“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程改造與實踐

張紹廣

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

“海洋石油102”是一艘集原油生產(chǎn)處理、儲存外輸及生活、動力供應(yīng)于一體的浮式生產(chǎn)儲油裝置（簡稱FPSO）。該FPSO所屬的渤中28－2南油田群包含BZ 28－2S CEP、BZ 29－4、BZ 28－2SN 和 BZ 34－1N 等4個油田，其中BZ 29－4、BZ 28－2SN和BZ 34－1N等3個油田的采出流體匯集于BZ 28－2S BOP，經(jīng)段塞流捕集器初步脫氣后增壓輸送到FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)依次進入一級分離器、二級分離器、電脫水器進行三級處理，處理合格的原油與BZ 28－2S CEP處理后的合格原油匯到一條φ203.2 mm管線進入“海洋石油102”FPSO的貨油艙儲存。

隨著周邊平臺新開油井的投產(chǎn)，“海洋石油102”FPSO進艙量增加到8 900 m3/d，使得與 BZ 28－2S CEP共用的原油入艙管線已不能滿足現(xiàn)有工況，造成BZ 28－2S CEP原油系統(tǒng)分離器經(jīng)常高油位；同時，F(xiàn)PSO的二級分離器操作壓力相應(yīng)升高，不僅降低了原油脫氣效果，使進艙原油含氣量增大，而且使流程內(nèi)壓力和液位波動增大，導(dǎo)致電脫水器頻繁掉電，嚴重影響到了生產(chǎn)系統(tǒng)的處理效果。表1是“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)與實際參數(shù)對比。

表1 “海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)與實際參數(shù)對比表

從表1可以看出，生產(chǎn)系統(tǒng)實際操作參數(shù)已經(jīng)超出設(shè)計參數(shù)，必須對其工藝流程進行改造，降低原油進艙壓力，提高原油處理系統(tǒng)處理能力，以滿足生產(chǎn)需求。

1 生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程改造

1.1 改造思路及可行性分析

（1）改造思路

①將“海洋石油102”FPSO與BZ 28－2S CEP共用的一根入艙管線變更為分別入艙管線；

②對電脫水器出口管徑進行擴容改造，增大其處理能力；

③改造后，使得“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)盡可能滿足不斷增加的原油處理能力；

④改造后的流程能夠有效降低“海洋石油102”FPSO系統(tǒng)原油進艙壓力；

⑤改造施工盡可能不影響正常生產(chǎn)，且施工風(fēng)險??；

⑥改造流程盡可能簡單，減少施工作業(yè)費用；

⑦改造不改變設(shè)施的結(jié)構(gòu)，不影響船體的穩(wěn)性。

（2）可行性分析

為了能更大限度地利用已有設(shè)備，分析目前能連接到各油艙艙底的管線，共有4條：φ203.2 mm原油入艙管線，φ609.6 mm 原油外輸管線，φ406.4 mm掃艙管線，φ101.6 mm污水管線。其中，原油入艙管線已經(jīng)在用，要想增加原油處理能力，只能從原油外輸管線、掃艙管線和污水管線上尋找接入點。

現(xiàn)場研究發(fā)現(xiàn)，除了原油入艙管線以外所剩余的3條管線都有其獨特的功能，且利用頻率都很高，如果長期用作原油入艙管線必然影響其原有功能，但這3條管線利用的時間并不總是重疊，因此可在2條或3條管線上都接入原油入艙管線，互為補充，通過切換入艙流程來最大限度地降低原油入艙壓力。

1.2 改造方案確定

經(jīng)過現(xiàn)場反復(fù)考察與論證，最終的改造方案確定為新增2條管線分別入艙：第1條管線從電脫水器下游的液位調(diào)節(jié)閥后引出，連接到外輸流量計標定系統(tǒng)。利用掃艙管線使FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)處理的原油單獨進艙，對原油外輸系統(tǒng)影響不大，但是由于原油外輸開始和倒艙時均要利用掃艙管線，因此還需要其他流程做替換。第2條管線從電脫水器頂部的φ152.4 mm預(yù)留口引出，分別連接到污水管線與原油外輸管線，與第1條管線替換使用。

分析認為，改造方案中新增的2條管線互為補充，通過適當調(diào)整入艙流程，可最大限度地增大原油入艙能力，降低入艙管線壓力。

1.3 管徑選擇

為了使增加的管線滿足日益增長的原油處理量的需求，同時避免不必要的浪費，需要選擇合適的管徑并進行校核。為使二級分離器在高峰產(chǎn)量時將操作壓力保持在30 k PaG，可以模擬出油田群產(chǎn)量最高峰時期新增管線所需的最小管徑。

由油田整體開發(fā)方案報告可知，周邊小平臺產(chǎn)量高峰期能達到3 600 m3/d（150 m3/h），原油的物理性質(zhì)見表2。

表2 “海洋石油102”FPSO原油物性參數(shù)表（70℃）

根據(jù)輸送原油的物理性質(zhì)查表得出推薦的流速為1.5 m/s，再由管道內(nèi)徑計算公式計算得出初選管徑為φ182.03 mm，最終結(jié)合實際情況考慮使用φ203.2 mm 的無縫鋼管。

另外，要對所選擇的管徑進行水力學(xué)核算［1］，判斷所計算的當前管徑下管線的壓力降是否低于系統(tǒng)所允許的最大壓力降?！昂Ｑ笫?02”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程改造方案中所選擇的φ203.2 mm管線水力學(xué)核算結(jié)果見表3。

表3 “海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程改造方案中所選擇的φ203.2 mm管線的壓力降與系統(tǒng)允許最大壓力降對比表

從表3可以看出2條管線的管徑均符合水力學(xué)核算的要求，故在改造時選擇φ203.2 mm的無縫鋼管。

2 改造方案的實踐及效果評價

2.1 改造方案的實踐

（1）將掃艙管線作為新增原油入艙管線。將電脫水器出口調(diào)節(jié)閥LCV－2045與下游隔離閥之間的φ203.2 mm 短節(jié)改為φ203.2 mm 三通，引出一條φ203.2 mm管線，在管線上加球閥與閘閥；在計量標定管φ304.8 mm回流入艙管線穿主甲板之前的法蘭處開孔，引出一條φ203.2 mm管線，與從LCV－2045下游引出的管線連接。

（2）將原油外輸管線和污水管線作為新增原油入艙管線。在電脫水器頂部的φ152.4 mm預(yù)留口上連出一條φ203.2 mm管線，在連接原油外輸管線和污水管線的φ203.2 mm管線上有2個閥門，將2個閥門之間的φ203.2 mm 短節(jié)換成φ203.2 mm 三通，連出一條管線與新增的φ203.2 mm入艙管線連接。改造后的“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程示意圖見圖1（虛線為新增改造部分）。

圖1 改造后的“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程示意圖

2.2 效果評價

改造后的“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過一段時間運行，取得了良好的效果。改造前后生產(chǎn)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)對比情況見表4。

表4 “海洋石油102”FPSO改造前后生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)對比表

由表4可以看出，“海洋石油102”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)擴容改造后，原油進艙管線的背壓降低到了30 kPa，既保證了原油能順利進艙，又減少了原油含氣量；FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)的最大處理量增加了1 500 m3/d，達到了設(shè)計處理能力的2.5倍；BZ 28－2S CEP的進艙量增加了600 m3/d，達到了設(shè)計處理能力的105%；原油日進艙量達到了8 700 m3；改造后，F(xiàn)PSO生產(chǎn)系統(tǒng)的一、二級分離器液位均能穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)，電脫水器幾乎不再發(fā)生掉電情況，處理的原油達到了合格原油標準。

3 結(jié)束語

隨著在生產(chǎn)油田的調(diào)整井和新開井陸續(xù)投入，原有生產(chǎn)系統(tǒng)的處理能力受到嚴峻的考驗，為了充分利用現(xiàn)有資源，通過自身挖潛，擴容改造必將成為解決難題的一個途徑?！昂Ｑ笫?02”FPSO生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程的改造與實踐，成功解決了生產(chǎn)系統(tǒng)處理能力不足的問題，為油田群的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)發(fā)揮了重要作用，該項目的成功實施可為類似油田的生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程的改造提供借鑒。

［1］ 張德姜，王懷義，劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊：第三版［M］.北京：中國石化出版社，2005：20－23.