某油田内转塔式单点注水滑环改造技术方案研究

2021-01-09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

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。