海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化

2017-03-06邓冠华中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司广东湛江524057

化工管理 2017年32期

关键词：阻尼器调试介质

邓冠华(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东湛江 524057)

海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化

邓冠华(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司，广东湛江 524057)

本文围绕海洋平台高压往复泵调试环节的问题和优化展开论述，研究高压海洋平台往复泵的设计优化，病对往复泵的研究现状以及存在的问题展开论述。

海洋石油；高压往复泵；问题和优化

随着海洋石油勘探、钻采不断向深水迈进，水下采油/采气树的广泛运用，长距离钻采和输送越来越多地出现在海洋油气开采设施上，高压输送设备的使用也越来越普遍。高压往复泵以其自身的结构特点，在大部分化学药剂、原油的输送场合，往往是海洋油气生产平台的首选。较高的操作压力和输送介质的危险性，对设备的可靠性要求相当高。因此，在设备安装建造阶段的调试状态，是海洋油气生产设施安全和稳定生产的重要指标。

1 平台常用高压往复泵的选型/简介

高压往复泵归类于容积式泵，其工作原理是根据工作腔的容积变化，在单位时间内进行频率的交替变化，来输送介质或使之增压。借助驱动连杆带动柱塞或隔膜进行恒定容积（可调）变化的往复运动，使之可以作为计量泵实现精准外输或注入；介质端通过密封装置和结构与驱动端隔开，又能有效防止输送介质泄漏，特别适合输送有毒有害的液体。在海洋油气生产设施中，高压往复泵基本是化学药剂注入、钻井泥浆和柴油压井、原油外输的不二选择。

2 高压往复泵调试过程中存在的问题

（1）目前的海洋石油工程设计中，在工艺流程设计中一般都不考虑设备的调试流程，在加工设计与调试的设计指南里，对调试流程也只是提及“准备必要的临时管线”，对于低压设备，临时管线很好准备，但对于高压设备的系统调试，就会出现较多问题了。

以某平台的柴油压井泵橇为例，输送介质为柴油，其设计泵出口操作压力为33.9MPa。由于没有设置回流管线，在调试前工程方专门采办了一批该泵专用的2500磅级的法兰、管件和阀门制作调试工装，并专门为工装进行探伤和试压后再进行设备调试。此外，由于没有专门配备的接管，调试时整个系统的配管工作也未完成，为了保证项目进度，只能将临时管线从泵出口接回到泵入口，这样导致在调试时，由于调试回路过短，在泵运行时管内液体在5分钟左右就加热到70℃，最后导致泵组的连续运行试验只能后延，增加了后期海上施工的工作量的支出。

（2）海上油气生产设施选用的高压往复泵组，往往是单柱塞（隔膜）或三柱塞（隔膜）泵，管线内的压力脉动很大，设置在泵出口，用于消除出口管线内介质压力脉动的阻尼器在调试和实际生产中，是非常重要的。选择合适的脉动阻尼器，能够起到稳定管线内流体压力和流量、消除管线振动、保护设备等作用。

脉动阻尼器的选型需要根据流量、压力、泵转速、泵缸数、作用方式、泵相位差、脉动消除率等参数综合计算和分析，因此选型计算的公式错综复杂，算出来的阻尼器容积也千差万别，如果不加以注意，很有可能会选出错误的阻尼器。容积偏小的阻尼器，在管线总容积偏小的设备调试阶段，会让管线的压力脉动更大，影响调试的正常进行。

（3）高压往复泵，无论是隔膜泵还是柱塞泵，在调试时都是依靠调节泵出口管线的阀门，建立背压达到设计的出口压力来模拟实际运行状态。对于较高压力和较低流量的往复泵，依靠手动阀门调节阀门开度来精确达到试验压力，是比较困难的，也很容易出现超压导致安全阀动作，而按照海洋油气田设施的相关规定，安全阀动作后需要停用设备，待安全阀重新标定正常后才能再使用，这对调试工作而言，耽误的时间和额外的支出都是很难接受的。

3 高压往复泵调试环节优化设计

(1)为使用高压往复泵的动设备橇块在出口管线上设置固定的回流管线，在设备的安装调试阶段，可以节约出制作大量调试工装件的时间，这对时间向来很紧凑的建造阶段是很有必要的；除了在设备调试阶段使用，在海洋油气开采生产阶段，回流管线也能够用于设备检修后的测试。

(2)在配备了回流管线之后，可以在回流管线上设置自力式压力控制阀（PV阀），通过设置好回流的压力设点，能够在调试阶段自动控制操作压力达到设计值，并稳定连续运行，不需要靠手动调节阀门来调节操作压力，带来便利的同时，也极大地增加了安全系数。自力式调节阀的阀芯是能够多次开关动作的，在系统正式投用时，将其压力设点设置比安全阀略低一些，能够更好地保护整个系统，避免超压时频繁动作安全阀导致整套设备离线时间过长，也能够在超压保护时多一个泄压点，更好地保护系统安全。

(3)对于不能够用清水作为试验介质的橇块，例如高压柴油系统，系统内含水会导致后继设备的故障，在调试前要特别检查确认管线系统的清洁度和密封性，最好是在管线系统水压试压完后，用氮气或仪表气进行置换和爆破吹扫，待管线连接完成后先进行低压气密试压后再开始调试，以避免直接用介质调试时因泄漏而产生的危险。