立體布局轉(zhuǎn)油站來液匯管振動原因及減振方法

趙國剛　孫林妹　劉長友

【摘要】薩中開發(fā)區(qū)已經(jīng)開發(fā)了超過五十年，減少地面設施用地，有效利用土地資源已經(jīng)成為當務之急。立體化布局是解決用地矛盾的一個很好的方法。新中605轉(zhuǎn)油站是第一采油廠第一座立體化布局轉(zhuǎn)油站，經(jīng)過4年多的運行，其突出缺點是計量站來液匯管振動逐年加大，為此本文通過對振動的深刻分析，提出了多種解決方案，為解決新中605轉(zhuǎn)油站計量站來液匯管振動制定了最好的方法，也為將來立體化布局轉(zhuǎn)油站總結(jié)了寶貴經(jīng)驗。

【關鍵詞】立體化布局；轉(zhuǎn)油站；來液匯管；管線減振

隨著油田開發(fā)的不斷深入，已經(jīng)開發(fā)了50多年的薩中開發(fā)區(qū)開發(fā)力度在這樣的大環(huán)境下不斷增大，伴隨而來的是開發(fā)難度也在不斷增大，以采油一廠第六油礦中區(qū)西部為例，2009年區(qū)塊產(chǎn)能建設實施完成后，井網(wǎng)密度已達到276口/km2，井網(wǎng)密度越來越大，油田站場選址越來越困難。在油田建設中，地面除建設油水井外，還要建設管道、電力線、通信線及站場等。這些設施除本身需占據(jù)一定空間外，它們之間也存在安全間距要求，因此如何減小油田地面設施用地，如何有效利用土地資源為當務之急。

1、新中605轉(zhuǎn)油站概況

1.1新中605轉(zhuǎn)油站立體化布局優(yōu)點

立體化布局優(yōu)點在于布局緊湊，空間利用率高，縮小占地面積，提高土地利用系數(shù)；轉(zhuǎn)油站由4個組成單元轉(zhuǎn)化為2個單元，極大的提高了轉(zhuǎn)油站平面布局的靈活性；分離緩沖游離水脫除器和天然氣除油器均布置在油水泵房的頂部，改善了外輸油泵吸入條件。新中605轉(zhuǎn)油站立體化布局后，與常規(guī)轉(zhuǎn)油站相比，雖然投資略有增加，但節(jié)約占地2202.5m2，減少了34.41%，土地利用系數(shù)提高9%。

1.2新中605轉(zhuǎn)油站立體化布局缺點

立體化布站的缺點在于將游離水脫除器和天然氣除油器布置在油水泵房的頂部，增加了工程施工的難度，而且一旦容器或管線發(fā)生泄露，泄露物會直接濺落到油水泵房房頂，增加不安全因素；轉(zhuǎn)油站可擴展性較差，一旦處理量增大，擴建可能性較小；對建筑結(jié)構(gòu)、施工要求較高，土建造價較高。新中605轉(zhuǎn)油站自建成投產(chǎn)以來，除了以上缺點外，在日常維護、操作、管理中其最突出的缺點是計量站來液匯管振動逐年增大。下面我們就對這一在新中605轉(zhuǎn)油站日常生產(chǎn)當中出現(xiàn)的問題進行深入的剖析。

2、新中605轉(zhuǎn)油站計量站來液匯管振動原因

新中605轉(zhuǎn)油站為水驅(qū)轉(zhuǎn)油站，采用雙管、三管摻水、熱洗集油工藝。轄井266口，計量站11座。日設計最大處理量16000立方米/天。新中605轉(zhuǎn)油站采用立體化布局，油水泵房、分離緩沖游離水脫除器（三合一）、天然氣除油器、閥組、加藥間等廠房和設備統(tǒng)一建設，將容器置于泵房頂部，油氣設備成為一個單元，整個轉(zhuǎn)油站分成油氣裝置區(qū)和加熱裝置區(qū)兩部分。

經(jīng)權(quán)威研究，引起載流管道振動的主要原因有兩個，一個是流體脈動，二是流體隨方向變化時遇有變徑和阻礙物引發(fā)的沖擊振動。

2.1液量逐年增加，增大了流體脈動

新中605轉(zhuǎn)油站2009年11月投產(chǎn)時的平均日外輸液量8000立方米左右，此時計量站來液匯管振動并不明顯。隨著新井投產(chǎn)井數(shù)的增加， 2013年底到2014年初，新中605轉(zhuǎn)油站日平均外輸液量達到16000立方米左右。此時新中605轉(zhuǎn)油站已經(jīng)達到甚至略超出其設計的最大處理量，計量站來液匯管振動更加劇烈。

2.2匯管結(jié)構(gòu)上彎頭較多，有部分支線高度大并且沒有支撐

新中605轉(zhuǎn)油站計量站來液匯管的設計是，計量站來液匯管在來油閥組過后很短的距離內(nèi)有四個90度彎頭。這樣液體在匯管內(nèi)產(chǎn)生很大的激振力。另外，為了在工藝上滿足，二級分離器可做為一級分離器備用，設計上在二級分離器東側(cè)加裝了一個M型閥組，為配合立體化布局，計量站來液匯管及所有容器匯管及相關配套管線均架裝在泵房容器平臺下部管線支架上。這樣M型閥組安裝在了計量站來液匯管上部，高度為2.5米并且不與任何容器相連。由于管線要穿過平臺連接，所以M型閥組沒有空間做加強支撐。由于這個原因，M型閥組設計給計量站來液匯管的振動影響也非常大。

新中605轉(zhuǎn)油站

3、計量站來液匯管振動解決方法探索

解決載流管道管道振動的方法很多，但大體上可分為兩種方法，一是改變結(jié)構(gòu)體系，二是采用相應的減振耗能措施。為配合第一采油廠整體提壓注水的生產(chǎn)部署，短期內(nèi)降低新中605轉(zhuǎn)油站日處理量是不可能的。為此本文從實際出發(fā)，提出了以下解決方案：

3.1降低支線高度、減少匯管彎頭數(shù)量

新中605轉(zhuǎn)油站容器區(qū)平臺與下部管架有一米五左右的距離，可以將M型閥組拆除，在平臺下部重建相應功能連通管線。另外，對給計量站來液匯管振動帶來較大影響的四各彎頭，可以通過改變管線穿墻位置解決，并且可考慮使用120度角彎頭代替90度彎頭，這樣即可以減少彎頭數(shù)量，也可減小激振力對管線的影響。

3.2牢固管架、管拖，使用阻尼減振裝置

由于容器區(qū)平臺下部空間有限，本文考慮可以使用結(jié)構(gòu)耗能減振的方法。結(jié)構(gòu)耗能減振的實質(zhì)是在結(jié)構(gòu)內(nèi)設置耗能構(gòu)件或耗能裝置。能為結(jié)構(gòu)提供較大阻尼，振動時消耗掉輸入結(jié)構(gòu)的振動能量，有效衰減結(jié)構(gòu)的振動響應。應用到新中605轉(zhuǎn)油站實際問題當中就是給計量站來液匯管加裝減振器。根據(jù)合理計算及實際情況，可選擇適合現(xiàn)場的阻尼減振裝置。

分析兩種減振方法，一種方法通過改變結(jié)構(gòu)體系來減小計量站來液匯管振動，此種方法可以從根本上解決問題，但改造成本高，施工難度大，對產(chǎn)量影響巨大。另一種方法加裝減振器，此種方法也可部分解決問題，其優(yōu)點是不改變結(jié)構(gòu)體系，施工成本不高。

4、結(jié)論

通過以上分析，本文更側(cè)重尋找一個契合點，即能減小計量站來液匯管的振動，又能減小施工成本和對生產(chǎn)的影響。依據(jù)輸油管道工程設計規(guī)范 GB5053—94要求，輸油管線振動頻率小于10赫茲，機械振動振幅小于100?m，即為負荷管道振動標準，也就是在這個范圍內(nèi)的管道振動不會對管道本身帶來損壞。據(jù)此，本文建議，在解決新中605轉(zhuǎn)油站計量站來液匯管振動問題時，可依據(jù)標準有順序的進行施工改造，達到標準即可。也就是可先進行加裝阻尼減振裝置，如減振檢測不合格再進行M型閥組改造和計量站來液匯管彎頭等的結(jié)構(gòu)體系改變的改造。以求效益的最大化。

作者簡介

趙國剛：1974年2月18日，男，漢族，黑龍江省，大慶，職稱：高級技師，職務：大慶油田有限責任公司第一采油廠第六油礦新中605集中控制站站長 研究方向：油氣集輸?shù)难芯俊?/p>