西澳某深水氣田集輸管道流動安全保障技術

摘 要：某深水氣田水深450～750 m，采取水下生產系統+浮式生產設施的開發模式。水下生產系統包括水下采油樹、海底管道、管匯及立管等水下設施，油氣在浮式生產設施上進行分離、處理及存儲外輸。水下生產系統面臨析蠟、水合物堵塞、低溫、腐蝕、結垢等問題，根據氣田產物流體物性、管道的水力熱力情況制定了綜合的流動保障措施，保障氣田的正常生產。

關鍵詞：深水氣田 水下生產系統 蠟沉積 水合物預防 段塞流

中圖分類號：TE866 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0077-02

Abstract：A gas field， located in water depths of 450-750m， is under FEED studies utilizing subsea production system and floating processing facilities as the selected development concept. The subsea production system comprises subsea trees， manifolds， subsea pipelines and riser systems.The floating facilities which are used for all hydrocarbon processing， storage and offloading. The main flow assurance challenges for such a subsea production system are Wax， hydrates， low temperature， corrosion， scale management. According to hydrocarbon fluids properties， integrated preventive methods have been developed to deal with potential flow assurance issues and to achieve smooth production.

Key Words：Deepwater gas filed； Subsea production system； Wax deposition； Hydrate Management； Slug flow

澳大利亞某氣田水深450～750 m，采用水下生產系統+浮式生產設施的開發模式。井口生產的油氣流首先匯集至海底管匯，然后通過海底輸送管線、立管、轉塔系統輸送到水面的浮式生產設施。氣田生產中影響水下集輸管道中流動安全的主要因素為：凝析油析蠟、膠凝、水合物堵塞、管道腐蝕、段塞流和水垢沉積。為保證氣田的正常生產，針對存在的問題制定了綜合的流動保障方案。

1 蠟管理

氣田中所產凝析油中含蠟，當流體溫度高于臨界蠟沉積溫度10 ℃時，沉積的蠟將融化。蠟管理采用管道保溫的方法，保證正常生產時輸送流體的溫度始終高于蠟臨界沉積溫度，避免蠟沉積，同時海底最低溫度為5 ℃，遠低于蠟臨界沉積溫度，在管道關停時，管道中不可避免的有蠟沉積，重啟后的溫度需要將沉積的蠟重新融化。而且管道中的溫度不能過高，防止損壞撓性管以及轉塔。通過管線的保溫特性，使管道沿線的溫度滿足防蠟要求。同時為防止意外情況下蠟沉積的產生，在臍帶纜中預留石蠟分散劑注入管線，并能進行清管作業。

2 水合物管理

（1）水合物預防。

管道采用保溫措施后，正常生產后，管道中的溫度遠高于水合物生成溫度，管道中無水合物生成。但是在系統關停期間，管內流體溫度降至環境溫度，此時，不可避免地有水合物生成。根據水合物預防的原則，選擇使用連續注入水合物抑制劑的方法。注入MEG已被實踐證明為可靠的方法，為保證生產過程順利及關停下的安全，該氣田使用連續注入MEG的方法。水下生產系統中的管道采用濕安裝，管道充滿水，在投產前MEG將管道中的水替換出來，然后開井排液，防止水合物生成。

（2）水合物消除。

雖然注入MEG的方法可以有效防止正常、關停工況下水合物的生成，但是在不可預見的工況下，生產系統中仍然可能有水合物生成。如有水合物生成，要立即停產，確定堵塞位置，制定解堵方案，分析風險，進行解堵。

當發生堵塞的管道可以通過其他的生產管線組成環路時，將兩條生產管線連接成環路，在環路兩端同時降壓，以降低水合物堵塞兩端的壓差。對于單管線和井口跨接管，采用在管道一端降壓，但由于水合物上游壓力較大，水合物堵塞前后容易產生較大的壓差，水合物堵塞存在壓差推動下高速移動撞擊管道并造成破壞的風險。因此，一旦認為從管道一端降壓存在較大的風險，將考慮利用移動鉆機或者其他專用修井機設備連接水下生產系統，組成降壓環路，在環路兩端同時降壓。

3 管道腐蝕防護

氣田開發過程中，海底管道操作溫度高、壓力大，內部流體中CO2含量，并含有Cl-和少量H2S，同時由于凝結水中揮發性有機酸的存在造成pH值較低，管道內部屬于非常惡劣的腐蝕環境。通常海底管道使用碳鋼加CRA內襯的管材。MEG管線使用碳鋼管道，通過壁厚設計中考慮預留一定厚度的腐蝕容許值，使管線在受到腐蝕的情況下，氣田生命期內仍能保持足夠的強度，保證安全生產。

4 段塞流與結垢管理

管道中為天然氣、凝析油、水與MEG，立管高度約500 m，水下生產系統中容易有段塞流產生。在管道設計時，對管徑、管道壓力進行了選擇，在正常生產時管道中段塞流產生。但是管道重啟等瞬態工況下，管道中會暫時產生段塞流，轉塔的管道系統、滑環系統和入口設備均考慮了斷塞流的影響，防止段塞流對管道帶來的震動以及液塞快速排出對生產帶來的不利影響。

對管道中結垢的風險，采用周期性地對氣藏內產出水的成分進行監測，分析結垢風險。在判斷有結垢風險時，可以通過臍帶纜向水下采油樹內注入阻垢抑制劑。在篩選阻垢劑時，考慮阻垢劑與MEG的相互作用，以保證各自的效果。

5 結論和建議

針對存在的影響流動安全的問題制定了綜合的流動保障措施，以保障深水氣田的正常生產。

（1）采用管道保溫方法防止蠟沉積。

（2）采用連續注入MEG的方法預防正常生產與關停時的水合物，水合物堵塞生成后采用降壓的方法消除。

（3）生產管線使用碳鋼加CRA內襯管材，MEG管線使用碳鋼管道并預留腐蝕余量。

（4）通過控制管徑、管道壓力防止段塞流。

（5）采用周期監測水質、注入阻垢劑的方法防止結垢產生。

參考文獻

[1] 董學明，周長所.澳大利亞布勞斯深水氣田浮式LNG開發技術[J].石化技術，2015（10）：7.endprint