导管架桩腿储运贫乙二醇技术

李　豫，钟小侠，戴　磊，赵喜峰.海洋石油工程股份有限公司，天津30045.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津30045



导管架桩腿储运贫乙二醇技术

李豫1，钟小侠2，戴磊1，赵喜峰1
1.海洋石油工程股份有限公司，天津300451
2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452

摘要：荔湾3- 1气田的平台需储存大量的贫乙二醇用于持续不断地注入天然气海底输送管道，以防止在管道中形成堵塞管道的天然气水合物。由于受海洋平台空间、安全因素等限制，平台储存大量的贫乙二醇面临巨大挑战。采取一种全新的储存技术，即将大量的贫乙二醇储存在导管架桩腿中，并配套以合理的储运设施与工艺，可实现平台上贫乙二醇的充足供给。在简要介绍了荔湾3- 1气田平台存储贫乙二醇存在问题的基础上，提出了在平台上储存及外输贫乙二醇的方案，而后较详细论述了桩腿储运贫乙二醇的工艺流程及具体操作过程。工程实践证明，导管架桩腿储运乙二醇技术自2013年投入应用以来，一直运行良好，取得了较好的经济效益。

关键词：海洋平台；贫乙二醇；导管架桩腿；储运技术

荔湾3- 1气田位于南中国海水深约1 480 m的海域，水下生产系统生产的天然气通过长约70 km、管径22 in（1 in = 25.4 mm）的海底管道输送到水深约190 m的浅水平台进行处理。由于水下井口至海上平台的距离较远，天然气在输气管道中输送时，在一定温度和压力条件下会与自由水形成水合物，堵塞管道阀门等设施，影响正常生产运行。贫乙二醇作为一种水合物抑制剂，在生产过程中需持续不断地注入海底管道中以防止水合物的生成，然后在平台处回收、脱水、脱盐、补充损耗后再次利用。

根据荔湾3- 1中心处理平台实际情况，至少需要储存1 500 m3的贫乙二醇才能满足正常生产需求。如按常规设计，即在平台上设置大型储罐，会对平台的空间、结构、质量等带来巨大的负面影响，加之乙二醇属于有毒物质，且易燃易爆，因此对平台的安全也造成很大的隐患。

由于平台的建造费用较高，空间有限，为了降低平台面积和质量，在导管架腿内储存贫乙二醇的工程技术尤显重要。本文详细阐述了利用导管架桩腿存储贫乙二醇的储运技术，即利用导管腿作为常压容器存储大量贫乙二醇，并采用电潜泵抽取储液进行外输的方案及实施情况。

1　导管架桩腿储运贫乙二醇方案

1.1贫乙二醇的存储方案

对于海上固定式平台，导管架是依靠群桩固定于海底的，同时又是上部平台的支撑结构。荔湾3- 1中心处理平台设计水深190 m，采用8腿导管架结构，外4腿直径从底部的4 200 mm过渡到顶部的2 600 mm，总长199 m［1- 2］。根据导管架的主体结构要求，导管架外4腿从导管腿底部至水下- 71 m处设计为导管架的扶正舱室，因此水下- 71 m以上部分可设计用于存储贫乙二醇。具体的设计方案是：贫乙二醇的存储舱室下标高设置在水下- 71 m处，同时考虑到贫乙二醇的存储容量需求以及导管架与组块海上对接安装需求，导管架存储舱上标高设置在+ 5.5 m处；贫乙二醇的存储方式采用常压存储，每个腿存储500 m3，4腿储存容积共计2 000 m3。

导管架腿存储贫乙二醇的这一设计方案，充分利用了导管架的存储空间，保证了中心处理平台乙二醇再生装置（MRU）的平稳操作，解决了因深水段管道的段塞而导致的贫乙二醇供液量不稳定的问题。

1.2贫乙二醇的外输方案

导管架桩腿内存储贫乙二醇的方案主要用于以下两个用途：

（1）日常存储。接收来自MRU或是供应船的合格贫乙二醇产品。

（2）维持生产的正常运行。当来自MRU的贫乙二醇由于MRU故障或供应量无法满足用户需求时，可从导管架腿内向贫乙二醇日用罐输送所需的贫乙二醇。

由于存储在导管架腿内的贫乙二醇最终用户位于组块的顶部甲板（标高+ 41 m），因此需要确定一个合理的液体输送方案将贫乙二醇从导管架腿输送至用户所在位置。

用泵抽取是液体输送的常用方式，但若直接在导管架腿内设置电潜泵，则在设备检修、仪表监测及安全性等方面存在着极大困难，因此本项目考虑在导管架桩腿旁设置单独泵护管用于下泵，使泵置于导管架腿外，维护时可将泵从护管内提出实现现场操作和维护，其具体方案为［3］：

将导管架腿外部设置的泵护管与导管架腿平行，泵护管底部与导管架腿内存储舱标高一致，泵护管与桩腿存储舱底部通过管道相通；泵护管内设电潜离心泵用于提升液体，且输送泵的泵头低于桩腿储罐最低液位的垂直距离不少于2 m，高于泵护管底部垂直距离不少于1 m；泵护管与桩腿存储舱内的操作压力维持为常压，其液面以上采用氮气作为保护气；由于泵护管与桩腿存储舱在气相与液相部分均有连通，因此泵护管内的液位变化可反映桩腿存储舱内液位的变化，采用投入静压式液位变送器并顶装式安装，将测量传感器固定于套管底部，利用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将传感器接收的静压转换成电信号，经过变送器的温度补偿进行一定的线性校正，转换成4～20 mA的标准电流信号，再传输至中控进行监测；在标高+ 9.05 m带缆走道上布置泵扬水管存放空间，用于泵的检修作业。泵护管设置如图1所示。

图1　导管架桩腿存储舱及泵护管示意

2　桩腿储运贫乙二醇工艺流程

2.1整体储运工艺流程简介

由深水海底管道登陆平台送来的含水质量分数为60％～80％的富乙二醇，经系统分离后进入了MRU系统进行脱水、脱盐再生处理，转变为含水质量分数为10％的贫乙二醇，再通过海底管道注入井口进行循环利用。贫乙二醇存储系统内的设备包括贫乙二醇桩腿存储舱、贫乙二醇提升泵、贫乙二醇日用罐和贫乙二醇外输泵等。其工艺流程见图2。

贫乙二醇日用罐内设置有液位变送器进行液位监测，当液位低于正常液位时，开启入口管道上的液位调节阀V1使来自MRU系统的贫乙二醇注入日用罐；当罐内液位趋于正常并高于正常液位时，慢慢关小入口液位调节阀V1并开启桩腿储存舱入口管道上的液位调节阀V2，使贫乙二醇储存至桩腿储存舱内。当贫乙二醇进入桩腿储存舱时，先集中向一个桩腿储存舱输送，直到该桩腿被充满后再切换至另一个桩腿。

当贫乙二醇日用罐内液位持续降低，来自MRU系统的贫乙二醇已无法满足生产注入需求时，就选择最高液位的桩腿储存舱并通过提升泵供应贫乙二醇，直到该储存舱内液位达到最低时再切换至另一个桩腿储存舱。

图2　贫乙二醇存储系统工艺流程示意

2.2具体的储运工艺操作过程

在导管架桩腿存储舱内进行贫乙二醇储存及外输的具体实施步骤为：

（1）氮气置换空气。桩腿储存舱为空舱状态时，开启氮气入口调节阀10，氮气由入口管道9经管道11、12进入存储舱3及泵护管5中，其余阀门为关闭状态。持续注入氮气，当桩腿储存舱及泵护管内的压力升高至氮气出口调节阀13规定的设定值时，调节阀13自动开启，将多余的氮气及空气混合物经管道11、12、14排至安全区域；在注入氮气的同时，不断监测罐内氮气的质量分数直至达到99％以上，即可停止充入氮气。

（2）贫乙二醇储存过程。开启阀门2，贫乙二醇通过入口管道1进入桩腿存储舱，并通过连通管道4进入泵护管中，当桩腿存储舱和泵护管的压力达到设定值时，氮气出口调节阀13自动打开，氮气经管道11、12、14排放至安全区域，持续注入贫乙二醇，直至贫乙二醇在储存桩腿中达到指定高度。

（3）贫乙二醇外输过程。打开贫乙二醇出口阀门7，启动贫乙二醇输送泵6，将贫乙二醇向外输出。当贫乙二醇存储舱及泵护管中的压力降低至指定压力时，氮气入口调节阀10自动打开，氮气经入口管道9、11、12进入桩腿存储舱及泵护管中。当桩腿存储舱的液位降至指定高度后，停止外输。

3　结束语

导管架桩腿储运乙二醇技术自2013年投入应用以来，一直运行良好，取得了较好的经济效益。在海洋平台特殊环境下，将大量的贫乙二醇储存于导管架桩腿中是中海油深海工程建设方面的一次大胆创新。该技术的应用不仅可达到节省平台空间、减轻平台质量、降低安全风险、节约经济投资、方便操作等目的，也为中海油未来向深海方向发展提供了有益的借鉴。另外，在实际项目的应用过程中，还应该根据实际情况进行整体结构校核并采取相应的防腐措施。

参考文献

［1］夏志，李志军，杨天宇，等.导管架腿储存贫乙二醇工程技术研究［J］.中国造船，2012，53（S2）：130- 133.

［2］钱欣，王安达，张中华，等.海洋平台桩腿储存乙二醇液位测量方法研究［J］.石油化工自动化，2015，51（3）：65- 67.

［3］高国强，梁羽，杨壮春，等.深水导管架腿储存贫乙二醇方案［J］.油气田地面工程，2013，32（3）：30- 31.

Storage Technique of Ethylene Glycolin Jacket Legs

LIYu1，ZHONG Xiaoxia2，DAILei1，ZHAO Xifeng1
1. China Offshore Oil Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300452，China
2. CNOOC Tianjin Branch，Tianjin 300452，China

Abstract：Alarge amount of lean ethylene glycol is needed to store on platform in Liwang 3- 1 Gas Field for being continually injected into subsea gas pipelines to avoid gas hydrate forming. Because the offshore platform has space and safety limits，it is a great challenge to store a large amount of lean ethylene glycol on platform. A new technique for storing lean ethylene glycol in the jacket legs is introduced in this essay. And the process flow and operation procedure about lean ethylene glycol storage and transportation are described. The new technique has been applied since 2013 and achieved good economic benefits.

Keywords：offshore platform；lean ethylene glycol；jacket leg；storage and transportation technology

doi：10.3969/j.issn.1001- 2206.2016.03.007

作者简介：

李豫（1983-），女，山西太原人，工程师，2006年毕业于西南石油大学油气储运专业，现主要从事海上石油平台工艺系统设计工作。Email：liyu@mail.cooec.com.cn

收稿日期：2015- 12- 29