西澳某深水氣田集輸管道流動(dòng)安全保障技術(shù)

摘 要：某深水氣田水深450～750 m，采取水下生產(chǎn)系統(tǒng)+浮式生產(chǎn)設(shè)施的開發(fā)模式。水下生產(chǎn)系統(tǒng)包括水下采油樹、海底管道、管匯及立管等水下設(shè)施，油氣在浮式生產(chǎn)設(shè)施上進(jìn)行分離、處理及存儲(chǔ)外輸。水下生產(chǎn)系統(tǒng)面臨析蠟、水合物堵塞、低溫、腐蝕、結(jié)垢等問題，根據(jù)氣田產(chǎn)物流體物性、管道的水力熱力情況制定了綜合的流動(dòng)保障措施，保障氣田的正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：深水氣田 水下生產(chǎn)系統(tǒng) 蠟沉積 水合物預(yù)防 段塞流

中圖分類號(hào)：TE866 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0077-02

Abstract：A gas field， located in water depths of 450-750m， is under FEED studies utilizing subsea production system and floating processing facilities as the selected development concept. The subsea production system comprises subsea trees， manifolds， subsea pipelines and riser systems.The floating facilities which are used for all hydrocarbon processing， storage and offloading. The main flow assurance challenges for such a subsea production system are Wax， hydrates， low temperature， corrosion， scale management. According to hydrocarbon fluids properties， integrated preventive methods have been developed to deal with potential flow assurance issues and to achieve smooth production.

Key Words：Deepwater gas filed； Subsea production system； Wax deposition； Hydrate Management； Slug flow

澳大利亞某氣田水深450～750 m，采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)+浮式生產(chǎn)設(shè)施的開發(fā)模式。井口生產(chǎn)的油氣流首先匯集至海底管匯，然后通過海底輸送管線、立管、轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)輸送到水面的浮式生產(chǎn)設(shè)施。氣田生產(chǎn)中影響水下集輸管道中流動(dòng)安全的主要因素為：凝析油析蠟、膠凝、水合物堵塞、管道腐蝕、段塞流和水垢沉積。為保證氣田的正常生產(chǎn)，針對(duì)存在的問題制定了綜合的流動(dòng)保障方案。

1 蠟管理

氣田中所產(chǎn)凝析油中含蠟，當(dāng)流體溫度高于臨界蠟沉積溫度10 ℃時(shí)，沉積的蠟將融化。蠟管理采用管道保溫的方法，保證正常生產(chǎn)時(shí)輸送流體的溫度始終高于蠟臨界沉積溫度，避免蠟沉積，同時(shí)海底最低溫度為5 ℃，遠(yuǎn)低于蠟臨界沉積溫度，在管道關(guān)停時(shí)，管道中不可避免的有蠟沉積，重啟后的溫度需要將沉積的蠟重新融化。而且管道中的溫度不能過高，防止損壞撓性管以及轉(zhuǎn)塔。通過管線的保溫特性，使管道沿線的溫度滿足防蠟要求。同時(shí)為防止意外情況下蠟沉積的產(chǎn)生，在臍帶纜中預(yù)留石蠟分散劑注入管線，并能進(jìn)行清管作業(yè)。

2 水合物管理

（1）水合物預(yù)防。

管道采用保溫措施后，正常生產(chǎn)后，管道中的溫度遠(yuǎn)高于水合物生成溫度，管道中無水合物生成。但是在系統(tǒng)關(guān)停期間，管內(nèi)流體溫度降至環(huán)境溫度，此時(shí)，不可避免地有水合物生成。根據(jù)水合物預(yù)防的原則，選擇使用連續(xù)注入水合物抑制劑的方法。注入MEG已被實(shí)踐證明為可靠的方法，為保證生產(chǎn)過程順利及關(guān)停下的安全，該氣田使用連續(xù)注入MEG的方法。水下生產(chǎn)系統(tǒng)中的管道采用濕安裝，管道充滿水，在投產(chǎn)前MEG將管道中的水替換出來，然后開井排液，防止水合物生成。

（2）水合物消除。

雖然注入MEG的方法可以有效防止正常、關(guān)停工況下水合物的生成，但是在不可預(yù)見的工況下，生產(chǎn)系統(tǒng)中仍然可能有水合物生成。如有水合物生成，要立即停產(chǎn)，確定堵塞位置，制定解堵方案，分析風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行解堵。

當(dāng)發(fā)生堵塞的管道可以通過其他的生產(chǎn)管線組成環(huán)路時(shí)，將兩條生產(chǎn)管線連接成環(huán)路，在環(huán)路兩端同時(shí)降壓，以降低水合物堵塞兩端的壓差。對(duì)于單管線和井口跨接管，采用在管道一端降壓，但由于水合物上游壓力較大，水合物堵塞前后容易產(chǎn)生較大的壓差，水合物堵塞存在壓差推動(dòng)下高速移動(dòng)撞擊管道并造成破壞的風(fēng)險(xiǎn)。因此，一旦認(rèn)為從管道一端降壓存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，將考慮利用移動(dòng)鉆機(jī)或者其他專用修井機(jī)設(shè)備連接水下生產(chǎn)系統(tǒng)，組成降壓環(huán)路，在環(huán)路兩端同時(shí)降壓。

3 管道腐蝕防護(hù)

氣田開發(fā)過程中，海底管道操作溫度高、壓力大，內(nèi)部流體中CO2含量，并含有Cl-和少量H2S，同時(shí)由于凝結(jié)水中揮發(fā)性有機(jī)酸的存在造成pH值較低，管道內(nèi)部屬于非常惡劣的腐蝕環(huán)境。通常海底管道使用碳鋼加CRA內(nèi)襯的管材。MEG管線使用碳鋼管道，通過壁厚設(shè)計(jì)中考慮預(yù)留一定厚度的腐蝕容許值，使管線在受到腐蝕的情況下，氣田生命期內(nèi)仍能保持足夠的強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。

4 段塞流與結(jié)垢管理

管道中為天然氣、凝析油、水與MEG，立管高度約500 m，水下生產(chǎn)系統(tǒng)中容易有段塞流產(chǎn)生。在管道設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)管徑、管道壓力進(jìn)行了選擇，在正常生產(chǎn)時(shí)管道中段塞流產(chǎn)生。但是管道重啟等瞬態(tài)工況下，管道中會(huì)暫時(shí)產(chǎn)生段塞流，轉(zhuǎn)塔的管道系統(tǒng)、滑環(huán)系統(tǒng)和入口設(shè)備均考慮了斷塞流的影響，防止段塞流對(duì)管道帶來的震動(dòng)以及液塞快速排出對(duì)生產(chǎn)帶來的不利影響。

對(duì)管道中結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)，采用周期性地對(duì)氣藏內(nèi)產(chǎn)出水的成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。在判斷有結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以通過臍帶纜向水下采油樹內(nèi)注入阻垢抑制劑。在篩選阻垢劑時(shí)，考慮阻垢劑與MEG的相互作用，以保證各自的效果。

5 結(jié)論和建議

針對(duì)存在的影響流動(dòng)安全的問題制定了綜合的流動(dòng)保障措施，以保障深水氣田的正常生產(chǎn)。

（1）采用管道保溫方法防止蠟沉積。

（2）采用連續(xù)注入MEG的方法預(yù)防正常生產(chǎn)與關(guān)停時(shí)的水合物，水合物堵塞生成后采用降壓的方法消除。

（3）生產(chǎn)管線使用碳鋼加CRA內(nèi)襯管材，MEG管線使用碳鋼管道并預(yù)留腐蝕余量。

（4）通過控制管徑、管道壓力防止段塞流。

（5）采用周期監(jiān)測(cè)水質(zhì)、注入阻垢劑的方法防止結(jié)垢產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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