某油田內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)注水滑環(huán)改造技術(shù)方案研究

于國(guó)杰，王偉杰，鄧婷，高建虎，陳自剛

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

隨著國(guó)家對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，生產(chǎn)污水回注成為減少環(huán)境污染、保障油田可持續(xù)開發(fā)一個(gè)重要途徑，是海上油田生產(chǎn)污水處理重要的發(fā)展方向。目前南海在役浮式平臺(tái)面臨高含水開發(fā)期，從油田的發(fā)展和國(guó)家節(jié)能減排的要求看，生產(chǎn)污水回注是大勢(shì)所趨，作為單點(diǎn)系泊裝置中的關(guān)鍵產(chǎn)品，單點(diǎn)滑環(huán)是鏈接浮式平臺(tái)與輸液管線的關(guān)鍵，滑環(huán)的改造研究對(duì)整個(gè)生產(chǎn)水回注工程起到至關(guān)重要的影響。

此次內(nèi)轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)滑環(huán)改造涉及滑環(huán)選型設(shè)計(jì)與改造的具體工作，歸納總結(jié)了滑環(huán)的流速、壓降限制、單點(diǎn)懸掛能力、不同型號(hào)產(chǎn)品的適用范圍、產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性等，從技術(shù)上歸納總結(jié)出單點(diǎn)滑環(huán)的選型依據(jù)，并針對(duì)某油田生產(chǎn)污水回注涉及的單點(diǎn)滑環(huán)改造進(jìn)行研究，通過(guò)方案研究比選，制定單點(diǎn)滑環(huán)的改造方案，可為其他浮式平臺(tái)的單點(diǎn)滑環(huán)選型及改造提供良好的借鑒。

1 單點(diǎn)滑環(huán)現(xiàn)狀及研究基礎(chǔ)

（1）單點(diǎn)現(xiàn)狀及選型依據(jù)

目前FPSO單點(diǎn)上設(shè)有1個(gè)6"以及2個(gè)12"流體滑環(huán)。從目前單點(diǎn)滑環(huán)資料信息看：一般流體滑環(huán)的流速限制為6m/s；該項(xiàng)目單點(diǎn)最大懸掛立管直徑的設(shè)計(jì)能力為13.5"，如果超過(guò)13.5"，改造工作將十分困難；現(xiàn)有滑環(huán)設(shè)計(jì)壓力為20.7MPa；壓降0.2～0.3MPa；12"以內(nèi)的液體滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品，技術(shù)成熟，性價(jià)比高；而超過(guò)12"的滑環(huán)不推薦使用，性價(jià)比很低。

（2）方案研究基礎(chǔ)

生產(chǎn)水經(jīng)過(guò)處理，通過(guò)注水泵，經(jīng)滑環(huán)通過(guò)單點(diǎn)接入海底管線，生產(chǎn)水通過(guò)海管注入到指定地層。生產(chǎn)水產(chǎn)量為48000m3/d，污水回注量有三種工況：按油田產(chǎn)出污水全部回注；1/2回注以及1/3回注；共六種注水方案，其注水泵參數(shù)見表1。根據(jù)滑環(huán)流速限制要求，計(jì)算得出：生產(chǎn)水全部回注時(shí)，滑環(huán)尺寸最小為16"；1/2回注時(shí)，滑環(huán)最小尺寸為10"；1/3回注時(shí)，滑環(huán)最小尺寸為8"。

表1 注水泵的工藝參數(shù)

2 單點(diǎn)滑環(huán)改造方案研究

方案一：利用原有滑環(huán)預(yù)留口進(jìn)行生產(chǎn)水回注

前期方案中，計(jì)劃利用原滑環(huán)預(yù)留口進(jìn)行生產(chǎn)水回注。但根據(jù)調(diào)研信息顯示，現(xiàn)有1個(gè)6"以及2個(gè)12"流體滑環(huán)，但已經(jīng)與一條6"測(cè)試管線以及2條12"生產(chǎn)管線連接使用，無(wú)其他預(yù)留液體滑環(huán)。故方案一不可行。

方案二：利用現(xiàn)有的測(cè)試管線作為生產(chǎn)水回注管線

此方案需要核實(shí)其耐壓、耐熱以及流速的限制，由于目前測(cè)試管線設(shè)計(jì)壓力250psi（約1.7MPa），操作溫度為0～82℃，雖然生產(chǎn)水的操作溫度滿足要求，但從注水的方案可知，上游注水泵出口的最小壓力為11.54MPa，此壓力值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)測(cè)試管線所能承受的最大壓力，并且由上述最小滑環(huán)尺寸也可判斷，6"的滑環(huán)無(wú)法滿足注入量的要求。因此直接利用測(cè)試管線的方案不可行。

方案三：新增一個(gè)注水滑環(huán)與原液體滑環(huán)同時(shí)使用

新增一個(gè)注水滑環(huán)與原液體滑環(huán)同時(shí)使用，并增加一根注水立管。此方案經(jīng)與單點(diǎn)生產(chǎn)廠家咨詢，其單點(diǎn)最大懸掛立管直徑的設(shè)計(jì)能力為13.5"，如果超過(guò)13.5"，改造工作將十分困難；若按現(xiàn)有能力改造，需懸掛立管不超過(guò)13.5"，此種工況需再增加一個(gè)新的注水滑環(huán)。

根據(jù)工藝設(shè)計(jì)研究基礎(chǔ)提供的幾種注水方案，當(dāng)污水全部回注時(shí)，由于受滑環(huán)流速限制，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水全部回注的要求，新增注水滑環(huán)需選擇16"規(guī)格，若僅從滑環(huán)的設(shè)計(jì)壓力、溫度以及流速等來(lái)判斷，從廠家咨詢到的信息顯示，均可滿足全部注入的工況要求；其他兩種注入量的工況下，均采用12"注水滑環(huán)，亦可滿足注入要求。其中12"滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品，無(wú)論從技術(shù)成熟度以及費(fèi)用等角度分析，性價(jià)比較高；而12"以上滑環(huán)為非常規(guī)產(chǎn)品，選擇液體滑環(huán)的直徑越大，耐壓越高，相應(yīng)的費(fèi)用越高。同時(shí)新增滑環(huán)還需涉及到新增注水立管、轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)增加護(hù)管，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)需改造以及新增管匯等。本方案僅從滑環(huán)角度分析，技術(shù)上是可行的。

方案四：更換新的滑環(huán)

此方案為更換原有滑環(huán)，將滑環(huán)設(shè)計(jì)成有1條測(cè)試管線、2條生產(chǎn)管線以及1條注水管線。經(jīng)向廠家咨詢，該方案也是可行的。方案四的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)整體性強(qiáng)，不受原有滑環(huán)的限制，可根據(jù)不同的注水方案，選擇配置合適的注水滑環(huán)，但缺點(diǎn)是改造工程量比方案三要大，費(fèi)用也比方案三高。

3 結(jié)論

從單點(diǎn)滑環(huán)改造方案可知，全部回注工況的滑環(huán)選擇為非常規(guī)產(chǎn)品，技術(shù)難度增加，費(fèi)用也增加；1/2回注的工況注水滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品，技術(shù)成熟，性價(jià)比較高；1/3回注的工況注水滑環(huán)為常規(guī)產(chǎn)品，但是注水量最少。

綜上對(duì)比四個(gè)方案可知，方案一、二不可行，方案三、四可行，但是方案三、四還需根據(jù)具體工程改造量、工期長(zhǎng)短、所需費(fèi)用高低以及油田方需求等綜合考慮，再做進(jìn)一步研究。