番禺氣田臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)問題及解決措施

苗 建 劉政洪 吳小輝 王 凱

1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518067 2.中海油研究總院， 北京 100027

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番禺氣田臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)問題及解決措施

苗 建1劉政洪1吳小輝1王 凱2

1.中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518067 2.中海油研究總院， 北京 100027

臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)是指臺(tái)風(fēng)期間海洋油氣生產(chǎn)平臺(tái)的操作人員撤離到下游陸上終端，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模式在終端中央控制室調(diào)控海洋油氣生產(chǎn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)無人狀況下的繼續(xù)生產(chǎn)。針對(duì)首次實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的南海東部海域番禺氣田，在臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)施過程介紹的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)在歷次實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題，提出相應(yīng)的解決措施和優(yōu)化手段，以提高臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，并取得了顯著成效，可為海域內(nèi)其他氣田的臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)提供技術(shù)支持和參考借鑒。

番禺氣田；臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)；生產(chǎn)問題；解決措施

0 前言

番禺氣田包括番禺30-1平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱平臺(tái))和珠海陸地終端處理廠，其平臺(tái)是集油氣處理、生產(chǎn)、計(jì)量和輸送、鉆修井、生活、動(dòng)力為一體的綜合平臺(tái)。平臺(tái)上生產(chǎn)的天然氣和凝析油脫水合格后，混合進(jìn)入20″(1″=25.4 mm)、365 km的海底管線輸至珠海橫琴島天然氣終端處理廠作進(jìn)一步處理。

番禺氣田主要產(chǎn)品為天然氣，下游用戶包括嘉明電廠等5個(gè)工業(yè)用戶和中山、珠海的居民用戶。平臺(tái)供氣直接關(guān)系到珠三角地區(qū)工業(yè)供電以及居民用戶，因此臺(tái)風(fēng)期間保證平臺(tái)天然氣的連續(xù)供應(yīng)至關(guān)重要。

據(jù)歷史氣象資料統(tǒng)計(jì)，每年西太平洋海域生成熱帶氣旋約40個(gè)，達(dá)到熱帶風(fēng)暴(臺(tái)風(fēng))等級(jí)以上平均28.8個(gè)。番禺氣田地處西太平洋南海海域，每年受到約10次臺(tái)風(fēng)影響，一般集中在7～9月[1]。夏季頻發(fā)的臺(tái)風(fēng)、巨浪等極端氣候都會(huì)給臺(tái)風(fēng)影響海域內(nèi)的鉆采石油平臺(tái)帶來考驗(yàn)。

因此，番禺氣田在設(shè)計(jì)時(shí)引入了臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)概念，是中國(guó)南海東部海域第一個(gè)實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的油氣田。本文對(duì)番禺氣田臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的實(shí)施問題、應(yīng)對(duì)措施、成果進(jìn)行了探討。

1 臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)施

1.1 臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)過程

平臺(tái)主要通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)與外部連接，VSAT系統(tǒng)是衛(wèi)星通信領(lǐng)域中一種廣泛使用的通信系統(tǒng)[2]。平臺(tái)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)分室內(nèi)單元和室外單元兩部分，室內(nèi)單元包括CU MODEM、基帶MODEM、TES、STARWIRE、MUX、天線系統(tǒng)切換器、天線同軸波導(dǎo)倒換器、天線控制器等；室外單元包括天線、饋源、ODU等。

平臺(tái)與珠海終端及陸地總部通過VSAT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。平臺(tái)中控系統(tǒng)2臺(tái)服務(wù)器與報(bào)房服務(wù)器通信，中控2臺(tái)PKS服務(wù)器再通過交換機(jī)與中控服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

臺(tái)風(fēng)期間，操作人員在珠海終端遙控生產(chǎn)，使用Honeywell DSA技術(shù)通過平臺(tái)到珠海的專用衛(wèi)星鏈路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(通信速率256 k)；通過平臺(tái)到蛇口的辦公網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通信把數(shù)據(jù)送往珠海終端(通信速率1 M)。利用VSAT系統(tǒng)采集通信信號(hào)掌握平臺(tái)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)和工藝流程，同時(shí)遙控現(xiàn)場(chǎng)攝像頭采集現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行畫面，實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)設(shè)備運(yùn)行狀況。

1.2 臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的成果

從2010年投產(chǎn)至今，平臺(tái)經(jīng)歷了近20次臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)[3-13]，累計(jì)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間為793.5 h，歷年臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 2010～2014年期間臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

1.3 臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)設(shè)備測(cè)試

臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)施前，平臺(tái)需進(jìn)行多項(xiàng)針對(duì)性測(cè)試，確保所有遠(yuǎn)程控制通信正常，動(dòng)靜設(shè)備處于安全狀態(tài)，預(yù)防溢油、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。

測(cè)試內(nèi)容包括：平臺(tái)與終端操作站畫面、閥位狀態(tài)、流程顯示數(shù)值的核對(duì)；平臺(tái)與終端操作站之間衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠程度檢驗(yàn)；平臺(tái)與終端操作站上的操作權(quán)限區(qū)分及確認(rèn)；在終端操作站實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備、關(guān)斷閥門、調(diào)節(jié)閥門的監(jiān)控動(dòng)作；在珠海陸地終端對(duì)平臺(tái)進(jìn)行可視監(jiān)控(CCTV)的可靠性調(diào)試；平臺(tái)在臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)下各級(jí)緊急生產(chǎn)關(guān)斷的觸發(fā)原因和觸發(fā)結(jié)果；在珠海終端實(shí)施平臺(tái)單井關(guān)斷的動(dòng)作。

2 臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)問題及解決措施

平臺(tái)投產(chǎn)后經(jīng)歷臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)近20次，每次臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)都會(huì)出現(xiàn)新問題、遇到新挑戰(zhàn)，通過總結(jié)分析，解決了大量問題，使臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)更安全。

2.1 平臺(tái)和終端操作畫面不一致

平臺(tái)和珠海終端操作站畫面多處不一致，工藝流程中的大部分流量計(jì)顯示值有差異。平臺(tái)與珠海終端操作站畫面不一致會(huì)導(dǎo)致參數(shù)誤調(diào)整、閥門誤操作、泵誤啟停，造成工藝不穩(wěn)定、平臺(tái)不安全。

將平臺(tái)中控操作站文檔拷貝至珠海終端操作站，對(duì)珠海終端操作站進(jìn)行覆蓋，解決了平臺(tái)和珠海終端操作站中控監(jiān)控操作畫面不一致的問題。在不影響測(cè)試的基礎(chǔ)上對(duì)珠海終端操作站畫面和組態(tài)進(jìn)行逐步修改，有誤差的流量計(jì)數(shù)值都修改為正常數(shù)值。

2.2 設(shè)備液位高高觸發(fā)生產(chǎn)緊急關(guān)斷

為保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)，平臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備均設(shè)置液位高高觸發(fā)生產(chǎn)緊急關(guān)斷邏輯信號(hào)。臺(tái)風(fēng)期間，風(fēng)大浪高引起平臺(tái)劇烈搖晃，容器液位波動(dòng)較大觸發(fā)相關(guān)關(guān)斷信號(hào)。

液位波動(dòng)引起液位高高觸發(fā)生產(chǎn)關(guān)斷的解決措施：臺(tái)風(fēng)撤離前將罐體液位降到足夠低，保證罐體內(nèi)足夠的預(yù)留空間；檢查相關(guān)液位開關(guān)確保其正常；對(duì)罐體設(shè)置高液位預(yù)報(bào)警，提醒操作人員盡快處理罐內(nèi)液體。

2.3 高壓火炬分液泵運(yùn)行不穩(wěn)定

高壓火炬分液泵是臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，但泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)柱塞發(fā)熱、冒煙、劇烈振動(dòng)等現(xiàn)象，使設(shè)備處于不安全狀態(tài)；且泵不能及時(shí)處理高壓火炬分液罐的液位，導(dǎo)致高壓火炬分液罐液位高高觸發(fā)生產(chǎn)關(guān)斷，終止臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)。

針對(duì)高壓火炬分液泵運(yùn)行不穩(wěn)定問題，改造泵液力端，增加輔助潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)和海水外置冷卻系統(tǒng)，減少柱塞與滑套、盤根間的劇烈摩擦，降低柱塞溫升，克服柱塞發(fā)熱冒煙難題，消除生產(chǎn)安全隱患。

2.4 衛(wèi)星通信中斷觸發(fā)ESD-1棄平臺(tái)關(guān)斷

臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)期間，平臺(tái)與珠海終端的通信一旦中斷將無法遠(yuǎn)程操控生產(chǎn)，若30 min后仍未恢復(fù)，平臺(tái)將觸發(fā)一級(jí)關(guān)斷，必須等待生產(chǎn)人員上平臺(tái)方可恢復(fù)生產(chǎn)。

1)減少平臺(tái)和珠海終端之間不必要的數(shù)據(jù)信息傳輸，而主要傳輸用于關(guān)斷邏輯的數(shù)據(jù)，保證通信連接最優(yōu)化。

2)珠海終端向平臺(tái)傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，平臺(tái)接收數(shù)據(jù)包不穩(wěn)定造成通信斷續(xù)。經(jīng)過調(diào)試珠海終端服務(wù)器，平臺(tái)中控服務(wù)器進(jìn)行主機(jī)切換，通信連接不穩(wěn)定問題有所好轉(zhuǎn)，同時(shí)通信中斷時(shí)在珠海終端激活腳本恢復(fù)通信。

3)平臺(tái)衛(wèi)星通信整改為相互冗余的兩條衛(wèi)星鏈路，一條帶寬是1 M(平臺(tái)—蛇口—終端)，一條帶寬是256 k(平臺(tái)—終端)。在惡劣天氣下，如果1M鏈路中斷，數(shù)據(jù)傳輸則通過256 k鏈路完成，反之亦然。經(jīng)測(cè)試兩條衛(wèi)星鏈路已成功冗余，達(dá)到互備目的。

2.5 火氣探頭故障觸發(fā)ESD-2級(jí)火氣關(guān)斷

平臺(tái)的火氣系統(tǒng)是保障安全生產(chǎn)的重要手段之一，任何2個(gè)火探或者2個(gè)氣探同時(shí)報(bào)警，平臺(tái)將會(huì)觸發(fā)ESD-2級(jí)火氣關(guān)斷。臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)中，一旦火氣探頭誤動(dòng)作將造成平臺(tái)關(guān)斷，必須等待生產(chǎn)人員上平臺(tái)方可恢復(fù)生產(chǎn)。

針對(duì)此情況，做好火氣探頭的校驗(yàn)工作，定期檢查火氣探頭，及時(shí)標(biāo)定、更換有問題的探頭，保證臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)期間不會(huì)因?yàn)榛饸馓筋^誤報(bào)警引起生產(chǎn)關(guān)斷。

2.6 透平發(fā)電機(jī)掉電

Solar透平發(fā)電機(jī)是平臺(tái)的核心設(shè)備，為整個(gè)平臺(tái)提供動(dòng)力。臺(tái)風(fēng)期間，當(dāng)Solar透平發(fā)電機(jī)橇內(nèi)外差壓下降到0.15 inch水柱(38.6 Pa)時(shí)，Solar透平發(fā)電機(jī)控制臺(tái)報(bào)警，Solar透平發(fā)電機(jī)停車并關(guān)斷；同時(shí)大部分正常母排供電設(shè)備將關(guān)停，引起生產(chǎn)關(guān)斷。2010～2012年，曾出現(xiàn)過幾次Solar透平發(fā)電機(jī)橇內(nèi)外差壓低造成Solar透平發(fā)電機(jī)停車且生產(chǎn)關(guān)斷。通過分析發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)期間強(qiáng)風(fēng)正對(duì)排風(fēng)口吹，造成排風(fēng)口壓力增大，使Solar透平發(fā)電機(jī)橇內(nèi)外不能建立定量差壓，對(duì)此，采取了以下措施：

1)在排風(fēng)機(jī)出口加裝導(dǎo)流罩。原先的排風(fēng)口為水平方向，加裝導(dǎo)流罩后，排風(fēng)口向下，能有效削弱臺(tái)風(fēng)對(duì)排風(fēng)口的影響，提高排風(fēng)機(jī)工作效率，增大橇內(nèi)外差壓。

2)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)下啟動(dòng)2臺(tái)風(fēng)機(jī)。Solar透平發(fā)電機(jī)正常情況下運(yùn)轉(zhuǎn)1臺(tái)風(fēng)機(jī)，橇內(nèi)外差壓為220 Pa，啟動(dòng)2臺(tái)風(fēng)機(jī)后，Solar透平發(fā)電機(jī)橇內(nèi)外差壓明顯增大，達(dá)250 Pa。

2.7 三甘醇循環(huán)泵無法遠(yuǎn)程控制

三甘醇循環(huán)泵是三甘醇再生系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，只能現(xiàn)場(chǎng)啟停。臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)期間，一旦三甘醇循環(huán)泵發(fā)生故障并停止運(yùn)行，因無法遠(yuǎn)程啟動(dòng)泵，天然氣脫水單元無法工作，導(dǎo)致外輸天然氣露點(diǎn)不合格。

根據(jù)實(shí)際情況，更換三甘醇泵現(xiàn)場(chǎng)操作柱使其具有自動(dòng)/手動(dòng)切換功能，中控PKS系統(tǒng)增加組態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制泵的啟停；更換新型變頻自動(dòng)調(diào)節(jié)三甘醇循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)泵的遠(yuǎn)程控制。

2.8 三甘醇儲(chǔ)量無法滿足日常消耗

正常生產(chǎn)時(shí)，三甘醇在天然氣脫水再生過程中有一定量的損耗，而臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致三甘醇消耗量過大，不能滿足正常循環(huán)的需要，導(dǎo)致外輸天然氣露點(diǎn)不合格。

根據(jù)實(shí)際情況增加三甘醇儲(chǔ)罐，與三甘醇再生系統(tǒng)的緩沖罐相連；在儲(chǔ)罐出口管線上安裝SDV閥，SDV閥由三甘醇再生系統(tǒng)的緩沖罐液位變送器控制，在緩沖罐液位降低到報(bào)警值時(shí)，SDV閥可以自動(dòng)或手動(dòng)打開并補(bǔ)充三甘醇，保證臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)期間三甘醇的正常循環(huán)需要。

3 結(jié)論

番禺30-1平臺(tái)是中國(guó)南海東部海域第一個(gè)實(shí)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的平臺(tái)。通過臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)的遠(yuǎn)程測(cè)試和多次臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)并解決了臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)中的大部分問題，使臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)更具有可行性和可靠性。在多次臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)實(shí)踐中，平臺(tái)也形成了一套行之有效的防臺(tái)、撤臺(tái)和臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)程序，確保在臺(tái)風(fēng)期間不間斷向下游用戶提供天然氣；同時(shí)積累了豐富的臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為周邊的其他后續(xù)氣田實(shí)施臺(tái)風(fēng)模式生產(chǎn)提供了經(jīng)驗(yàn)。

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2015-03-09

苗 建(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，碩士，主要從事海上石油天然氣開發(fā)工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.016