚴(yán)格按照操作程序執(zhí)行,注意閥門(mén)開(kāi)關(guān)順序,通球過(guò)程中壓力在2.2 MPa左右,海管介質(zhì)流量在22 m3/h左右,介質(zhì)溫度68 ℃左右。采用與基線檢測(cè)同樣類型的清管器實(shí)現(xiàn)了最大限度降低風(fēng)險(xiǎn),并且采取先通泡沫清管器,是一種經(jīng)濟(jì)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(guò)各種彎頭、閥門(mén)和管道變形段,當(dāng)發(fā)生卡球時(shí)方便加壓碎球,并且不會(huì)對(duì)管道造成損傷。一般情況下清管器外徑相對(duì)管道內(nèi)徑過(guò)盈量選擇3%~5%,清管器長(zhǎng)度不大于管徑的1.5倍[3]。
泡沫球和直板球沒(méi)有發(fā)生卡球現(xiàn)象,均按照預(yù)算的時(shí)間先后依次到達(dá)下游收球端,通球過(guò)程中壓力平穩(wěn),球體完好無(wú)損,收球后球筒內(nèi)無(wú)雜質(zhì)。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(zhì)、蠟質(zhì)等沉淀,保持和恢復(fù)海管輸油、輸氣能力,清管作業(yè)也可以為海管內(nèi)檢測(cè)做準(zhǔn)備。
通過(guò)對(duì)海上油田試生產(chǎn)投產(chǎn)后海管首次通球作業(yè)進(jìn)行全面分析,其中涵蓋了海管通球的異常狀態(tài)及應(yīng)急處置措施,通過(guò)編制作業(yè)實(shí)施方案、HSE方案、作業(yè)許可與作業(yè)前準(zhǔn)備工作、作業(yè)程序的執(zhí)行等方面,進(jìn)行通球清管作業(yè)效果分析總結(jié),積累了豐富的通球作業(yè)經(jīng)驗(yàn)和如何規(guī)避通球作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)以及異常狀態(tài)下的應(yīng)急處置措施。本文針對(duì)該油田試生產(chǎn)投產(chǎn)后的首次通球技術(shù)實(shí)踐進(jìn)行探究分析,對(duì)今后油田所轄的海管完整性管理以及通球清管作業(yè)實(shí)踐等均具有很強(qiáng)的借鑒與指導(dǎo)意義。