段塞流捕集器翻身方案的設(shè)計(jì)

陳邦敏 宋廣興 杜洪杰 李洋 楊鐵寧

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028; 2.海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

段塞流捕集器是一種多相流管道的終端設(shè)備，主要用于捕集多相流管道流出的液塞，進(jìn)行氣液分離，為流程中的來液量波動(dòng)提供緩沖容積，消除段塞流的嚴(yán)重危害，并為下游處理設(shè)備提供穩(wěn)定的氣體和液體流量。段塞流捕集器是一種石油開發(fā)中常用的關(guān)鍵設(shè)備，在處理流程中液量較大時(shí)，常常需要較大規(guī)模的段塞流捕集器。由于公路運(yùn)輸車輛對(duì)于運(yùn)輸設(shè)備尺寸的限制，設(shè)備不能超高、超寬、超重。因此部分段塞流捕集器在運(yùn)輸過程中采用側(cè)躺建造，側(cè)躺運(yùn)輸?shù)姆绞?。在運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后需要進(jìn)行翻身，才能實(shí)現(xiàn)安裝。由于段塞流捕集器的工藝特點(diǎn)，其管嘴較多，重量較大，部分設(shè)備偏心明顯，導(dǎo)致其翻身方案比較難以實(shí)施。南海某油氣田開發(fā)項(xiàng)目采用的大型段塞流捕集器重量超過100t，為使得翻身方案安全可靠，經(jīng)過詳細(xì)評(píng)估，制定了采用轉(zhuǎn)臺(tái)支撐，2臺(tái)履帶吊配合的翻身方案。

1 翻身方案設(shè)施準(zhǔn)備

該項(xiàng)目段塞流捕集器主要依據(jù)《壓力容器》《臥式容器》《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。段塞流捕集器外形尺寸12756mm×4211mm×5114mm，重量125.866t。設(shè)計(jì)壓力12.15MPa，設(shè)計(jì)溫度-29℃/49℃，能承受橫向加速度0.24g，垂直加速度0.15g，總?cè)莘e63.7m3，其管嘴密布罐體周身，達(dá)30多個(gè)。為了滿足段塞流捕集器翻身要求，需要準(zhǔn)備主要設(shè)備包括，750t履帶吊2臺(tái)，根據(jù)強(qiáng)度要求選擇對(duì)應(yīng)的卸扣，吊帶，鋼絲繩，輔助繩等(表1)[1]。

吊機(jī)起重能力750t，吊裝回轉(zhuǎn)半徑20m，考慮2臺(tái)吊機(jī)均勻受力，但由于吊機(jī)拔桿的差異，主臂傾角略有差異[2]。除主吊設(shè)備重量外還需綜合考慮吊鉤以及吊繩等配套設(shè)施的重量，考慮重量不確定系數(shù)1.05，動(dòng)態(tài)放大系數(shù)1.05。兩臺(tái)吊機(jī)的利用率分別為30.96%和31.31%，滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于兩臺(tái)吊機(jī)協(xié)調(diào)作業(yè)要求吊機(jī)利用率小于80%的要求。為起到段塞流捕集器的支撐作用，同時(shí)保證段塞流捕集器在吊機(jī)的輔助下能光滑的轉(zhuǎn)動(dòng)，降低轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力，防止設(shè)備損壞。需要準(zhǔn)備轉(zhuǎn)臺(tái)一套，主要由4個(gè)自由轉(zhuǎn)動(dòng)輪和支撐底座組成?？紤]到需翻身的段塞流捕集器重達(dá)125.866t，為防止支撐變形，轉(zhuǎn)臺(tái)底座需要有足夠的強(qiáng)度和剛度，針對(duì)薄弱區(qū)域需要筋板進(jìn)行加強(qiáng)。

表1 吊裝輔助設(shè)備/材料

2 翻身方案

段塞流捕集器的翻身方案主要分三步：上轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)、裝配底座。

(1)上轉(zhuǎn)臺(tái)。首先根據(jù)段塞流捕集器的尺寸及管嘴布置，調(diào)整每個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)滾輪中心距離為1700～1800mm，最佳距離為1800mm，固定滾輪位置，共設(shè)置3組轉(zhuǎn)臺(tái)。在翻身過程中，為保證轉(zhuǎn)臺(tái)的穩(wěn)定性及設(shè)備旋轉(zhuǎn)空間，需提前將轉(zhuǎn)臺(tái)通過型鋼及鋼板進(jìn)行加高，對(duì)3個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行整體固定及加強(qiáng)，因外側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)與設(shè)備之間為弧面接觸，現(xiàn)場(chǎng)視情況將外側(cè)的兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)適當(dāng)墊高20～40mm。將2根Φ70mm×16m的鋼絲繩通過1個(gè)120t的卸扣與1根80t×16m的吊帶連接組成履帶吊750-1#吊機(jī)的吊索具；履帶吊750-1#行駛至合適位置，吊鉤緩慢下降至合適高度，將2根Φ70mm×16m的鋼絲繩分別與吊機(jī)山字型吊鉤的兩端連接。完成連接后，履帶吊750-1#緩慢提升吊索具至合適高度，并控制吊鉤至設(shè)備連接吊索具位置的正上方；履帶吊750-1#吊鉤下降至合適高度，現(xiàn)場(chǎng)施工人員將80t×16m吊帶的自由端穿過設(shè)備本體后與吊帶另一端的120t卸扣連接。同理完成履帶吊750-1#的鎖具連接。兩臺(tái)履帶吊吊鉤同時(shí)提升設(shè)備至200mm后應(yīng)停留約1min，檢查無誤后，將設(shè)備繼續(xù)緩慢提升至合適高度，通過控制吊臂使設(shè)備位于轉(zhuǎn)臺(tái)正上方，待設(shè)備調(diào)整方位后，緩慢下放設(shè)備至轉(zhuǎn)臺(tái)上(圖1)[3]。

(2)旋轉(zhuǎn)。在準(zhǔn)備段賽流旋轉(zhuǎn)前，由于要解除吊機(jī)的鎖具，重新掛扣。由于段塞流捕集器的重心并不居中，為防止吊機(jī)鎖具解除后設(shè)備在重力的作用下自行旋轉(zhuǎn)，需將設(shè)備的兩個(gè)自帶鞍座通過結(jié)構(gòu)墊墩和墊塊墊平，起到穩(wěn)定作用(圖2)。

圖1 段塞流捕集器吊裝上轉(zhuǎn)臺(tái)

圖2 段塞流捕集器臨時(shí)固定

檢查設(shè)備平穩(wěn)后，緩慢下降履帶吊750-1#吊鉤高度，將其下方80t×16m吊帶的其中一個(gè)120t卸扣上拆除，將其自由端繞設(shè)備大半周后掛緊在設(shè)備頂部吊耳上。同樣，緩慢下降履帶吊750-2#吊鉤高度，將其下方80t×16m吊帶從卸扣中解除，將其自由端掛在設(shè)備底部的吊耳上。連接完畢并確認(rèn)無誤后，移除臨時(shí)結(jié)構(gòu)墊墩和墊塊。750-1#履帶吊緩慢提升吊鉤，750-2#履帶吊緩慢下放吊鉤，此過程要時(shí)刻觀察設(shè)備狀態(tài)，使設(shè)備在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)緩慢均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。通過兩臺(tái)履帶吊配合，最終使設(shè)備旋轉(zhuǎn)90°，至軸式吊耳位于水平位置(圖3)[4]。待翻身完成后，將設(shè)備臨時(shí)固定，拆除兩臺(tái)履帶吊上除Φ70mm×16m鋼絲繩以外的其他吊索具。

圖3 段塞流捕集器翻身過程

(3)裝配底座。將底座按中心距圖紙要求距離擺放在平整地面上采用兩臺(tái)吊機(jī)將段塞流捕集器吊起到底座正上方，履帶吊緩慢下放設(shè)備至底座上，檢查無無誤后，使設(shè)備重量完全落在底座上，最后根據(jù)廠家要求完成底座安裝工作。

3 吊裝翻身關(guān)注事宜

由于吊裝過程中主要采用了2臺(tái)履帶吊在轉(zhuǎn)臺(tái)的輔助下完成段塞流捕集器的翻身，為了保證在整個(gè)翻身過程中操作的安全，需要對(duì)以下事宜特別關(guān)注[5]：(1)吊裝用具要求：所有吊索具必須有有效的檢驗(yàn)合格證，起吊前應(yīng)檢查所有吊裝索具，確保鎖具沒有破損、斷股、斷絲等情況。同時(shí)還應(yīng)按設(shè)備吊裝示意圖檢查吊索具是否正確，保證每條鋼絲繩、吊帶與設(shè)備水平方向的夾角應(yīng)大于60°。(2)吊裝場(chǎng)地要求：將現(xiàn)場(chǎng)及車道上的障礙物清除干凈，確保吊車行走路線的地面足夠平坦，吊車能在行進(jìn)路線上平穩(wěn)作業(yè)。施工前，應(yīng)將對(duì)吊裝產(chǎn)生影響的設(shè)備附件、結(jié)構(gòu)件等拆除，必須保證設(shè)備從吊起到預(yù)定安裝位置，路線上不能有任何遮擋物妨礙視線或者影響作業(yè)。(3)吊裝氣象要求：吊裝時(shí)應(yīng)選擇平靜的天氣，風(fēng)力小于6級(jí)且無間歇性大風(fēng)。(4)吊裝安全要求：在進(jìn)行吊裝作業(yè)時(shí)，吊車的工作范圍內(nèi)不能有任何障礙物，任何靠近吊裝作業(yè)區(qū)的施工人員必須在安全區(qū)域。段塞流捕集器吊離支撐物200mm后應(yīng)停留約1min，檢查所有吊車讀數(shù)及構(gòu)件是否存在安全隱患，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行吊裝作業(yè)。(5)其他要求：由于段塞流捕集器作為壓力容器，其相關(guān)部件都經(jīng)過了嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)，翻身時(shí)應(yīng)注意保護(hù)，避免損傷。在翻身過程中需要隨時(shí)關(guān)注設(shè)備重心的變化，如果在過程中需要停止，要保證設(shè)備能得到有效地固定。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)需根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)布置位置，提前測(cè)量在轉(zhuǎn)動(dòng)過程各部件的位置，檢查轉(zhuǎn)臺(tái)是否與罐體各個(gè)部位碰撞。

4 結(jié)論

本文依據(jù)南海某油氣開發(fā)項(xiàng)目遇到的大型段塞流捕集器側(cè)裝建造運(yùn)輸，到現(xiàn)場(chǎng)后必須完成翻身才能安裝的特殊問題，提出了采用轉(zhuǎn)臺(tái)，配合2臺(tái)履帶吊的方案完成段塞流捕集器的翻身。其實(shí)施結(jié)果表明，該方案設(shè)計(jì)科學(xué)合理，翻身過程安全可操作性強(qiáng)。但同時(shí)也特別提醒，在翻身過程中要著重關(guān)注設(shè)備重心的變化，提前預(yù)測(cè)各管嘴及附件在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中是否會(huì)與轉(zhuǎn)臺(tái)發(fā)生碰撞。如果在翻轉(zhuǎn)過程中需要更換鎖具等各種原因需要暫停作業(yè)，務(wù)必要將設(shè)備進(jìn)行固定，防止設(shè)備在自重的情況下自行轉(zhuǎn)動(dòng)，造成損壞。該方案的良好實(shí)施結(jié)果表明，該翻身方案不僅適用于段塞流捕集器，對(duì)于各類圓罐型設(shè)備，均可采用此翻身方案。特別對(duì)于各類重型圓罐型設(shè)備，該翻身方案是一個(gè)良好的解決方案。