某海上石油平台海管通球作业工艺设备和操作提升的探讨

贾付泽

中海石油（中国）有限公司深圳分公司 广东 深圳 518064

1 A海上石油钻采平台简介

A平台位于中国某海域，所在海域水深98～115m。 A平台汇合B平台和C平台的来液，进行初级的脱气和脱水处理，然后外输到FPSO-N。A平台连接3条海管，通球作业中，主要是接受B和C两个平台发出的清管球，并向FPSO-N发清管球。B平台到A平台海管（外径10"）长7km，C平台到A平台海管（外径10"）长21km，A平台到FPSO-N海管（外径12"）长35km。A平台是该油田西区的中心平台，位于海管 “Y” 的交叉点上。在过去2年该油田开始海管通球清管作业中，担负该油田清管作业的试验工作，做了不少“迎来送往”的收发清管球作业。现对A平台2010-2012年所进行的收、发清管球操作做一初步回顾研究，以利于今后的清管球收发作业。

2 2010—2012年A石油钻采平台收发清管球回顾统计

为了方便描述，B平台到A平台海管简称B平台海管，C平台到A平台海管简称C平台海管，A平台到FPSO-N海管简称A平台海管。总体上看去：平台通球清管开始由尝试走向正规化常态化，自2010年11月以来，A平台平台共收发清管球10次，积累一点初步经验，以第四次为转折点，可分三个阶段：

1）第一阶段（尝试阶段）：前3次主要是针对2010年3月投产的C平台新海管进行的尝试性通球。

2）第二个阶段：第4次（2011年9月）是B平台和A平台新海管建成后的对A平台到FPSO-N的海管进行尝试性海水冲洗通球，为一个转折点。

3）第三个阶段（走向常态化和推广阶段）：A平台连接的3条海管逐步开始走上了正轨的通球工作。已进行了两轮共6次，也开始逐步积累经验，数据录取也不断完善。开始步入常态化通球清管作业，并总结经验，开始向全油田推开，当然仍然需要再实际工作中不断完善提升。

3 收发清管球作业设备、工艺流程和施工操作提升的探讨

3.1 清管球的选择

主要采用2种：1）JPP-III型清管球；2）REDSKIN，TYPE RS-7型清管球。 其使用情况如下：

3.1.1 JPP-III清管球5次记录显示的问题

1）均有不同程度变形；2）一般有破裂；3）内泡沫易碎，外皮坚韧难碎，即使压差300Psi也未击碎；4）变形难以达到清管效果；5）温度80℃以上就变软；最高工作温度90℃，而C平台/B平台/A平台3条海管出口温度分别是：90/92/86℃。接近或超过推荐使用则温度上限；6）推荐过盈率：1.05～1.10，实际使用的为273mm或258mm。过盈率在1.04～1.13。

3.1.2 REDSKIN，TYPE RS-7 型清管球四次记录

1）正常无变形。2）压差到60～80psi时破碎，不存在外皮坚韧难碎的情况；遇卡容易击碎，一般不会卡堵导致生产关停。3）头部绳子不用解开。4）据称：该聚氨酯泡沫可耐温度93℃ 。C平台/B平台/A平台3条海管出口温度是：90/92/86℃。均没有超出93℃。5）过盈率：<1.35 就可以。目前A平台使用清管球过盈率：318/292=1.09；B平台：使用清管球过盈率270/241=1.12；均在正常范围内[1]。

由此可见，需要根据工艺参数和要达到的目的，选择合适的清管球。清管球的选型，对温度的要求、尺寸等也须优化[2]，合适的清管球对于通球作业顺利进行是基础，很关键。

3.2 对收球器改进的探讨

下面以安装在A平台接受来自B平台清管球的流程为例，探讨对收球器的改造，图1是收球器流程图。

图1 收球器流程图

4 收球笼

一次收球器内部未安装收球笼，导致清管球钻入6"接收器出口管线阀门（V3），2011年11月24日，A平台接收B平台发的清管球，但当时收球器内没装收球笼，没有捕捉到B平台发来的清管球，清管球随液体流向阀门收球器出口阀（V3），卡在V3，从而导致卡堵。随后重新制作并安装了收球笼，就再没出现类似问题。

对于这个捕捉清管球的收球笼（“猪笼”），目前油田存在2种型号：

第一种：FPSO-N收球器安装的收球笼：长1.29m；大孔外径：30mm，正常孔外径：28mm。

第二种：A平台目前使用的接收C平台和B平台海管清管球的收球笼，长度为1730mm，最大外径为276mm，材质为SS316，采用10mm不锈钢实心材料焊接而成，猪笼前端采用16根长约600mm的实心材料在圆周上均布焊接而成，环空间隙（292-276）/2=8mm。最初使用在C平台收球器里，随后也用在接受B平台清管球的收球器中。

但在A平台通球实践中，比较2个的优劣，第二种看似制作简单，更有利于清管球进收球器时排出前段液体，有利于引导清管球进入收球笼，尤其适合流速较高的海管收球。进一步的判断有赖于随后的实践积累。

4.1 对收球器本体设计改造的思考和改造实践效果

根据接收B平台来清管球未进入收球笼，停留在前端，随流体转向到V3阀门处后卡堵，不向后面收球笼走的问题，考虑一是环空间隙小[3]，收球器内的液体难以通过清管球与管壁的环空间隙排除，没有体积让出，导致清管球难以向收球器后部移动，从而停留在V3阀门进口，同时阻塞液体向V3阀门方向流动，导致憋压关停。针对这个问题，考虑：在收球器后部加一根2"的管子，将清管球排替液体引向V3下游，降低清管球进入阻力，引导球进入收球器。现场勘查在V3下游加2"旁通管线。需要重新开孔焊接，还要做无损探伤检测，而收球器上游紧挨V2有现成2"接口，同样能平衡收球器内压力，同样起到降低清管器进入收球器的阻力，于是做了变更MOC申请，随后在年度停产大修期间做了改造，加了一个2"旁通管线，此后收发球进“笼”就比较顺利，没有出现清管球不进收球笼的情形。

4.2 指示器

作为清管球到来的重要指示，清管球未动作的较多。 除了清管球本身变形外，指示器本身不灵活也是普遍问题。A平台用的3种指示器如下，见图2：

图2 A平台用的三种指示器

比较3种指示器，以A平台到FPSO-N海管发球指示器相对比较灵活好用。需要通过更多的实践比较，才能进一步选型，找到更合适更灵活好用的通球指示器。

4.3 不同型号收发球器的开关门

开关一次麻烦耗时，而且密封易漏，经常换垫子，需要进一步优化。

4.4 V1阀门进口格栅Bar情况

由于流程需要减轻收球时冲击，一般会在球来后，开一部分V1，但流体也会影响球的走向，设计上有的安装有格栅Bar，有的没有，为保险起见再需要检查确认，以免在部分开关时导致卡清管球，随后在年度停产大修拆开检查确认有Bar，随后倒流程时，操作人员就心里就有底了，有利去通球作业的顺畅操作。

4.5 工艺流程和作业施工上的一些问题

发球的频次：通过对收发清管球的损坏程度和清理出来的杂质，以及随后大防腐检测，从而确定合理的频次。

流速的推荐：一般推荐控制在1～2.5m/s，但B平台流速大于2m/s以上，冲击比较大，可以计算清管球到达时间减一些产量，或适当开V1，并安排多个人手在不同阀门位置倒阀门，减少冲击，C平台流量低于1m/s，又在V3阀门处翘头可能，这样流程开关就可以和收B平台球不一样，从而确保清管球顺利进入“笼子”。

收发球流速控制：应该采用“两头慢中间快，热身和软着陆”的方式，让清管球顺利通过管管膨胀弯、基盘管汇（PLEM）基盘管汇、柔性立管等，减少收球时的冲击，有时需要降产部分高含水井才达到目的。球进清管球前速度控制，如开前图中主阀门V1来分流。

不同球的破碎压力：一般泡沫球的破碎压力是75psi，但在实际应用中还需要看每一个清管球的说明书，了解具体数据，不同型号差别很大，需要做到心中有数，才能实际作业中做好控制和应急处理准备。

清管球快到达和到达后的判断：主要综合以下几个方面：1）累积流量；2）压力变化（上涨5～10psi）；3）指示器；4）声音；5）含水：清管球进入猪笼前会引起含水下降，进入猪笼后含水会快速上升等。压力和含水都是可以在电脑监控画面看到的。 当然每次都那么明显，需要综合起来判断。

记录和基础资料的完善统一：随着通球作业深入，资料比以前完善很多，尤其是最近统计、开发专用记录表，已经开始有专门人员统一收集管理，以便大家查阅、参考、学习，应用。基础资料包括：1）收发球器资料；2）清管球；3）海管包括基盘管汇、立管等；4）海管生产参数；5）猪笼；6）指示器；7）收发球记录，总结，照片；8）程序和应急；9）收发球工艺知识等；10）工作JSA和工作前检查表。

计划和应急方案的完善：虽然每次通球作业前都已经有操作程序和应急方案，但每次都不会100%如计划那样，每次都会有或多或少，或大或小，意想不到的问题，“收球要谨慎”，最后开门收球时，在收球器的压力表显示为零后，仍要等待10～15min，谨慎开启收球器快开门取清管球，外部油田在此阶段致人伤亡的案例提醒我们随时都要警惕，不能大意。需要实战积累和理论结合，不断总结提升，施工中尤其要做好球卡中间的处理问题，事前做好充分预防和应急准备。

总之，A平台作为油田海管清管的“探路先锋”，担负该油田清管作业的试验工作，为油田的清管工作积累经验。对A平台所进行的收、发清管球操作做初步回顾研究，分析研究这些通球作业，对于处理海管通球作业中遇到的问题、优化通球作业施工有很大的借鉴意义，也有利于进一步提高海管的管理水平。