油田群臺風模式生產工藝方案探究

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[摘要]本文研究了中國南海海域某油田群在臺風模式下遠程遙控生產的工藝方案，針對油田高凝原油的特點，研究了在臺風模式生產下，油田遠程關停后，工藝系統及管線的置換方案，分析了FPSO搖擺對工藝設備及生產造成影響，本文對臺風模式生產的設計理念和原則進行了探索和創新。在“增儲上產”日益緊迫的大背景下，通過本文的研究可以為將來臺風海域油田的開發設計提供一定的參考和借鑒。

[關鍵詞]臺風模式；遠程控制；高凝原油；超限工況；遠程置換

1研究背景

中國南海海域油氣田，長期以來遭受臺風的困擾。一旦強熱帶風暴中心或者10級風的前沿進入距平臺450海里黃色警戒區內時（或者將于24小時后進入距平臺250海里紅色警戒區內時），開始停產和關閉海上設施，并撤離全部人員。即使臺風中心沒有經過油田，每次避臺后復產油田損失2-3天的產量，如果遇到連續兩個臺風的情況，油田損失的產量更多。因此，為了減少臺風對油田產量的影響，對臺風模式下“油田延后停產”進行研究。“油田延后停產”是指生產人員為避臺，從平臺撤離后，在臺風中心到達油田之前或者不經過油田，風浪海況條件在一定范圍內，通過陸地遠程遙控海上設施在臺風模式下生產的非常規生產模式，一旦發生“超限工況”油田實施遠程遙控關停。

2油田群概況

2.1工藝流程介紹

南海海域油田采用“全海式”開發較為常見，油田普遍設有FPSO等浮式生產裝置，很多油田面臨高凝油停產置換等難題。南海某油田群海上設施有四座，包括3座綜合性鉆采平臺（以下簡稱A、B、C平臺）和一艘15萬噸級FPSO。油田群開發示意圖見圖1。C平臺生產井產液經生產管匯匯合后進入生產分離器，進行油、氣、水三相分離，分離后含水原油經外輸泵增壓后通過海底管線輸送至B平臺，與B平臺產液混合進入B平臺生產分離器處理后輸送至FPSO進行進一步處理。A平臺生產井產液經生產管匯匯合后，進入平臺生產分離器進行油、氣、水三相分離，分離出后的含水原油經過外輸泵增壓后進入海管外輸至FPSO上進行進一步的處理。來自A/B/C三個平臺的物流在FPSO上經過一級分離器、二級分離器、電脫水器處理后下艙儲存、外輸。正產生產工況下，A/B/C三座平臺均由FPSO進行供電。

2.2油品物性

該油田油品屬于高凝原油，其中A、B平臺產原油的凝點均為26℃。C平臺產原油凝點較低，低于-15℃。A/B/C三個平臺原油混合之后的凝點為23℃。

3臺風模式下生產工藝方案研究

3.1平臺人員撤臺前工藝流程準備

由于該油田群的油品凝點較高，為保證遙控生產工況下，平臺順利完成置換，在人員撤離前將單井測試管匯、測試分離器及相關管線手動置換完畢，提前將測試系統進行隔離。FPSO上的燃料油系統在人員撤離之前進行置換，隔離。將FPSO上的原油電站切換至柴油發電模式，FPSO柴油艙內儲存充足柴油量，保證臺風模式生產下的柴油發電用量。

3.2臺風模式下生產工藝流程研究

“臺風模式”生產工況下，A/B/C三座平臺以及FPSO均為短期無人值守，關鍵流程及設備上的壓力、溫度、液位、流量等參數應實現遠程監控，且儀表需具備高可靠性。為應對停產后平臺/FPSO上部工藝設備管線、海底管線的遠程置換，工藝流程上、海管出/入口SDV閥應具備遠程復位功能，置換泵等設備應具備遠程啟/停和狀態顯示功能。在臺風極端工況下，FPSO船體晃動對上部分離器等大型壓力容器設備的支撐結構可能造成破壞。在FPSO停產后，考慮將FPSO上的分離器、電脫水器等設備遠程排空的設計，分離器和電脫水器底部宜設置遠程遙控排空流程，頂部宜設置遠程遙控補氮氣流程。FPSO上的合格油/不合格油下艙流程應具備遠程切換功能，以應對生產過程中可能出現的原油處理不合格的工況。正產生產工況下柴油輸送泵、化學藥劑泵應具備遠程啟/停和狀態顯示功能。公用/儀表風系統和氮氣系統應具備遠程啟/停功能，并由應急電源供電，保障平臺失主電后，系統能正常的運行。火炬系統點火盤應具備遠程點火及遠程復位功能，防止火炬被吹滅的工況。火炬管匯的氮氣吹掃流程應具備遠程控制功能，以實現設施關停后火炬系統的惰化。

3.3臺風模式下遠程關停工藝流程研究

3.3.1平臺及海底管線停產解決方案研究

該油田群所處海域海床最低溫度為15℃，根據油品物性，A、B平臺原油的凝點均高于海床溫度。平臺停產后，A、B平臺上的原油處理設備和管線以及A、B平臺分別到FPSO的海底管線均需進行置換。雖然C平臺的凝點較低，考慮到其粘度較大，尤其是停產時間過長后，海管中原油的溫度降至環境溫度后，海管流體再啟動的壓力非常大，所以在遠程停產之后C平臺到FPSO的海底管線也需要進行遠程置換，為此本文在進行研究時考慮如下三種工況，在遠程遙控置換時按照如下置換流程進行：1、主發電機正常工作在此工況下，通過遠程遙控利用海水提升泵驅動海水置換生產管匯和生產分離器置換；利用海水提升泵+外輸泵置換海底管線。2、失主電、應急機遠程啟動在此工況下，通過遠程遙控利用海水提升泵（掛應急電源）驅動海水置換生產管匯和生產分離器，利用海水提升泵+外輸泵（外輸泵掛應急電源）置換海底管線。3、失主電、應急機也無法啟動如果出現應急機無法啟動或者遙控信號故障，通過遠程遙控利用柴油驅消防泵驅動海水置換分離器油相出口，使用專用控制系統控制置換流程。若復臺后海底管線凝管，則可考慮使用平臺壓井泵頂擠啟動海底管道。

3.3.2FPSO上部工藝設備及管線停產解決方案研究

由于A、B、C三個平臺混合原油的凝點較高，高于海床最低溫度，為保證油田關停后，能順利置換，本文在進行研究時考慮如下三種工況，在遠程遙控置換時按照如下置換流程進行：（1）FPSO主發電機正常工作通過上游海管來液進行置換，或者通過FPSO生產水艙中生產水置換工藝系統，生產水艙泵增設遠程遙控啟停功能。其置換流程為：上游海管來液/生產水艙→一級分離器→二級分離器→電脫水增壓泵→電脫水器→不合格原油艙。（2）FPSO主發電機關停，應急機或備用發電機遠程啟動通過上游海管來液進行置換，或者通過FPSO生產水艙中生產水置換工藝系統，生產水艙泵增設遠程遙控啟停功能且液壓系統掛應急電源。其置換流程為：上游海管來液/生產水艙→一級分離器→二級分離器→電脫水增壓泵→電脫水器→下不合格原油艙（3）FPSO主發電機、應急機&備用機都無法工作通過上游海管來液進行置換，其置換流程為：上游海管來液→一級分離器旁通管線→二級分離器旁通管線→電脫水增壓泵旁通管線→電脫水器→下不合格原油艙。

4FPSO晃動對生產工藝設備影響分析

臺風來臨之前，海上一般風浪較大，遠程遙控模式下，FPSO搖擺很有可能成為觸發生產關停的首要因素。FPSO搖擺造成分離器液位晃動，惡化處理效果，引起合格油處理不達標或者分離器液位紊亂造成調節閥失效，造成工藝流程操作不穩定，甚至出現液位高高或者低低造成生產關斷。針對這一現狀，可以通過分離器內部增加穩流隔板，分離器增加多點液位分析系統等措施予以解決。在液位數據處理方面可以將測量的液位值在設定時間內進行軟處理，達到過濾干擾，平滑實時曲線的目的。

5結論

1.在臺風模式下生產工況下，設施將會出現短期無人值守狀態，在設計上需要考慮關鍵流程及設備上的壓力、溫度、液位、流量等參數實現遠程監控。

2.對于高凝油田，要充分考慮油田停產后，上部工藝管線及海底管線的遠程置換方案。針對臺風海況下可能出現各個的工況，在設計上要考慮不同的置換方案。置換流程上的SDV閥應具備遠程復位功能，置換泵等設備應具備遠程啟/停功能。

3.在臺風模式生產工況下，要充分考慮FPSO在極端天氣下晃動對大型壓力容器本體及生產造成的影響。在設計上要考慮FPSO搖擺造成分離器液位晃動的影響，可通過分離器內部增加穩流隔板、分離器增加多點液位分析系統減少晃動對生產造成的影響。

參考文獻

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作者：胡冬 單位：中海油研究總院有限責任公司