海上平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)保溫工藝優(yōu)化研究

林曉

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海200000）

海上平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)隨著保溫層損壞或者密封失效，保溫吸水，形成弱酸環(huán)境，導(dǎo)致保溫層下管線腐蝕。KQTA 平臺(tái)每年需要投入大量維修費(fèi)開展保溫修復(fù)、保溫層下隱患治理、保溫固廢處理等工作。為此結(jié)合近8 年的海上平臺(tái)環(huán)境數(shù)據(jù)，分析生產(chǎn)系統(tǒng)工藝參數(shù)，開展保溫工藝優(yōu)化研究工作。

1 概述

KQTA 平臺(tái)工藝流程由公用系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)組成，生產(chǎn)系統(tǒng)處理水、天然氣和凝析油。生產(chǎn)系統(tǒng)中天然氣系統(tǒng)、油氣混輸系統(tǒng)、凝析油系統(tǒng)、閉排系統(tǒng)、生產(chǎn)水系統(tǒng)及燃料氣系統(tǒng)均安裝保溫。生產(chǎn)系統(tǒng)流程詳見圖1。

圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖

2 保溫工藝優(yōu)化

2.1 保溫層設(shè)計(jì)的目的

減少管道及其組成件在工作過程中的熱量或冷量損失，以節(jié)約能源；減少生產(chǎn)過程中介質(zhì)的溫降或溫升，以利于生產(chǎn)過程的良好運(yùn)行；介質(zhì)的凝點(diǎn)或者冰點(diǎn)高于環(huán)境溫度的管道，避免、限制或者延遲管道內(nèi)介質(zhì)凝固、凍結(jié)，以維持正常生產(chǎn)；降低或維持工作環(huán)境溫度，以改善勞動(dòng)條件、防止操作人員燙傷；防止管道及其組成件表面結(jié)露。

2.2 ODP 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比

KQTA 平臺(tái)原ODP 設(shè)計(jì)最低氣溫-5.8℃、最大風(fēng)速41.9m/s。近8 年平臺(tái)最低環(huán)境溫度為-3.2℃，且0～-3.2℃持續(xù)時(shí)間為13 小時(shí)；實(shí)際環(huán)境小于5℃，最大風(fēng)速為27.9m/s。

2.3 ODP 原油凝點(diǎn)與實(shí)際凝點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

當(dāng)前原油凝點(diǎn)為18℃，ODP 凝點(diǎn)為10.5℃，伴熱溫度為25℃；ODP 的天然氣水合物形成溫度：12.1～18.9℃。井口操作溫度為23.5～58℃。

KQTA 平臺(tái)實(shí)際環(huán)境條件、生產(chǎn)參數(shù)與ODP 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相差較大，分析生產(chǎn)系統(tǒng)存在過度保溫現(xiàn)象，可以適當(dāng)進(jìn)行工藝優(yōu)化。

2.4 生產(chǎn)系統(tǒng)保溫優(yōu)化分析

三相分離器上游流程溫度超過60℃，且油嘴高壓節(jié)流，溫度驟降，管線外壁產(chǎn)生大量的冷卻水，因此，管道的保溫不可拆除。

三相分離器下游生產(chǎn)水系統(tǒng)中聚結(jié)分離器前保溫的設(shè)置是為滿足污水排放要求,保證油水分離的效果；聚結(jié)分離器后保溫設(shè)置是為防止介質(zhì)的凝固。三相分離器操作溫度20-60℃，生產(chǎn)水管線2 寸，聚結(jié)分離器最小操作溫度17℃。三相分離器水相出口溫度為100℃，聚結(jié)分離器最小處理溫度17℃，在實(shí)際極端天氣下,最小經(jīng)濟(jì)流速為1m/s，管道的材質(zhì)為金屬，無保溫層時(shí)，HYSYS 的模擬結(jié)果見圖2 所示。

圖2 生產(chǎn)水系統(tǒng)無保溫時(shí)溫降圖

結(jié)果表明，三相分離器至生產(chǎn)水聚結(jié)分離器管線在極端條件下，無保溫可以運(yùn)行約600m，超出現(xiàn)場實(shí)際管線長度，該段管線保溫可以拆除。

分離器后保溫是否拆除，取決于水冰點(diǎn)，在極端環(huán)境溫度，HYSYS 模擬結(jié)果見圖3。

圖3 生產(chǎn)水系統(tǒng)無保溫時(shí)工況分析

結(jié)果表明，聚集分離器后管線在極端條件下，無保溫可以運(yùn)行690m，超出實(shí)際管線長度，該段管線保溫可拆除。

三相分離器后氣相管線設(shè)置保溫是為了防止形成水合物引起冰堵，天然氣形成水合物溫度為12.1～18.9℃，如果保溫拆除，冬季需考慮在三相分離器后氣相PV 調(diào)節(jié)閥前加注MEG。

三相分離器后油氣混輸管線設(shè)置保溫是為了防止形成水合物。KQTA 油氣經(jīng)過三相分離器后混輸至海管，經(jīng)過輸送后，介質(zhì)溫度基本和海床溫度一致，加裝保溫伴熱意義不大。保溫拆除后，環(huán)境溫度低于水合物形成溫度時(shí)，采取在三相分離器后加入MEG 的應(yīng)對(duì)措施。

閉排系統(tǒng)保溫是否可以優(yōu)化拆除取決于水冰點(diǎn)和原油凝點(diǎn)，由于主管路的管徑較大，分支管路流量小時(shí)，主管可能發(fā)生凝固，影響泄放，影響生產(chǎn)，所以閉排系統(tǒng)伴熱保溫不能拆除。

三相分離器后燃料氣系統(tǒng)除去透平發(fā)電機(jī)/壓縮機(jī)/燃?xì)獍l(fā)電機(jī)外的管線外，其余燃料氣用戶，均是低壓，且對(duì)溫度沒有要求，保溫可拆除。

3 結(jié)論

近8 年西湖油氣田群環(huán)境溫度基本都在0℃以上，只有2016 年環(huán)境溫度低于0℃，且持續(xù)時(shí)間只有13-15 小時(shí)，時(shí)間極短，為避免保溫設(shè)計(jì)過度，增加保溫層下腐蝕隱患，建議通過優(yōu)化設(shè)計(jì)流程或者添加藥劑等措施，減少保溫設(shè)計(jì)。生產(chǎn)系統(tǒng)，在三相分離器后建議增加MEG、降凝劑注入點(diǎn)和相應(yīng)流程。生產(chǎn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)聚結(jié)分離器操作溫度時(shí)，建議考慮無保溫時(shí)，管道的溫降，可不設(shè)置保溫。