8000hp油田增產(chǎn)作業(yè)支持船甲板特種設(shè)備的安裝

廖俊峰　陳煥東　陳婷婷

摘 要：目前國內(nèi)使用水力壓裂技術(shù)進(jìn)行油田增產(chǎn)的項目一般使用拖車式液罐、攪拌器、水合動力撬、壓裂泵等設(shè)備，僅能用于陸上油田增產(chǎn)，局限性比較大，且設(shè)備接口需重復(fù)拆裝，自動化程度低。由我公司承建的8 000 hp油田增產(chǎn)作業(yè)支持船，集成油田增產(chǎn)設(shè)備及管路于一體，自動化程度較高，且可在海上作業(yè)，是國內(nèi)首艘海上集成油田增產(chǎn)設(shè)備的船舶。該船固定甲板特種設(shè)備所用的部分基座在海工船上也是首次使用，具備固定效果好、拆裝方便、可重復(fù)利用的優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：可拆卸；通用；緊湊；集成

中圖分類號：U674.38 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Oil production was increased in China commonly with water fracturing technology by trailer type tank， mixer， hydration power package and fracturing pump，these equipment can only work on land， the interfaces of them have to be removed repeatedly and the automation level is very low. Our company has built an advanced 8 000 hp well stimulation vessel， the first offshore well stimulation vessel in China. It integrates all the well stimulation equipment， piping， accessory as a compact and high-automation level unit and can operates offshore. Some foundations firstly used to fix special deckequipments in it have good performance and can be removed easily and used repeatedly.

Key words： Removable； Common； Compact； Integration

1 技術(shù)背景及存在問題

特種用途工程船特別是海洋工程船，常會遇到需要改變作業(yè)類型的情況。因為選擇的作業(yè)類型不同及轉(zhuǎn)換，需要配合進(jìn)行模塊化、撬裝式特種設(shè)備的快速安裝和拆卸，且要保證船舶在各種航行及作業(yè)工況下設(shè)備能良好固定。通常，海洋工程船的特種設(shè)備采用專門的焊接在船體結(jié)構(gòu)上的整體式設(shè)備基座并配鉆螺栓孔固定的方式進(jìn)行安裝、固定和拆卸。此種常規(guī)安裝方式，基座龐大、焊接工作量大、安裝工時消耗多、拆卸不方便、設(shè)備微調(diào)位置困難。

本文介紹一種新型安裝基座及管路和接口布置方式。

2 基座及設(shè)備安裝

本船設(shè)備達(dá)24個，其基座及安裝既要滿足設(shè)備的使用需求和管線布置，也要考慮到人員行走通道和維修空間。同時，設(shè)備的裝配順序也很重要。

（1）壓裂泵組基座及安裝

壓裂泵組安裝于船體尾部（左、右舷各3臺，右舷靠船尾布置）甲板載貨區(qū)域。壓裂泵組柴油機(jī)端通過螺栓與集裝箱燕尾槽（焊在單燕尾槽底座上）連接固定，而壓裂泵側(cè)則通過螺栓與集裝箱立式底座連接固定。

本船在安裝過程中發(fā)現(xiàn)泵組較長，其自帶基座框架大部分處于懸空狀態(tài)，因此在懸空的部分增加槽鋼作為支撐，放置泵組運行過程中跳動過大對設(shè)備帶來的損壞，如圖1所示。

（2）撬組（ 混砂撬、混配動力撬、混配主撬、混配水合罐撬等）基座及安裝

混砂撬安裝于船中右舷區(qū)域液罐旁，采用集裝箱扭鎖固定，兩端配眼板和綁扎索（鏈），另設(shè)限位支座固定。

液罐框架式貨柜、高壓軟管滾筒、混配主撬、混配動力撬、混配水合罐撬、胍膠存儲箱、交聯(lián)劑罐柜、1方胍膠罐柜和數(shù)采控制房等，采用螺栓方式固定，在設(shè)備底座側(cè)面焊裝螺栓安裝面板，并與焊接固定在甲板上的安裝支座用螺栓連接，如圖2所示。

在安裝過程中，為防止設(shè)備跳動過大，在混配主撬、混配動力撬下方基座間增加墊板。

（3） 液罐基座及安裝

酸液罐、泵和管路區(qū)域下方的甲板，應(yīng)設(shè)有抗腐蝕材料制成的襯里，高度應(yīng)至少為500 mm。相鄰的液罐柜之間、交聯(lián)劑罐柜之間，在其頂部角隅處應(yīng)采用集裝箱橋碼綁扎件將其相互固定。

酸液罐安裝區(qū)域及裝卸貨區(qū)域設(shè)置圍堰，圍堰及圍堰內(nèi)的上甲板都涂有耐鹽酸腐蝕涂層；在裝卸貨接頭處裝設(shè)防濺板和有足夠容量的收集盤以便處理收集物，防濺板和收集盤都需為耐鹽酸腐蝕襯墊或涂層，或用耐鹽酸腐蝕材料制造。

在安裝過程中，由于4臺液罐緊靠中間無法焊接，采用增加螺栓固定支座的方法，另在頂部增加固定角隅件，使其設(shè)備間的震動減小。取消綁扎索，因為綁扎索緊固效率低，且影響管線的布置，僅保留固定管線的眼板，如圖3所示。

（4）砂罐的基座及安裝

4個砂罐并排于船中65肋位處，貯存支撐劑為陶粒或石英砂。

砂罐框架底部設(shè)置復(fù)板并通過定位支座或搭接板與甲板焊接固定（見圖4），相鄰的砂罐柜之間，在其頂部角隅處應(yīng)采用集裝箱橋碼綁扎件將其相互固定。

在安裝過程中，砂罐采用直接跟墊板焊接的方式，為保證基座不被銹蝕，需將設(shè)備間縫隙焊接。為防止設(shè)備內(nèi)積水，將封閉墊板開流水口。且砂罐下方鋪設(shè)格柵，方便人員行走。

（5）高壓軟管滾筒基座及安裝

高壓軟管滾筒通過螺栓與高壓軟管滾筒螺栓安裝支座（焊在軟管滾筒底座復(fù)板上）連接固定見圖5，安裝于尾部左舷。

（6）綁扎件及緊固件

為本船酸化壓裂作業(yè)設(shè)備所配的集裝箱固定和綁扎零部件應(yīng)與現(xiàn)有設(shè)備相配，集裝箱燕尾槽座、扭鎖、綁扎眼板及綁扎索（鏈）的配備和安裝應(yīng)符合專業(yè)供應(yīng)廠商的要求。

立式底座、燕尾槽座底座和支承座的安裝高度須考慮與扭鎖的配合，以及甲板實際平整度等因素的影響，保證扭鎖和支承座的支承面在同一平面。

3 甲管系及接口布置

本船設(shè)置的特種系統(tǒng)主要具備支撐劑壓裂、酸化、酸化壓裂、防砂等專業(yè)功能。

（1）支撐劑壓裂系統(tǒng)

本船支撐劑壓裂作業(yè)流程分為低壓側(cè)管系和高壓側(cè)管系。

低壓側(cè)作業(yè)設(shè)備主要包括：液罐；混配主撬、連續(xù)混配水合罐撬、混砂撬。

作業(yè)工況分為兩種：

第一種為作業(yè)前膠液艙內(nèi)存放配制好的瓜膠液，作業(yè)時直接供液至甲板上的4個液罐，從液罐向混砂撬供液。此時，砂罐通過輸砂帶把陶粒運送到混砂撬中，與瓜膠液攪拌均勻后輸送到6套壓裂泵組；

第二種為膠液艙存放過濾好的海水，作業(yè)時將海水供至甲板上的4個液罐，4個液罐向連續(xù)混配撬供海水，由連續(xù)混配撬配制瓜膠液，配制好的瓜膠液向混砂撬供液，陶粒通過混砂撬與膠液混合送至壓裂泵組。

考慮到膠液的強(qiáng)堿性和陶粒的耐磨性，低壓側(cè)管系采用復(fù)合橡膠軟管（內(nèi)膠采用天然橡膠，外膠采用氯丁橡膠，中間為鋼絲骨架及四層天然橡膠簾子線），兩端帶4" CAMLOCK型接口。

（2）高壓側(cè)作業(yè)設(shè)備主要包括：柱塞壓裂泵組；高壓軟管滾筒。

高壓側(cè)作業(yè)主要是指從混砂撬來的壓裂液（膠液與陶粒的混合物），經(jīng)壓裂泵組加壓后，通過高壓軟管滾筒直接輸送到井口壓裂。此處的壓裂液不僅具有低壓側(cè)介質(zhì)的性能，還具有100 MPa左右的高壓，該高壓管線采用高強(qiáng)度合金鋼（105 MPa）焊接連接。

（3）酸化、酸化壓裂系統(tǒng)

酸化、酸化壓裂系統(tǒng)與支撐劑壓裂作業(yè)系統(tǒng)差不多，也分為低壓側(cè)管系和高壓側(cè)管系，唯一區(qū)別是酸液通過混砂撬時不需要與陶?；旌霞纯奢斔椭翂毫驯?。

4 結(jié)論

（1）目前大部分設(shè)備是通過焊接在船體結(jié)構(gòu)上的整體式設(shè)備基座并配鉆螺栓孔固定方式進(jìn)行安裝。針對模塊化、撬裝式特種設(shè)備需快速安裝和拆卸的問題，本文提供一種螺栓式的設(shè)備固定連接件，如圖6所示。

通過旋動螺栓，調(diào)整面板3和面板4的間隙，即可對設(shè)備位置進(jìn)行微調(diào)和適配。螺栓擰出后，面板3和面板4脫開連接，設(shè)備即可拆除。

本可拆卸式設(shè)備固定連接件的優(yōu)點：

本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，通用性好，可快速安裝、固定或拆卸特種設(shè)備；

安裝工藝性好，可通過螺栓調(diào)整兩塊面板之間的間隙，使座板與設(shè)備緊密貼合，保證受力均勻；連接件的安裝或者修改工作量相對?。贿B接件拆除后可重復(fù)使用；

（2）由于壓裂泵組設(shè)備重而且長，集裝箱運行過程中振動大，采用燕尾槽與集裝箱立式底座組合使用，可使設(shè)備框架底座在XYZ三個方向上受力均衡，增強(qiáng)設(shè)備使用安全系數(shù)，為圖7所示。

（3）綁扎索固定效果差、成本高，且其布置影響設(shè)備正常使用。采用此橋型連接件固定效果好、成本低、拆卸方便。

（4）采用軟管連接，便于根據(jù)不同作業(yè)情況調(diào)整管子布置方案，同時也便于管系迅速拆裝。此外，由于輸送介質(zhì)具有強(qiáng)堿性，軟管比鋼管更具有耐酸防腐性能，延長管子的更替周期。再者，所有特種設(shè)備/閥門接口統(tǒng)一采用4”法蘭式CAMLOCK接頭連接，便于迅速拆裝管路和具有同類型設(shè)備接頭互為替換功能。

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