橇裝化裝置在海外氣田集輸工程中的應(yīng)用

李海潤 劉百春 徐嘉爽 唐 恂 毛 敏 楊 帆 劉有超

1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041；

2.中國石油塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000；

3.中國石油西南油氣田公司輸氣管理處重慶作業(yè)區(qū)，重慶 401120；

4.中國石油阿姆河天然氣勘探開發(fā)（北京）有限公司，北京 102200

0 前言

近年來，隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)石油公司在海外開采石油天然氣的步伐也不斷加快，氣田地面工程建設(shè)在整個(gè)氣田開發(fā)中占據(jù)著重要地位，一般占工程總投資的50%～60%。 地面集輸工程作為地面工程建設(shè)的關(guān)鍵組成部分，整個(gè)集輸工程的高效、快速建成，對(duì)地面工程的按時(shí)、 保量完成并順利投產(chǎn)起著不可忽視的作用［1］。 本文結(jié)合某海外氣田地面集輸工程，對(duì)工程的特點(diǎn)、裝置橇裝化的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用情況等方面進(jìn)行分析研究。

1 國內(nèi)外橇裝化裝置設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 國外橇裝化裝置設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

早在20 世紀(jì)60、70 年代，美國、英國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，為提高油氣田建設(shè)速度和質(zhì)量，致力于發(fā)展場(chǎng)站工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化。 采用了單元組合、模塊化組裝技術(shù)，工程整體投資節(jié)約30%以上［2］。 目前，國外橇裝化設(shè)計(jì)技術(shù)已在集氣站、計(jì)量站、油氣處理裝置、污水處理裝置等各類站場(chǎng)的裝置設(shè)施上廣泛應(yīng)用。 國外模塊橇裝化裝置已向大型化發(fā)展，油氣田建設(shè)大型模塊已重達(dá)2 700 t，應(yīng)用較多的模塊重量一般為100～200 t。

1.2 國內(nèi)橇裝化裝置設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

20 世紀(jì)70、80 年代，國內(nèi)各油氣田都以不同的方式提倡和推進(jìn)過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作，提出過“三化”（系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化）設(shè)計(jì)和“三化”（預(yù)制化、裝配化和機(jī)械化）施工。如2006 年，中國石油長慶油田在蘇里格氣田試驗(yàn)和研究工作基礎(chǔ)上，為統(tǒng)一“5+1”（即長慶油田與5 個(gè)工程承包單位）合作開發(fā)模式，各參建單位的建設(shè)模式和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均需適應(yīng)蘇里格氣田建設(shè) “低滲、 低產(chǎn)、低壓、低豐度”的開發(fā)特點(diǎn)，對(duì)蘇6-4 集氣站開展了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)［3］。

雖然各油氣田公司在一定程度上開展了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)工作，也取得了一定成效，但與國外相比，國內(nèi)油氣田地面工程標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)工作仍處于初步發(fā)展階段。

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)

某海外氣田內(nèi)部集輸工程，建設(shè)規(guī)模58.5×108m3/a，主要工程量包括32 座單井站、4 座集氣站以及約110 km采、集氣管道的設(shè)計(jì)、建設(shè)。 不同于國內(nèi)工程，該工程具有以下特點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.1 區(qū)域廣、工程量大

該工程所在區(qū)域單井分布廣而散，具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。 工程范圍包括氣區(qū)所含4 個(gè)氣田的采氣管道、集氣管道、緩蝕劑注入系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、單井井場(chǎng)設(shè)施、集氣站、線路閥室等主體工程，以及配套的自控、通信、供配電、給排水、供熱、暖通、建筑、結(jié)構(gòu)等輔助公用工程。主體工程與公用工程較常規(guī)氣田工程量大，傳統(tǒng)的建設(shè)方式難以滿足要求。

2.2 地處沙漠、社會(huì)依托差

工程所在地處于沙漠腹地遠(yuǎn)離城市， 自然條件差，附近工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，社會(huì)依托較差，因此本工程大部分設(shè)備、材料需在國內(nèi)采購，部分施工在當(dāng)?shù)胤职糠质┕C(jī)具需要從國內(nèi)調(diào)遣，涉及到與供應(yīng)商、物流公司的多方協(xié)調(diào)，這對(duì)設(shè)計(jì)、采購、施工等過程控制提出了較高要求。

2.3 工期短、施工難度大

工程所在地簽證形勢(shì)緊張，大量從國內(nèi)調(diào)遣施工隊(duì)伍可能性很小，而當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍在含硫條件下的焊接、自控儀表安裝等關(guān)鍵施工技術(shù)上還無法達(dá)到要求，導(dǎo)致了工程的施工難度比國內(nèi)同類工程大。 同時(shí)工程建設(shè)工期短，從施工圖設(shè)計(jì)開始到主體工程機(jī)械完工僅有12 個(gè)月，這對(duì)項(xiàng)目的順利建成提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

結(jié)合以上項(xiàng)目特點(diǎn)，最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)施工工程量是工程按時(shí)保質(zhì)完成的重要措施，而橇裝化裝置將是減少現(xiàn)場(chǎng)施工量的最有效措施。

3 橇裝化裝置優(yōu)勢(shì)

橇裝化裝置的大部分安裝工作在工廠內(nèi)完成，因而可大大減少工程現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)工程量，縮短工程安裝周期，同時(shí)有利于保證安裝質(zhì)量，便于搬遷和運(yùn)輸。 相對(duì)于傳統(tǒng)的建設(shè)形式，橇裝化裝置具有下列優(yōu)勢(shì)。

3.1 減少現(xiàn)場(chǎng)施工量，縮短施工周期

傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)安裝固定設(shè)備需要經(jīng)過設(shè)備采購、現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試等環(huán)節(jié)，施工周期長。 還需要與設(shè)計(jì)、施工和供貨商聯(lián)絡(luò)協(xié)調(diào)，工作效率低下。 要求施工方具有豐富的施工經(jīng)驗(yàn)， 掌握設(shè)備廠家及配套設(shè)施的安裝要求，用戶需要配備專業(yè)的技術(shù)人員予以配合。

橇裝化裝置則是一體化供貨，組裝、測(cè)試和檢驗(yàn)等工作全部在工廠內(nèi)完成， 大大減少了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)量，只需要在進(jìn)出口管道和電氣設(shè)備接線處進(jìn)行連接，安裝調(diào)試方便，施工周期較傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝所需時(shí)間縮短一半甚至更多［4］。

3.2 提高工程建設(shè)效率，保證工程建設(shè)質(zhì)量

現(xiàn)場(chǎng)安裝固定設(shè)備需要現(xiàn)場(chǎng)施工人員具有較好的專業(yè)水平和施工經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于本工程，當(dāng)?shù)厥┕り?duì)伍的技術(shù)水平難以保證站場(chǎng)設(shè)備的焊接安裝滿足質(zhì)量要求。 橇裝化裝置則是整體供應(yīng)，質(zhì)量容易保證，避免了現(xiàn)場(chǎng)因焊接不合格造成返工等問題發(fā)生，提高了建設(shè)質(zhì)量和效率。

3.3 節(jié)約工程資源，降低工程投資

橇裝化裝置能夠充分利用三維空間，使設(shè)備布置緊湊，且可節(jié)省材料用量，其占地面積也僅為現(xiàn)場(chǎng)安裝固定設(shè)備所占面積的40%～60%，可節(jié)約土地資源［5］。 橇裝化裝置整體供貨， 減少了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員的需求，降低了現(xiàn)場(chǎng)施工費(fèi)用，節(jié)省了工作人員到現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備的各項(xiàng)差旅費(fèi)用及作業(yè)用設(shè)備、完工后余料等的往返運(yùn)輸費(fèi)用。 同時(shí)由于橇裝化裝置在出廠前進(jìn)行了全面的檢測(cè)工作，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量減小，調(diào)試費(fèi)用降低。

3.4 方便運(yùn)行維護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)安裝的固定設(shè)備， 由于供貨商通常不是一家，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問題以及備品備件的采購，需要供貨商提供足夠的技術(shù)支持，后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和管理難度較大。 橇裝化裝置出現(xiàn)問題可由供貨商及時(shí)解決，提高了裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性，同時(shí)也便于設(shè)備的維護(hù)管理。

3.5 重復(fù)利用價(jià)值高

橇裝化裝置移動(dòng)性強(qiáng)，重復(fù)利用率高。 橇裝模塊可多次、多地重復(fù)整體搬遷使用，設(shè)備的再次利用率高達(dá)90%［6］。

4 應(yīng)用成果

本工程的總工藝流程為：區(qū)塊內(nèi)各氣田采用輻射狀敷設(shè)的管網(wǎng)布局方式，采用井口節(jié)流、氣液混輸工藝，將各氣田來氣輸送至天然氣處理廠。

氣田單井原料天然氣在井口節(jié)流后，通過采氣管道氣液混輸輸送至各氣田集氣站。 在氣田集氣站內(nèi)，各單井來原料天然氣根據(jù)進(jìn)站溫度和壓力，部分單井來原料天然氣在加熱爐中加熱再節(jié)流后與其余不需加熱單井來原料天然氣混合進(jìn)入生產(chǎn)分離計(jì)量裝置或單井輪換計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣田所轄單井產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量的分離計(jì)量和氣田總產(chǎn)氣、產(chǎn)液量的分別計(jì)量，計(jì)量后氣液再混合，通過集氣干線輸送至天然氣處理廠。

根據(jù)總工藝流程，滿足工程建設(shè)特點(diǎn)，將集氣站內(nèi)的主要工藝設(shè)備均設(shè)置成橇裝化裝置， 主要有加熱爐橇、分離計(jì)量裝置橇、清管收發(fā)裝置橇、緩蝕劑注入裝置橇、燃料氣調(diào)壓裝置橇、儀表風(fēng)系統(tǒng)裝置橇等。 以下僅對(duì)加熱爐橇、分離計(jì)量裝置橇、緩釋劑注入裝置橇進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹說明。

4.1 加熱爐橇

加熱爐橇對(duì)需加熱的單井采氣管線來原料天然氣進(jìn)行加熱后節(jié)流至所需壓力，加熱的目的是防止原料天然氣節(jié)流降溫形成水合物。 整個(gè)加熱爐橇與外部的主要工藝接口除了需加熱原料天然氣的進(jìn)出口管道外，僅有一個(gè)燃料氣管道接口，加熱爐橇運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，橇接口采用法蘭與外部管道連接即可，施工簡(jiǎn)單，操作方便。

加熱爐裝置橇的流程示意見圖1， 加熱爐裝置橇的產(chǎn)品示意見圖2。

4.2 分離計(jì)量裝置橇

為了掌握各單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)并向氣田試采部門提供可靠數(shù)據(jù)，需對(duì)氣田各單井產(chǎn)量和氣田總產(chǎn)量進(jìn)行產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量的計(jì)量，因此在集氣站均設(shè)置單井輪換分離計(jì)量裝置橇和生產(chǎn)分離計(jì)量裝置橇。 分離計(jì)量裝置橇除了分離器主體設(shè)備外，還配備有流量計(jì)、液位計(jì)等儀表設(shè)施。 與傳統(tǒng)分離器相比，該分離計(jì)量裝置橇與外部的主要工藝接口僅為4 個(gè)：進(jìn)氣口、出氣口、放空口及排污口。

分離計(jì)量裝置橇的流程示意見圖3， 分離計(jì)量裝置橇的產(chǎn)品示意見圖4。

圖3 分離計(jì)量裝置橇工藝流程

圖4 分離計(jì)量裝置橇產(chǎn)品

4.3 緩蝕劑注入裝置橇

由于氣田氣質(zhì)組分中含H2S、CO2， 為了減緩管道內(nèi)腐蝕，需在集氣站設(shè)置緩蝕劑注入裝置橇，向采氣管線和集氣管線注入緩蝕劑。 單個(gè)緩蝕劑注入裝置橇體積較小，在工程建設(shè)中可視具體情況將3～4 套緩蝕劑裝置橇組裝在同一個(gè)橇座上成套，減少緩蝕劑注入裝置橇成套數(shù)量，方便運(yùn)輸、吊裝，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，降低工程投資費(fèi)用。

緩蝕劑注入裝置橇的流程示意見圖5， 緩蝕劑注入裝置橇的產(chǎn)品示意見圖6。

5 結(jié)論

隨著國內(nèi)石油公司在海外開采石油天然氣的步伐不斷加快， 橇裝化裝置是確保氣田高效開發(fā)的重要手段，不僅能夠加快氣田建設(shè)速度，保證建設(shè)質(zhì)量，方便運(yùn)行維護(hù)管理，而且能有效降低整個(gè)工程的投資，有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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