立体布局转油站来液汇管振动原因及减振方法

赵国刚　孙林妹　刘长友

【摘要】萨中开发区已经开发了超过五十年，减少地面设施用地，有效利用土地资源已经成为当务之急。立体化布局是解决用地矛盾的一个很好的方法。新中605转油站是第一采油厂第一座立体化布局转油站，经过4年多的运行，其突出缺点是计量站来液汇管振动逐年加大，为此本文通过对振动的深刻分析，提出了多种解决方案，为解决新中605转油站计量站来液汇管振动制定了最好的方法，也为将来立体化布局转油站总结了宝贵经验。

【关键词】立体化布局；转油站；来液汇管；管线减振

随着油田开发的不断深入，已经开发了50多年的萨中开发区开发力度在这样的大环境下不断增大，伴随而来的是开发难度也在不断增大，以采油一厂第六油矿中区西部为例，2009年区块产能建设实施完成后，井网密度已达到276口/km2，井网密度越来越大，油田站场选址越来越困难。在油田建设中，地面除建设油水井外，还要建设管道、电力线、通信线及站场等。这些设施除本身需占据一定空间外，它们之间也存在安全间距要求，因此如何减小油田地面设施用地，如何有效利用土地资源为当务之急。

1、新中605转油站概况

1.1新中605转油站立体化布局优点

立体化布局优点在于布局紧凑，空间利用率高，缩小占地面积，提高土地利用系数；转油站由4个组成单元转化为2个单元，极大的提高了转油站平面布局的灵活性；分离缓冲游离水脱除器和天然气除油器均布置在油水泵房的顶部，改善了外输油泵吸入条件。新中605转油站立体化布局后，與常规转油站相比，虽然投资略有增加，但节约占地2202.5m2，减少了34.41%，土地利用系数提高9%。

1.2新中605转油站立体化布局缺点

立体化布站的缺点在于将游离水脱除器和天然气除油器布置在油水泵房的顶部，增加了工程施工的难度，而且一旦容器或管线发生泄露，泄露物会直接溅落到油水泵房房顶，增加不安全因素；转油站可扩展性较差，一旦处理量增大，扩建可能性较小；对建筑结构、施工要求较高，土建造价较高。新中605转油站自建成投产以来，除了以上缺点外，在日常维护、操作、管理中其最突出的缺点是计量站来液汇管振动逐年增大。下面我们就对这一在新中605转油站日常生产当中出现的问题进行深入的剖析。

2、新中605转油站计量站来液汇管振动原因

新中605转油站为水驱转油站，采用双管、三管掺水、热洗集油工艺。辖井266口，计量站11座。日设计最大处理量16000立方米/天。新中605转油站采用立体化布局，油水泵房、分离缓冲游离水脱除器（三合一）、天然气除油器、阀组、加药间等厂房和设备统一建设，将容器置于泵房顶部，油气设备成为一个单元，整个转油站分成油气装置区和加热装置区两部分。

经权威研究，引起载流管道振动的主要原因有两个，一个是流体脉动，二是流体随方向变化时遇有变径和阻碍物引发的冲击振动。

2.1液量逐年增加，增大了流体脉动

新中605转油站2009年11月投产时的平均日外输液量8000立方米左右，此时计量站来液汇管振动并不明显。随着新井投产井数的增加， 2013年底到2014年初，新中605转油站日平均外输液量达到16000立方米左右。此时新中605转油站已经达到甚至略超出其设计的最大处理量，计量站来液汇管振动更加剧烈。

2.2汇管结构上弯头较多，有部分支线高度大并且没有支撑

新中605转油站计量站来液汇管的设计是，计量站来液汇管在来油阀组过后很短的距离内有四个90度弯头。这样液体在汇管内产生很大的激振力。另外，为了在工艺上满足，二级分离器可做为一级分离器备用，设计上在二级分离器东侧加装了一个M型阀组，为配合立体化布局，计量站来液汇管及所有容器汇管及相关配套管线均架装在泵房容器平台下部管线支架上。这样M型阀组安装在了计量站来液汇管上部，高度为2.5米并且不与任何容器相连。由于管线要穿过平台连接，所以M型阀组没有空间做加强支撑。由于这个原因，M型阀组设计给计量站来液汇管的振动影响也非常大。

新中605转油站

3、计量站来液汇管振动解决方法探索

解决载流管道管道振动的方法很多，但大体上可分为两种方法，一是改变结构体系，二是采用相应的减振耗能措施。为配合第一采油厂整体提压注水的生产部署，短期内降低新中605转油站日处理量是不可能的。为此本文从实际出发，提出了以下解决方案：

3.1降低支线高度、减少汇管弯头数量

新中605转油站容器区平台与下部管架有一米五左右的距离，可以将M型阀组拆除，在平台下部重建相应功能连通管线。另外，对给计量站来液汇管振动带来较大影响的四各弯头，可以通过改变管线穿墙位置解决，并且可考虑使用120度角弯头代替90度弯头，这样即可以减少弯头数量，也可减小激振力对管线的影响。

3.2牢固管架、管拖，使用阻尼减振装置

由于容器区平台下部空间有限，本文考虑可以使用结构耗能减振的方法。结构耗能减振的实质是在结构内设置耗能构件或耗能装置。能为结构提供较大阻尼，振动时消耗掉输入结构的振动能量，有效衰减结构的振动响应。应用到新中605转油站实际问题当中就是给计量站来液汇管加装减振器。根据合理计算及实际情况，可选择适合现场的阻尼减振装置。

分析两种减振方法，一种方法通过改变结构体系来减小计量站来液汇管振动，此种方法可以从根本上解决问题，但改造成本高，施工难度大，对产量影响巨大。另一种方法加装减振器，此种方法也可部分解决问题，其优点是不改变结构体系，施工成本不高。

4、结论

通过以上分析，本文更侧重寻找一个契合点，即能减小计量站来液汇管的振动，又能减小施工成本和对生产的影响。依据输油管道工程设计规范 GB5053—94要求，输油管线振动频率小于10赫兹，机械振动振幅小于100?m，即为负荷管道振动标准，也就是在这个范围内的管道振动不会对管道本身带来损坏。据此，本文建议，在解决新中605转油站计量站来液汇管振动问题时，可依据标准有顺序的进行施工改造，达到标准即可。也就是可先进行加装阻尼减振装置，如减振检测不合格再进行M型阀组改造和计量站来液汇管弯头等的结构体系改变的改造。以求效益的最大化。

作者简介

赵国刚：1974年2月18日，男，汉族，黑龙江省，大庆，职称：高级技师，职务：大庆油田有限责任公司第一采油厂第六油矿新中605集中控制站站长 研究方向：油气集输的研究。