導(dǎo)管架樁腿儲運(yùn)貧乙二醇技術(shù)

李　豫，鐘小俠，戴　磊，趙喜峰.海洋石油工程股份有限公司，天津30045.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津30045

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導(dǎo)管架樁腿儲運(yùn)貧乙二醇技術(shù)

李豫1，鐘小俠2，戴磊1，趙喜峰1
1.海洋石油工程股份有限公司，天津300451
2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452

摘要：荔灣3- 1氣田的平臺需儲存大量的貧乙二醇用于持續(xù)不斷地注入天然氣海底輸送管道，以防止在管道中形成堵塞管道的天然氣水合物。由于受海洋平臺空間、安全因素等限制，平臺儲存大量的貧乙二醇面臨巨大挑戰(zhàn)。采取一種全新的儲存技術(shù)，即將大量的貧乙二醇儲存在導(dǎo)管架樁腿中，并配套以合理的儲運(yùn)設(shè)施與工藝，可實現(xiàn)平臺上貧乙二醇的充足供給。在簡要介紹了荔灣3- 1氣田平臺存儲貧乙二醇存在問題的基礎(chǔ)上，提出了在平臺上儲存及外輸貧乙二醇的方案，而后較詳細(xì)論述了樁腿儲運(yùn)貧乙二醇的工藝流程及具體操作過程。工程實踐證明，導(dǎo)管架樁腿儲運(yùn)乙二醇技術(shù)自2013年投入應(yīng)用以來，一直運(yùn)行良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：海洋平臺；貧乙二醇；導(dǎo)管架樁腿；儲運(yùn)技術(shù)

荔灣3- 1氣田位于南中國海水深約1 480 m的海域，水下生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的天然氣通過長約70 km、管徑22 in（1 in = 25.4 mm）的海底管道輸送到水深約190 m的淺水平臺進(jìn)行處理。由于水下井口至海上平臺的距離較遠(yuǎn)，天然氣在輸氣管道中輸送時，在一定溫度和壓力條件下會與自由水形成水合物，堵塞管道閥門等設(shè)施，影響正常生產(chǎn)運(yùn)行。貧乙二醇作為一種水合物抑制劑，在生產(chǎn)過程中需持續(xù)不斷地注入海底管道中以防止水合物的生成，然后在平臺處回收、脫水、脫鹽、補(bǔ)充損耗后再次利用。

根據(jù)荔灣3- 1中心處理平臺實際情況，至少需要儲存1 500 m3的貧乙二醇才能滿足正常生產(chǎn)需求。如按常規(guī)設(shè)計，即在平臺上設(shè)置大型儲罐，會對平臺的空間、結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等帶來巨大的負(fù)面影響，加之乙二醇屬于有毒物質(zhì)，且易燃易爆，因此對平臺的安全也造成很大的隱患。

由于平臺的建造費(fèi)用較高，空間有限，為了降低平臺面積和質(zhì)量，在導(dǎo)管架腿內(nèi)儲存貧乙二醇的工程技術(shù)尤顯重要。本文詳細(xì)闡述了利用導(dǎo)管架樁腿存儲貧乙二醇的儲運(yùn)技術(shù)，即利用導(dǎo)管腿作為常壓容器存儲大量貧乙二醇，并采用電潛泵抽取儲液進(jìn)行外輸?shù)姆桨讣皩嵤┣闆r。

1　導(dǎo)管架樁腿儲運(yùn)貧乙二醇方案

1.1貧乙二醇的存儲方案

對于海上固定式平臺，導(dǎo)管架是依靠群樁固定于海底的，同時又是上部平臺的支撐結(jié)構(gòu)。荔灣3- 1中心處理平臺設(shè)計水深190 m，采用8腿導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)，外4腿直徑從底部的4 200 mm過渡到頂部的2 600 mm，總長199 m［1- 2］。根據(jù)導(dǎo)管架的主體結(jié)構(gòu)要求，導(dǎo)管架外4腿從導(dǎo)管腿底部至水下- 71 m處設(shè)計為導(dǎo)管架的扶正艙室，因此水下- 71 m以上部分可設(shè)計用于存儲貧乙二醇。具體的設(shè)計方案是：貧乙二醇的存儲艙室下標(biāo)高設(shè)置在水下- 71 m處，同時考慮到貧乙二醇的存儲容量需求以及導(dǎo)管架與組塊海上對接安裝需求，導(dǎo)管架存儲艙上標(biāo)高設(shè)置在+ 5.5 m處；貧乙二醇的存儲方式采用常壓存儲，每個腿存儲500 m3，4腿儲存容積共計2 000 m3。

導(dǎo)管架腿存儲貧乙二醇的這一設(shè)計方案，充分利用了導(dǎo)管架的存儲空間，保證了中心處理平臺乙二醇再生裝置（MRU）的平穩(wěn)操作，解決了因深水段管道的段塞而導(dǎo)致的貧乙二醇供液量不穩(wěn)定的問題。

1.2貧乙二醇的外輸方案

導(dǎo)管架樁腿內(nèi)存儲貧乙二醇的方案主要用于以下兩個用途：

（1）日常存儲。接收來自MRU或是供應(yīng)船的合格貧乙二醇產(chǎn)品。

（2）維持生產(chǎn)的正常運(yùn)行。當(dāng)來自MRU的貧乙二醇由于MRU故障或供應(yīng)量無法滿足用戶需求時，可從導(dǎo)管架腿內(nèi)向貧乙二醇日用罐輸送所需的貧乙二醇。

由于存儲在導(dǎo)管架腿內(nèi)的貧乙二醇最終用戶位于組塊的頂部甲板（標(biāo)高+ 41 m），因此需要確定一個合理的液體輸送方案將貧乙二醇從導(dǎo)管架腿輸送至用戶所在位置。

用泵抽取是液體輸送的常用方式，但若直接在導(dǎo)管架腿內(nèi)設(shè)置電潛泵，則在設(shè)備檢修、儀表監(jiān)測及安全性等方面存在著極大困難，因此本項目考慮在導(dǎo)管架樁腿旁設(shè)置單獨(dú)泵護(hù)管用于下泵，使泵置于導(dǎo)管架腿外，維護(hù)時可將泵從護(hù)管內(nèi)提出實現(xiàn)現(xiàn)場操作和維護(hù)，其具體方案為［3］：

將導(dǎo)管架腿外部設(shè)置的泵護(hù)管與導(dǎo)管架腿平行，泵護(hù)管底部與導(dǎo)管架腿內(nèi)存儲艙標(biāo)高一致，泵護(hù)管與樁腿存儲艙底部通過管道相通；泵護(hù)管內(nèi)設(shè)電潛離心泵用于提升液體，且輸送泵的泵頭低于樁腿儲罐最低液位的垂直距離不少于2 m，高于泵護(hù)管底部垂直距離不少于1 m；泵護(hù)管與樁腿存儲艙內(nèi)的操作壓力維持為常壓，其液面以上采用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣；由于泵護(hù)管與樁腿存儲艙在氣相與液相部分均有連通，因此泵護(hù)管內(nèi)的液位變化可反映樁腿存儲艙內(nèi)液位的變化，采用投入靜壓式液位變送器并頂裝式安裝，將測量傳感器固定于套管底部，利用擴(kuò)散硅或陶瓷敏感元件的壓阻效應(yīng)，將傳感器接收的靜壓轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過變送器的溫度補(bǔ)償進(jìn)行一定的線性校正，轉(zhuǎn)換成4～20 mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號，再傳輸至中控進(jìn)行監(jiān)測；在標(biāo)高+ 9.05 m帶纜走道上布置泵揚(yáng)水管存放空間，用于泵的檢修作業(yè)。泵護(hù)管設(shè)置如圖1所示。

圖1　導(dǎo)管架樁腿存儲艙及泵護(hù)管示意

2　樁腿儲運(yùn)貧乙二醇工藝流程

2.1整體儲運(yùn)工藝流程簡介

由深水海底管道登陸平臺送來的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％～80％的富乙二醇，經(jīng)系統(tǒng)分離后進(jìn)入了MRU系統(tǒng)進(jìn)行脫水、脫鹽再生處理，轉(zhuǎn)變?yōu)楹|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的貧乙二醇，再通過海底管道注入井口進(jìn)行循環(huán)利用。貧乙二醇存儲系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備包括貧乙二醇樁腿存儲艙、貧乙二醇提升泵、貧乙二醇日用罐和貧乙二醇外輸泵等。其工藝流程見圖2。

貧乙二醇日用罐內(nèi)設(shè)置有液位變送器進(jìn)行液位監(jiān)測，當(dāng)液位低于正常液位時，開啟入口管道上的液位調(diào)節(jié)閥V1使來自MRU系統(tǒng)的貧乙二醇注入日用罐；當(dāng)罐內(nèi)液位趨于正常并高于正常液位時，慢慢關(guān)小入口液位調(diào)節(jié)閥V1并開啟樁腿儲存艙入口管道上的液位調(diào)節(jié)閥V2，使貧乙二醇儲存至樁腿儲存艙內(nèi)。當(dāng)貧乙二醇進(jìn)入樁腿儲存艙時，先集中向一個樁腿儲存艙輸送，直到該樁腿被充滿后再切換至另一個樁腿。

當(dāng)貧乙二醇日用罐內(nèi)液位持續(xù)降低，來自MRU系統(tǒng)的貧乙二醇已無法滿足生產(chǎn)注入需求時，就選擇最高液位的樁腿儲存艙并通過提升泵供應(yīng)貧乙二醇，直到該儲存艙內(nèi)液位達(dá)到最低時再切換至另一個樁腿儲存艙。

圖2　貧乙二醇存儲系統(tǒng)工藝流程示意

2.2具體的儲運(yùn)工藝操作過程

在導(dǎo)管架樁腿存儲艙內(nèi)進(jìn)行貧乙二醇儲存及外輸?shù)木唧w實施步驟為：

（1）氮?dú)庵脫Q空氣。樁腿儲存艙為空艙狀態(tài)時，開啟氮?dú)馊肟谡{(diào)節(jié)閥10，氮?dú)庥扇肟诠艿?經(jīng)管道11、12進(jìn)入存儲艙3及泵護(hù)管5中，其余閥門為關(guān)閉狀態(tài)。持續(xù)注入氮?dú)?，?dāng)樁腿儲存艙及泵護(hù)管內(nèi)的壓力升高至氮?dú)獬隹谡{(diào)節(jié)閥13規(guī)定的設(shè)定值時，調(diào)節(jié)閥13自動開啟，將多余的氮?dú)饧翱諝饣旌衔锝?jīng)管道11、12、14排至安全區(qū)域；在注入氮?dú)獾耐瑫r，不斷監(jiān)測罐內(nèi)氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)直至達(dá)到99％以上，即可停止充入氮?dú)狻?/p>

（2）貧乙二醇儲存過程。開啟閥門2，貧乙二醇通過入口管道1進(jìn)入樁腿存儲艙，并通過連通管道4進(jìn)入泵護(hù)管中，當(dāng)樁腿存儲艙和泵護(hù)管的壓力達(dá)到設(shè)定值時，氮?dú)獬隹谡{(diào)節(jié)閥13自動打開，氮?dú)饨?jīng)管道11、12、14排放至安全區(qū)域，持續(xù)注入貧乙二醇，直至貧乙二醇在儲存樁腿中達(dá)到指定高度。

（3）貧乙二醇外輸過程。打開貧乙二醇出口閥門7，啟動貧乙二醇輸送泵6，將貧乙二醇向外輸出。當(dāng)貧乙二醇存儲艙及泵護(hù)管中的壓力降低至指定壓力時，氮?dú)馊肟谡{(diào)節(jié)閥10自動打開，氮?dú)饨?jīng)入口管道9、11、12進(jìn)入樁腿存儲艙及泵護(hù)管中。當(dāng)樁腿存儲艙的液位降至指定高度后，停止外輸。

3　結(jié)束語

導(dǎo)管架樁腿儲運(yùn)乙二醇技術(shù)自2013年投入應(yīng)用以來，一直運(yùn)行良好，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。在海洋平臺特殊環(huán)境下，將大量的貧乙二醇儲存于導(dǎo)管架樁腿中是中海油深海工程建設(shè)方面的一次大膽創(chuàng)新。該技術(shù)的應(yīng)用不僅可達(dá)到節(jié)省平臺空間、減輕平臺質(zhì)量、降低安全風(fēng)險、節(jié)約經(jīng)濟(jì)投資、方便操作等目的，也為中海油未來向深海方向發(fā)展提供了有益的借鑒。另外，在實際項目的應(yīng)用過程中，還應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)校核并采取相應(yīng)的防腐措施。

參考文獻(xiàn)

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Storage Technique of Ethylene Glycolin Jacket Legs

LIYu1，ZHONG Xiaoxia2，DAILei1，ZHAO Xifeng1
1. China Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China
2. CNOOC Tianjin Branch，Tianjin 300452，China

Abstract：Alarge amount of lean ethylene glycol is needed to store on platform in Liwang 3- 1 Gas Field for being continually injected into subsea gas pipelines to avoid gas hydrate forming. Because the offshore platform has space and safety limits，it is a great challenge to store a large amount of lean ethylene glycol on platform. A new technique for storing lean ethylene glycol in the jacket legs is introduced in this essay. And the process flow and operation procedure about lean ethylene glycol storage and transportation are described. The new technique has been applied since 2013 and achieved good economic benefits.

Keywords：offshore platform；lean ethylene glycol；jacket leg；storage and transportation technology

doi：10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.03.007

作者簡介：

李豫（1983-），女，山西太原人，工程師，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)主要從事海上石油平臺工藝系統(tǒng)設(shè)計工作。Email：liyu@mail.cooec.com.cn

收稿日期：2015- 12- 29