海上石油平臺主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計(jì)

王鳳輝，鄭曉娟，王 屹，張瑞康

● （海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

海上石油平臺主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計(jì)

王鳳輝，鄭曉娟，王 屹，張瑞康

● （海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

海上石油平臺主電站原油發(fā)動機(jī)組由于其原油預(yù)處理系統(tǒng)復(fù)雜，故其工藝流程圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)平臺設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。本文以秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目為例，介紹了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)，旨在為類似工程設(shè)計(jì)人員提供必要的參考和借鑒。

主電站；原油；工藝流程；設(shè)計(jì)

0 前言

隨著海上油田的深入開發(fā)，原油發(fā)動機(jī)已廣泛應(yīng)用于伴生氣產(chǎn)量低油田的主電站[1]。原油發(fā)動機(jī)是在燒重質(zhì)燃料油發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的機(jī)型，它的母型仍是柴油機(jī)，與柴油機(jī)不同之處主要是原油預(yù)處理系統(tǒng)以及供油、噴油等設(shè)施[2]。由于其原油預(yù)處理系統(tǒng)復(fù)雜，故原油發(fā)動機(jī)組工藝流程圖的設(shè)計(jì)在整個(gè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段占有異常重要的地位，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣不僅直接關(guān)系到投產(chǎn)以后機(jī)組的運(yùn)行狀況及其性能的實(shí)現(xiàn)，對后續(xù)機(jī)組的操作維修也有著重要的意義。本文根據(jù)秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目工程實(shí)踐，總結(jié)了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及注意事項(xiàng)，以期為類似項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)人員提供參考和借鑒。

1 工程概況

秦皇島 32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目新建 2個(gè)綜合平臺CEPI和CEPJ，兩個(gè)井口平臺WHPG和WHPH。原秦皇島“渤海世紀(jì)”號FPSO因輸電變壓器、單點(diǎn)電滑環(huán)剩余輸電能力等限制因素制約，在考慮本項(xiàng)目老平臺調(diào)整用電后，無法滿足新建平臺用電要求，需要在新建平臺上獨(dú)立設(shè)置主電站，與原電力系統(tǒng)不進(jìn)行電力組網(wǎng)，互相獨(dú)立運(yùn)行。由于本油田伴生氣量小，參考之前在FPSO上的主電站設(shè)置，擬推薦繼續(xù)采用原油發(fā)動機(jī)組作為主電站[3]，即機(jī)組以原油作為主燃料，柴油作為輔助燃料。

本項(xiàng)目4個(gè)新建平臺總的最大常用電負(fù)荷約44兆瓦，因用電負(fù)荷較大，綜合考慮費(fèi)用、占地面積、安裝重量等因素，經(jīng)過比選確定選用8臺7600kW Caterpiller原油發(fā)動機(jī)組，CEPI、CEPJ各布置4臺機(jī)組，通過海底電纜組網(wǎng)運(yùn)行，共享備用機(jī)組。

主電站機(jī)房設(shè)置于中心平臺的 15.3米甲板，由于平臺空間有限，機(jī)房的布置要緊湊合理，便于操作維修。

2 原油系統(tǒng)工藝流程圖設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

原油發(fā)動機(jī)組整個(gè)系統(tǒng)主要包括燃油處理系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、啟動氣系統(tǒng)[4]。其中燃油處理系統(tǒng)包括原油分油機(jī)、原油日用罐、原油增壓橇、柴油日用罐、柴油增壓橇、燃油循環(huán)橇、燃油濾器等；滑油系統(tǒng)包括滑油分油機(jī)、滑油冷卻橇、滑油補(bǔ)充橇等；冷卻水系統(tǒng)包括中冷器和膨脹水箱等；啟動氣系統(tǒng)包括啟動氣瓶和空氣壓縮機(jī)。

2.2 工藝流程圖設(shè)計(jì)

首先根據(jù)原油系統(tǒng)組成繪制工藝流程圖即PFD，原油系統(tǒng)的PFD由燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、啟動氣系統(tǒng)四個(gè)部分組成，圖1是本項(xiàng)目燃油系統(tǒng)PFD，從圖中看出主燃料原油從平臺的原油儲罐經(jīng)原油分油機(jī)凈化進(jìn)入原油日用罐儲存，然后經(jīng)過原油增壓橇增壓進(jìn)入燃油循環(huán)橇，最后經(jīng)過燃油濾器過濾之后供原油發(fā)動機(jī)消耗。輔助燃料柴油由柴油日用罐進(jìn)入柴油增壓橇，增壓之后進(jìn)入燃油循環(huán)橇，最后經(jīng)燃油過濾器過濾供原油發(fā)動機(jī)消耗。

PFD中設(shè)備橇塊由虛線框表示，介質(zhì)的走向由實(shí)線表示，為了分清主次表達(dá)更清晰主流程線如原油要加粗顯示，線條之間盡量避免交叉，交叉的線條要打斷表示，但是主流程線不能打斷。管路流程中的重要管件如關(guān)斷閥、安全閥要表示出來，其它如球閥，蝶閥及變徑接頭等小部件可以省略，由于一個(gè)系統(tǒng)通常用一張PFD來表達(dá)，設(shè)備的具體參數(shù)信息在PFD上通常看不到。PFD簡明而又清晰的表達(dá)了系統(tǒng)的流程，目的是讓讀者對原油系統(tǒng)所包含的設(shè)備及關(guān)鍵部件一目了然。

為了更詳盡的表達(dá)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的詳細(xì)信息，在平臺建造階段指導(dǎo)現(xiàn)場施工，PFD并不能滿足要求，需要將PFD中系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備分解出來繪制PID，即管線儀表流程圖，如圖2所示為原油分油機(jī)PID，從圖中可以看出，原油分油機(jī)共有兩臺，布置在一個(gè)橇底座上，原油由201入口進(jìn)入原油分油機(jī)橇內(nèi)濾器，過濾之后進(jìn)入喂給泵增壓，然后由電加熱器加熱到所需溫度后進(jìn)入分油機(jī)凈化，清潔油經(jīng)220出口進(jìn)入原油日用罐儲存。此外，輔助線路如分油機(jī)工作所需的氮?dú)?、儀表氣、軟化水、開排、閉排等管線的信息也在PID中有詳細(xì)體現(xiàn)。PID中虛線方框表示機(jī)組供貨方和買方的界面，方框內(nèi)所有設(shè)備及管線儀表由供應(yīng)商成橇提供，方框外所有設(shè)備及管線儀表由買方提供。原油系統(tǒng)其它設(shè)備的PID以此類推。

PID表達(dá)了設(shè)備的詳細(xì)信息，設(shè)備所包含的管線、閥門、儀表、接口等信息都一覽無遺，一張PID往往只包涵一臺設(shè)備，是對PFD的進(jìn)一步細(xì)化，無論是PFD還是PID都要遵循清晰美觀的原則。工藝流程圖是將來項(xiàng)目加工設(shè)計(jì)階段的依據(jù)文件，成功的設(shè)計(jì)能夠正確指導(dǎo)加工設(shè)計(jì)人員，使他們能更快的找到所需的信息，避免不必要的時(shí)間投入，提高工作效率。

3 流程圖設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

目前海上平臺主電站原油系統(tǒng)所有設(shè)備都由發(fā)動機(jī)廠家統(tǒng)一供貨，而發(fā)動機(jī)廠家并不生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備，將其分包給相應(yīng)的合作伙伴，本項(xiàng)目也不例外[5]，由于合作廠商較多，流程圖設(shè)計(jì)過程中常會遇到很多問題，比如供應(yīng)商的供貨界面，橇內(nèi)設(shè)備管線接口尺寸及數(shù)量，另外，橇外管線尺寸規(guī)格、材質(zhì)及壓力等級，甚至管線的編號規(guī)則等等，都會困擾設(shè)計(jì)人員，以下列舉幾項(xiàng)常見的問題。

3.1 供應(yīng)商與買方界面劃分

設(shè)計(jì)過程中一定要明確供應(yīng)商與買方的供貨界面，通常橇內(nèi)設(shè)備管線及儀表都由供應(yīng)商提供，而一些相對微小的部件諸如管線接口的變徑接頭或閥門等往往容易被漏掉。

3.2 管線規(guī)格常規(guī)化

橇外管線的尺寸規(guī)格要遵從常規(guī)。例如本項(xiàng)目原油增壓橇的氮?dú)夤芫€接口為1/4寸，但實(shí)際中1/4寸的管線很難采辦，因此只能選擇規(guī)格相近的，容易采辦的1/2寸管線。

3.3 各專業(yè)保持溝通

原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)是由機(jī)械、工藝、配管、儀表四個(gè)專業(yè)共同完成的，各專業(yè)之間要保持及時(shí)溝通，發(fā)現(xiàn)不一致的地方要及時(shí)改正，將錯(cuò)誤控制在紙面上，保證后續(xù)現(xiàn)場施工的順利進(jìn)行。

3.4 和供應(yīng)商保持溝通

設(shè)計(jì)過程中一定要和供應(yīng)商保持溝通，對橇內(nèi)設(shè)備的信息進(jìn)行動態(tài)跟蹤，確保設(shè)計(jì)圖紙的準(zhǔn)確性。

圖1 燃油系統(tǒng)PFD

圖2 原油分油機(jī)PID

4 結(jié)束語

本文以秦皇島32-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目為例，介紹了主電站原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)方法及設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)，旨在為類似工程設(shè)計(jì)人員提供必要的參考和借鑒。原油系統(tǒng)工藝流程圖的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致、嚴(yán)肅的工作，容不得設(shè)計(jì)人員有一絲馬虎，任何一個(gè)細(xì)小的錯(cuò)誤都將成為后續(xù)現(xiàn)場施工的隱患。

[1]姬曉東,楊炳發(fā),何利,韓雁凌.海上油田主電站原油發(fā)動機(jī)調(diào)試用燃油選擇方法[J].中國海上油氣,2008,20(4):1.

[2]《海洋石油工程設(shè)計(jì)指南》編委會.海洋石油工程機(jī)械與設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007.

[3]陳華平.主電站設(shè)計(jì)及原動機(jī)選型探討[J].中國海上油氣（工程）,2000,12(6):2.

[4]陳海,王文祥,單彤文.原油發(fā)動機(jī)在海洋工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國海上油氣（工程）,2002,14(5):3-5.

[5]武震華,張慧芳.海上平臺原油發(fā)動機(jī)輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)[C].第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會論文集（下）,2011:5.

Design of Crude Oil Engine Generator Sets Piping & Instrument Diagram in Offshore Oil Platform

WANG Feng-hui,ZHENG Xiao-juan,WANG Yi,ZHANG Rui-kang
(Offshore Oil Engineering CO.,LTD.,Tianjin 300451,China)

The design of piping & instrument diagram of crude oil engine generator sets on offshore oil platform is important in the design of whole oil platform owing to its complex system.Taking QHD32-6 for example,this paper introduces the design method of piping & instrument diagram and the matters needing attention in the design process with the purpose of providing essential reference to other engineers.

generator set; crude oil; PID; design

TE5

A

王鳳輝（1981-），女，工程師。主要從事海洋石油工程機(jī)械設(shè)計(jì)工作。