新型Drain Box設計與應用

劉焰明

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 項目背景

在海洋石油平臺、FPSO、鉆井船以及其他石油生產設施中，由于下雨、噴淋試驗、甲板清洗等生產和維護操作會造成甲板和設備圍堰存在積水現象，因此通常需設置地漏用對上述區域內積液進行收集進而完成排放及處理，以保證甲板和設備表面的干燥。地漏往往設置一個排放口，排放介質流入地漏，通過地漏出口排出后匯入開排主管，進而收集至開排罐，開排罐通常設置兩個隔腔。

開排系統工藝流程如圖1所示，該流程含3種操作模式：（1）當罐體液位低于高高液位設定值時，罐內介質通過下方出口排出至開排泵入口；（2）當罐內液位高于高高液位時，罐內介質通過罐上方溢流口排出；（3）當極端暴雨工況時，通過手動對閥門開啟進行切換，開排主管內流體不進罐而直接進行排海。

圖1中工藝流程具備以下的特點。

（1）開排罐的大小根據工作環境海域雨水量以及石油設施甲板區域面積決定，當甲板面積較大時，開排罐的有效容積需求也較大，對于甲板面積和層間高要求較高。

（2）當極端暴雨工況時，為避免開排罐容積不足問題，需將地漏所收集雨水直接進行排海，此時，需要手動開啟進罐管線旁路閥門，此時地漏主管內介質將不進罐而直接排放。

鑒于以上特點，因此對開排系統的設計進行分析和優化，以減少項目成本和設計建造周期，實現更加便捷操作，具有較大的意義。

圖1 開排系統工藝流程圖

2 技術方案

上述開排系統中所有地漏所收集介質，包括大雨工況下的積水，都需要進罐，當收集量超過罐的高高液位設定值時，介質才從罐頂部的溢流口進行排海，該設計原理使得開排罐的設計容積往往較大。實際上，由于大雨造成的甲板積水無需流經開排罐后再進行排海，而可以直接排海。因此，可以通過優化地漏設計在地漏位置對排放介質進行分類處理，當雨水量過大時，排放介質直接排海。

圖2中為新型地漏的設計圖，該設計借鑒開排罐的原理。地漏頂部設置格柵和隔板，底部設置斜板；地漏內部安裝三塊隔板，將地漏內部空間分隔為兩個隔腔,每個隔腔設置一個出口；當排放介質匯入Drain Box時，首先匯入圖2中左側的隔腔，通過隔腔出口排出，當極端暴雨工況，匯入介質的流量過大而來不及從左側隔腔出口及時排出時，介質繞過隔板匯入右側隔腔，通過管線匯集后進行排海處理。

圖2 新型地漏設計標準圖

新型地漏相關開排系統工藝流程圖如圖3所示，每個Drain Box相當于一個開排罐，匯入介質根據流量的大小在隔腔內實現分離，初始匯入介質被收集至開排罐，Drain Box隔腔具有“溢流”功能，可實現后續匯入介質的排海。地漏及相連管線3D設計與現場安裝實例見圖4。

圖3 新型地漏相關開排系統工藝流程圖

圖4 Drain Box及外部管線3D設計及現場安裝實例

3 創新點

該類型的地漏設計具有以下特點：

（1）地漏頂部設有相應的隔板，避免雜物進入右側隔腔而直接排海，避免污染環境。

（2）該類型地漏尺寸較大，處理能力較強，所覆蓋甲板面積大，能有效地減少地漏及管線的數量，減小現場施工工作量。

（3）降低開排罐容積需求，節約占地空間。地漏的布置可以有效利用甲板面積，如零散空余面積、甲板外懸空間等，大幅減小集中布置開排罐引起的空間壓力。

（4）地漏具有液封功能，不同區域分支管線匯入主管時無需另行設置液封，節約管線彎頭材料，優化布置。

（5）大雨工況自動切換排海，避免手動操作，可以有效避免人員操作不及時所帶來的風險。

（6）開排罐所需的檢驗和測試程序較為復雜，所需建造工期較長。相對開排罐而言，Drain Box的建造周期較短。

4 推廣與應用

綜上所述，該應用能降低對開排罐處理能力要求，減小開排罐的有效容積，避免集中預留空間布置開排罐所帶來的壓力，節約占地空間；相對開排罐而言，Drain Box無論用料，還是施工和檢驗要求都要低得多，能減少施工成本和節約項目周期。該應用對于后續大型平臺或其他浮式生產設施項目的開排系統設計優化具備較大的參考意義，特別是對于雨水量較大的海域，如南海區域油氣田開排系統相關設計具有較大的參考意義。