海管出口背压变化时间对段塞流的影响分析

鞠朋朋 陈文峰 张欢 王雪媛 李豫

（海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽300451）

1 引言

南海某项目水深1200m～1500m，水下生产系统共4颗采油树，生产流体通过一条22km的10”海管回接半潜平台进行处理外输；根据水下采油树输量配产和井口压力变化曲线，海管出口背压需每年进行变化，以便海管起输压力满足井口压力需求。海管出口背压降低时，海管内流体速度增加，滞液量被流体携带出海管形成段塞流；为降低段塞流对平台设施的冲击影响，保障生产平稳运行，需限制海管出口背压变化的时间，使段塞流分批次缓慢流出海管，实现海管背压变化的平稳过渡。深水某项目具体开发示意图如图1：

图1 南海某深水气田水下生产系统开发示意图

海管出口段塞流捕集器缓冲容积32m3，正常排液能力90m3/h；海管出口背压由99bar降为31bar，海管出口背压变化时间为30分钟、1小时、2小时对应的海管出口液体流量、排液能力&缓冲容积曲线分别如下分析。

2 海管出口背压变化时间30分钟

海管出口背压30分钟内由99bar降为31bar，海管出口液体流量曲线、海管出口段塞流排液能力&缓冲容积曲线如下：

从图2～图3可以看出，海管出口液体流量峰值高达4700m3/d，段塞流捕集器排液能力增至100m3/h时所需段塞流缓冲容积仍高达36.8m3。

图2 海管出口液体流量曲线示意图

图3 海管出口排液能力&缓冲容积示意图

3 海管出口背压变化时间1小时

海管出口背压1小时内由99bar降为31bar，海管出口液体流量曲线、海管出口段塞流排液能力&缓冲容积曲线如下：

从图4～图5可以看出，海管出口液体流量峰值相对30分钟曲线已大幅降低，为3400m3/d，段塞流捕集器排液能力90m3/h时所需段塞流缓冲容积为29.1m3，已小于段塞流捕集器的缓冲容积。

图4 海管出口液体流量曲线示意图

图5 海管出口排液能力&缓冲容积示意图

4 海管出口背压变化时间2小时

海管出口背压2小时内由99bar降为31bar，海管出口液体流量曲线、海管出口段塞流排液能力&缓冲容积曲线如下：

从图6～图7可以看出，海管出口液体流量峰值已降至2500m3/d左右，段塞流捕集器排液能力70m3/h时所需段塞流缓冲容积为30.3m3，已小于段塞流捕集器的缓冲容积。

图6 海管出口液体流量曲线示意图

图7 海管出口排液能力&缓冲容积示意图

5 结论

海管出口背压变化时间越长，海管出口段塞流曲线越平稳，对下游设施的冲击越小，越有利于设备的平稳运行；选择合适的背压变化时间有利于降低海管出口段塞量，减少对段塞流捕集器缓冲容积要求，从而优化设备尺寸，减少对平台的重量、空间要求。

表1 不同海管背压变化时间对应的排液量和允许的排液能力