“海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程改造與實踐

張紹廣

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

“海洋石油102”是一艘集原油生產處理、儲存外輸及生活、動力供應于一體的浮式生產儲油裝置（簡稱FPSO）。該FPSO所屬的渤中28－2南油田群包含BZ 28－2S CEP、BZ 29－4、BZ 28－2SN 和 BZ 34－1N 等4個油田，其中BZ 29－4、BZ 28－2SN和BZ 34－1N等3個油田的采出流體匯集于BZ 28－2S BOP，經段塞流捕集器初步脫氣后增壓輸送到FPSO生產系統依次進入一級分離器、二級分離器、電脫水器進行三級處理，處理合格的原油與BZ 28－2S CEP處理后的合格原油匯到一條φ203.2 mm管線進入“海洋石油102”FPSO的貨油艙儲存。

隨著周邊平臺新開油井的投產，“海洋石油102”FPSO進艙量增加到8 900 m3/d，使得與 BZ 28－2S CEP共用的原油入艙管線已不能滿足現有工況，造成BZ 28－2S CEP原油系統分離器經常高油位；同時，FPSO的二級分離器操作壓力相應升高，不僅降低了原油脫氣效果，使進艙原油含氣量增大，而且使流程內壓力和液位波動增大，導致電脫水器頻繁掉電，嚴重影響到了生產系統的處理效果。表1是“海洋石油102”FPSO生產系統的設計參數與實際參數對比。

表1 “海洋石油102”FPSO生產系統設計參數與實際參數對比表

從表1可以看出，生產系統實際操作參數已經超出設計參數，必須對其工藝流程進行改造，降低原油進艙壓力，提高原油處理系統處理能力，以滿足生產需求。

1 生產系統工藝流程改造

1.1 改造思路及可行性分析

（1）改造思路

①將“海洋石油102”FPSO與BZ 28－2S CEP共用的一根入艙管線變更為分別入艙管線；

②對電脫水器出口管徑進行擴容改造，增大其處理能力；

③改造后，使得“海洋石油102”FPSO生產系統盡可能滿足不斷增加的原油處理能力；

④改造后的流程能夠有效降低“海洋石油102”FPSO系統原油進艙壓力；

⑤改造施工盡可能不影響正常生產，且施工風險小；

⑥改造流程盡可能簡單，減少施工作業費用；

⑦改造不改變設施的結構，不影響船體的穩性。

（2）可行性分析

為了能更大限度地利用已有設備，分析目前能連接到各油艙艙底的管線，共有4條：φ203.2 mm原油入艙管線，φ609.6 mm 原油外輸管線，φ406.4 mm掃艙管線，φ101.6 mm污水管線。其中，原油入艙管線已經在用，要想增加原油處理能力，只能從原油外輸管線、掃艙管線和污水管線上尋找接入點。

現場研究發現，除了原油入艙管線以外所剩余的3條管線都有其獨特的功能，且利用頻率都很高，如果長期用作原油入艙管線必然影響其原有功能，但這3條管線利用的時間并不總是重疊，因此可在2條或3條管線上都接入原油入艙管線，互為補充，通過切換入艙流程來最大限度地降低原油入艙壓力。

1.2 改造方案確定

經過現場反復考察與論證，最終的改造方案確定為新增2條管線分別入艙：第1條管線從電脫水器下游的液位調節閥后引出，連接到外輸流量計標定系統。利用掃艙管線使FPSO生產系統處理的原油單獨進艙，對原油外輸系統影響不大，但是由于原油外輸開始和倒艙時均要利用掃艙管線，因此還需要其他流程做替換。第2條管線從電脫水器頂部的φ152.4 mm預留口引出，分別連接到污水管線與原油外輸管線，與第1條管線替換使用。

分析認為，改造方案中新增的2條管線互為補充，通過適當調整入艙流程，可最大限度地增大原油入艙能力，降低入艙管線壓力。

1.3 管徑選擇

為了使增加的管線滿足日益增長的原油處理量的需求，同時避免不必要的浪費，需要選擇合適的管徑并進行校核。為使二級分離器在高峰產量時將操作壓力保持在30 k PaG，可以模擬出油田群產量最高峰時期新增管線所需的最小管徑。

由油田整體開發方案報告可知，周邊小平臺產量高峰期能達到3 600 m3/d（150 m3/h），原油的物理性質見表2。

表2 “海洋石油102”FPSO原油物性參數表（70℃）

根據輸送原油的物理性質查表得出推薦的流速為1.5 m/s，再由管道內徑計算公式計算得出初選管徑為φ182.03 mm，最終結合實際情況考慮使用φ203.2 mm 的無縫鋼管。

另外，要對所選擇的管徑進行水力學核算［1］，判斷所計算的當前管徑下管線的壓力降是否低于系統所允許的最大壓力降。“海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程改造方案中所選擇的φ203.2 mm管線水力學核算結果見表3。

表3 “海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程改造方案中所選擇的φ203.2 mm管線的壓力降與系統允許最大壓力降對比表

從表3可以看出2條管線的管徑均符合水力學核算的要求，故在改造時選擇φ203.2 mm的無縫鋼管。

2 改造方案的實踐及效果評價

2.1 改造方案的實踐

（1）將掃艙管線作為新增原油入艙管線。將電脫水器出口調節閥LCV－2045與下游隔離閥之間的φ203.2 mm 短節改為φ203.2 mm 三通，引出一條φ203.2 mm管線，在管線上加球閥與閘閥；在計量標定管φ304.8 mm回流入艙管線穿主甲板之前的法蘭處開孔，引出一條φ203.2 mm管線，與從LCV－2045下游引出的管線連接。

（2）將原油外輸管線和污水管線作為新增原油入艙管線。在電脫水器頂部的φ152.4 mm預留口上連出一條φ203.2 mm管線，在連接原油外輸管線和污水管線的φ203.2 mm管線上有2個閥門，將2個閥門之間的φ203.2 mm 短節換成φ203.2 mm 三通，連出一條管線與新增的φ203.2 mm入艙管線連接。改造后的“海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程示意圖見圖1（虛線為新增改造部分）。

圖1 改造后的“海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程示意圖

2.2 效果評價

改造后的“海洋石油102”FPSO生產系統經過一段時間運行，取得了良好的效果。改造前后生產系統的相關參數對比情況見表4。

表4 “海洋石油102”FPSO改造前后生產系統相關參數對比表

由表4可以看出，“海洋石油102”FPSO生產系統擴容改造后，原油進艙管線的背壓降低到了30 kPa，既保證了原油能順利進艙，又減少了原油含氣量；FPSO生產系統的最大處理量增加了1 500 m3/d，達到了設計處理能力的2.5倍；BZ 28－2S CEP的進艙量增加了600 m3/d，達到了設計處理能力的105%；原油日進艙量達到了8 700 m3；改造后，FPSO生產系統的一、二級分離器液位均能穩定在正常范圍內，電脫水器幾乎不再發生掉電情況，處理的原油達到了合格原油標準。

3 結束語

隨著在生產油田的調整井和新開井陸續投入，原有生產系統的處理能力受到嚴峻的考驗，為了充分利用現有資源，通過自身挖潛，擴容改造必將成為解決難題的一個途徑。“海洋石油102”FPSO生產系統工藝流程的改造與實踐，成功解決了生產系統處理能力不足的問題，為油田群的高產穩產發揮了重要作用，該項目的成功實施可為類似油田的生產系統工藝流程的改造提供借鑒。

［1］ 張德姜，王懷義，劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊：第三版［M］.北京：中國石化出版社，2005：20－23.