某油田内转塔式单点注水滑环改造技术方案研究

2021-01-09 02:39于国杰王伟杰邓婷高建虎陈自刚
石油和化工设备 2020年12期
关键词:滑环立管单点

于国杰,王伟杰,邓婷,高建虎,陈自刚

(海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)

随着国家对海洋环境保护的要求越来越严格,生产污水回注成为减少环境污染、保障油田可持续开发一个重要途径,是海上油田生产污水处理重要的发展方向。目前南海在役浮式平台面临高含水开发期,从油田的发展和国家节能减排的要求看,生产污水回注是大势所趋,作为单点系泊装置中的关键产品,单点滑环是链接浮式平台与输液管线的关键,滑环的改造研究对整个生产水回注工程起到至关重要的影响。

此次内转塔式单点滑环改造涉及滑环选型设计与改造的具体工作,归纳总结了滑环的流速、压降限制、单点悬挂能力、不同型号产品的适用范围、产品的经济性等,从技术上归纳总结出单点滑环的选型依据,并针对某油田生产污水回注涉及的单点滑环改造进行研究,通过方案研究比选,制定单点滑环的改造方案,可为其他浮式平台的单点滑环选型及改造提供良好的借鉴。

1 单点滑环现状及研究基础

(1)单点现状及选型依据

目前FPSO单点上设有1个6"以及2个12"流体滑环。从目前单点滑环资料信息看:一般流体滑环的流速限制为6m/s;该项目单点最大悬挂立管直径的设计能力为13.5",如果超过13.5",改造工作将十分困难;现有滑环设计压力为20.7MPa;压降0.2~0.3MPa;12"以内的液体滑环为常规产品,技术成熟,性价比高;而超过12"的滑环不推荐使用,性价比很低。

(2)方案研究基础

生产水经过处理,通过注水泵,经滑环通过单点接入海底管线,生产水通过海管注入到指定地层。生产水产量为48000m3/d,污水回注量有三种工况:按油田产出污水全部回注;1/2回注以及1/3回注;共六种注水方案,其注水泵参数见表1。根据滑环流速限制要求,计算得出:生产水全部回注时,滑环尺寸最小为16";1/2回注时,滑环最小尺寸为10";1/3回注时,滑环最小尺寸为8"。

表1 注水泵的工艺参数

2 单点滑环改造方案研究

方案一:利用原有滑环预留口进行生产水回注

前期方案中,计划利用原滑环预留口进行生产水回注。但根据调研信息显示,现有1个6"以及2个12"流体滑环,但已经与一条6"测试管线以及2条12"生产管线连接使用,无其他预留液体滑环。故方案一不可行。

方案二:利用现有的测试管线作为生产水回注管线

此方案需要核实其耐压、耐热以及流速的限制,由于目前测试管线设计压力250psi(约1.7MPa),操作温度为0~82℃,虽然生产水的操作温度满足要求,但从注水的方案可知,上游注水泵出口的最小压力为11.54MPa,此压力值已远远超过测试管线所能承受的最大压力,并且由上述最小滑环尺寸也可判断,6"的滑环无法满足注入量的要求。因此直接利用测试管线的方案不可行。

方案三:新增一个注水滑环与原液体滑环同时使用

新增一个注水滑环与原液体滑环同时使用,并增加一根注水立管。此方案经与单点生产厂家咨询,其单点最大悬挂立管直径的设计能力为13.5",如果超过13.5",改造工作将十分困难;若按现有能力改造,需悬挂立管不超过13.5",此种工况需再增加一个新的注水滑环。

根据工艺设计研究基础提供的几种注水方案,当污水全部回注时,由于受滑环流速限制,为实现生产污水全部回注的要求,新增注水滑环需选择16"规格,若仅从滑环的设计压力、温度以及流速等来判断,从厂家咨询到的信息显示,均可满足全部注入的工况要求;其他两种注入量的工况下,均采用12"注水滑环,亦可满足注入要求。其中12"滑环为常规产品,无论从技术成熟度以及费用等角度分析,性价比较高;而12"以上滑环为非常规产品,选择液体滑环的直径越大,耐压越高,相应的费用越高。同时新增滑环还需涉及到新增注水立管、转台内增加护管,转台结构需改造以及新增管汇等。本方案仅从滑环角度分析,技术上是可行的。

方案四:更换新的滑环

此方案为更换原有滑环,将滑环设计成有1条测试管线、2条生产管线以及1条注水管线。经向厂家咨询,该方案也是可行的。方案四的优点是系统整体性强,不受原有滑环的限制,可根据不同的注水方案,选择配置合适的注水滑环,但缺点是改造工程量比方案三要大,费用也比方案三高。

3 结论

从单点滑环改造方案可知,全部回注工况的滑环选择为非常规产品,技术难度增加,费用也增加;1/2回注的工况注水滑环为常规产品,技术成熟,性价比较高;1/3回注的工况注水滑环为常规产品,但是注水量最少。

综上对比四个方案可知,方案一、二不可行,方案三、四可行,但是方案三、四还需根据具体工程改造量、工期长短、所需费用高低以及油田方需求等综合考虑,再做进一步研究。

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