海洋石油平臺管道布置設(shè)計與研究

張城

天津修船技術(shù)研究所 天津 300456

我國海洋石油事業(yè)隨著我國經(jīng)濟的不斷進步得到發(fā)展，在發(fā)展過程中由于社會需求的提升，海洋石油平臺設(shè)計要求也在逐漸提升，帶給了海洋石油事業(yè)新的發(fā)展和挑戰(zhàn)。海洋石油平臺建設(shè)需要依靠管道布置設(shè)計，期望以下關(guān)于設(shè)計建議能夠給從事相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員帶來些許啟發(fā)[1]。

1 設(shè)計原則

1.1 安全性

任何一項設(shè)計需考慮的前提便是安全，管道布置設(shè)計作為支持海洋石油平臺發(fā)展的重點關(guān)注對象，自然也要將安全放在設(shè)計原則的第一位。比如：人員通行位置管道下方的凈高應(yīng)不小于22m；機泵與人行通道上方不能安裝法蘭；高溫管道應(yīng)遠離施工人員工作處，或者對其進行有效的隔熱處理；閥門位置必須要便于操作，且處于安全位置。

1.2 合規(guī)性

海洋石油平臺管道設(shè)計的工藝需要根據(jù)規(guī)范化流程進行準(zhǔn)確選擇，不能進行違規(guī)操作。

1.3 維修性

管道布置位置不能妨礙后期的維修管理，在管道設(shè)計與布置之前需要了解機泵、儀表、設(shè)備等具有什么樣的特點，便于在施工時留下足夠的空間，后期便于維修人員進行維修管理。

1.4 可接近性

系統(tǒng)部件需安裝在相關(guān)人員可操作范圍之內(nèi)，對于消防軟管站、公用站的位置，在設(shè)計是需要設(shè)計在平臺的邊緣；含有流量計、壓力表的管道，需要與閥門位置向?qū)?yīng)，便于相關(guān)人員進行操作。

1.5 美觀性

管道連接要保持有序，看起來整潔美觀，同時支撐性要強。

1.6 經(jīng)濟性

滿足以上五個原則的同時要考慮經(jīng)濟原則，需要以經(jīng)濟原則為基礎(chǔ)，完成上述原則，確定管道使用數(shù)量與使用類型，保證管道力矩、作用力在不會超過標(biāo)準(zhǔn)的情況下，可以用最少的管件和最短的管線完成管道的連接。為保持管道連接性質(zhì)量和經(jīng)濟性，盡量減少焊縫數(shù)量。

2 管道設(shè)計方式

2.1 準(zhǔn)備工作

管線圖、設(shè)備資料、連接圖、接口要求、設(shè)備布置總圖、配管規(guī)格書、儀表資料、流量計、安全閥門、管道流程圖、塔罐設(shè)計資料、平臺結(jié)構(gòu)資料、平臺平面圖、節(jié)點詳細圖、平臺結(jié)構(gòu)圖、電纜托架布置圖、電氣儀表設(shè)備安裝圖、開關(guān)箱、甲板開孔、按鈕、引風(fēng)機、送風(fēng)機、空調(diào)安裝圖。全部要在管道設(shè)計之前準(zhǔn)備完成[2]。

2.2 管道預(yù)布置

管道預(yù)布置時管道開展布置前的一項準(zhǔn)備工作，首先需要進行單體預(yù)布置：清管器、控制閥門組管道布置進度、工藝泵進出管布置進度；部分管道需要考慮實際布置中會出現(xiàn)何種問題，所以在實際工作開展過程中，需要針對前期考慮問題進行處理。其次是管道預(yù)布置，該道工序需要結(jié)合不同類型資料進行研究，確定管網(wǎng)標(biāo)高和走向；設(shè)計在實際施工中會出現(xiàn)變更情況，需要對實際施工中會出現(xiàn)的變更問題進行考慮，提前設(shè)置預(yù)備方案，盡量避免施工過程中出現(xiàn)方案變更，影響工程進度。最后是繞性分析判斷，該環(huán)及作為單體預(yù)布置及管網(wǎng)布置中的重要工作，需要通過專業(yè)技術(shù)及經(jīng)驗進行分析，及時發(fā)現(xiàn)問題，提出解決策略，為合理布置管道提供良好的空間。

2.3 單元體布置

單元體布置需要將相同設(shè)備管理的管道進行前期布置，保證相關(guān)人員操作安全性，讓設(shè)備發(fā)揮其能力，該工作主要涉及設(shè)備有：熱交換器、常壓容器、壓力容器、泵、壓縮機、管匯、清管器。設(shè)備在使用和安裝過程中，對于需提前清洗的設(shè)備要提前清洗，注意設(shè)備在使用過程中的方式方法，并在安裝中需遵循設(shè)備特點與設(shè)計進行規(guī)范性安裝。

2.4 管道布置

管道設(shè)計需要考慮是否符合實際施工，具體考慮的內(nèi)容有：蒸汽及氣體管道的支管接入口需要從管道上方接入，接入過程中需利用焊接技術(shù)提升管道連接質(zhì)量，避免在后期使用過程中出現(xiàn)滲漏問題。部分接入口只能依靠螺紋及法蘭接口完成連接，為防止在使用中出現(xiàn)問題，需要對其進行定期檢查，確定其連接質(zhì)量；如在施工中需要進行彎管連接，必須保證的一點便是墻壁的外徑是要大于管道外徑的，如此才能確定連接質(zhì)量。管道橫向位移需要提前在布置工作中加大孔徑，確保安裝過程中孔徑大于法蘭外徑。布置管道過程中不能讓縱向橫向統(tǒng)一標(biāo)高。如在管道連接過程中管道走向出現(xiàn)變化，且為特殊情況才能統(tǒng)一管道橫向縱向的標(biāo)高。

3 應(yīng)力分析

應(yīng)力分析能夠幫助核實管道柔韌性，應(yīng)力分析原則是對外部位移、熱效應(yīng)所導(dǎo)致管道出現(xiàn)位移的位置大小進行測量，同時讓測量計算結(jié)果滿足管道設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并讓管道連接具有絕對安全性。實際管道連接工作中，管道支架設(shè)計、管道布置設(shè)計都需要進行應(yīng)力分析工作，實際管道布置中出現(xiàn)設(shè)備連接敏感和溫度超過設(shè)定的情況時，只需根據(jù)管道應(yīng)力情況進行解決即可。該項工作共有兩種不同的方式：（1）不需進行正式分析系統(tǒng)：根據(jù)管道未經(jīng)分析和經(jīng)過分析的管道進行比較之時，管道能夠快速得出對系統(tǒng)合理性判斷，就不許要經(jīng)過正視應(yīng)力分析即可進行布置工作即可。同時，尺寸相同，中間約束點和固定點有兩個及兩個以上的點滿足經(jīng)驗公式的管道，也可以不用進行正式的應(yīng)力分析；（2）需正式分析的管道：在對管道進行實際分析的過程中，首先需要分析端點作用力、應(yīng)力精確度、分析時間參數(shù)、設(shè)計溫度等是否符合分析的選擇，通過對應(yīng)力分析軟件的應(yīng)用進行計算便能夠確定管道布置是否存在不合理性，如果出現(xiàn)不合理性的數(shù)據(jù)，需要及時提出不合理數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因，并及時提交，讓相關(guān)人員針對問題做出合理的解決預(yù)案[3]。

4 結(jié)語

海洋石油平臺管道系統(tǒng)設(shè)計過程并不簡單，因為該設(shè)計過程所設(shè)計的知識面較多，且極其復(fù)雜，因此該項工作更加需要在前期做好準(zhǔn)備工作。海洋石油平臺管道系統(tǒng)設(shè)計目前來說還有許多需要改進的地方，這也需要從事該行業(yè)相關(guān)人員的共同努力，只有把握好平臺管道設(shè)計的重點，才能以更加科學(xué)的設(shè)計實現(xiàn)海洋石油管道系統(tǒng)的運行效率，為國家經(jīng)濟發(fā)展助力。