海上采油平臺工藝管路設(shè)計常見問題

1、<p>　　海上采油平臺工藝管路設(shè)計常見問題</p><p>　　摘要：隨著社會的發(fā)展與進步，重視海上采油平臺工藝管路設(shè)計對于現(xiàn)實生活中具有重要的意義。本文主要介紹海上采油平臺工藝管路設(shè)計常見問題分析的有關(guān)內(nèi)容。 </p><p>　　關(guān)鍵詞海上采油平臺；管路設(shè)計；油氣；工藝；原則； </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標(biāo)識碼：A文章編號： &

2、lt;/p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　從1975年我國建成第一座海上采油平臺―渤海4號采油平臺到現(xiàn)在，我國海上采油平臺已建成十幾座。但海上平臺管道系統(tǒng)的正規(guī)設(shè)計是從 埕北油田開始的。1986年渤海工程設(shè)計公司承擔(dān)了BZ 28-1油田南、北采油平臺管道系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。繼而又承擔(dān)了BZ 34油田的2EP , 4EP平臺管道設(shè)計任務(wù)。通過這些設(shè)計的

3、學(xué)習(xí)實踐我們掌握了設(shè)計管道的一整套符合國際標(biāo)準(zhǔn)的做法，建立了海洋工程項目中必不可少的配管專業(yè)。 </p><p>　　一、管道材料（材質(zhì)） </p><p>　　油氣混合物中的水、鹽水、二氧化碳、硫化氫、氧等可能對系統(tǒng)中使用的金屬產(chǎn)生腐蝕，腐蝕的方式有：金屬均勻的損失、起麻點、腐蝕、銹蝕等。減輕腐蝕的措施有： </p><p>　?。?）化學(xué)處理（添加防腐蝕劑） &

4、lt;/p><p>　?。?）采用抗腐蝕合金材料 </p><p><b>　　（3）內(nèi)保護涂層 </b></p><p>　　根據(jù)海上作業(yè)經(jīng)驗，管路選材的常用指南： </p><p><b>　　1、油氣管路 </b></p><p>　?。?）無腐蝕性烴類作業(yè) </p&

5、gt;<p>　　常溫或高溫下，兩種最常用的鋼材型號是 ASTM A106 B 級（低、中碳鋼，相當(dāng)于國內(nèi)材料 20＃GB8163）和 API 5L B 級（高強度合金鋼）無縫管。如果作業(yè)溫度低于 -29℃,可選用低溫碳鋼 ASTM A333 6 級。 </p><p>　?。?）腐蝕性烴類作業(yè) </p><p>　　使用耐腐蝕材料如不銹鋼，常使用 A316、A312(鉻鎳鉬

6、不銹鋼)或使用內(nèi)壁涂有防腐層的碳鋼管。 </p><p><b>　　2、生產(chǎn)水管 </b></p><p>　　ASTM A106 B 級無縫管通常用作生產(chǎn)水管線，如果介質(zhì)具有嚴(yán)重的腐蝕性，可采用鎳鉻高合金材料。 </p><p><b>　　3、海水管路 </b></p><p>　　輸送海水作

7、業(yè)可采用銅鎳合金、非金屬材料或內(nèi)表面保護涂層的碳鋼材料。 </p><p><b>　　4、公用系統(tǒng)管路 </b></p><p>　?。?）熱介質(zhì)和柴油 可使用同無腐蝕性烴類作業(yè)所用的材料 </p><p>　?。?）空氣和飲用水 可采用 ASMT A53 鍍鋅管材（相當(dāng)于 DIN1629MSt45） </p><p>

8、;　?。?）化學(xué)注入劑 一般具有腐蝕性能，常用 ASMT A312 TP316 鎳鉻合金管（相當(dāng)于國內(nèi) GB2270 0Cr18Ni12） </p><p>　　二、平臺常用管道附件 </p><p><b>　　2.1管道濾器 </b></p><p>　　管道濾器是用來除去介質(zhì)中大于一定尺寸的固體顆粒的設(shè)備，用于保護下游設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。管道

9、濾器根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式一般分為籃式濾器和Y型濾器。 </p><p><b>　　2.2阻火器 </b></p><p>　　阻火器是阻止管線，設(shè)備外界明火倒回管道內(nèi)部的一種安全裝置。它是一個兩端有進出口通道的小型容器，內(nèi)部裝滿不規(guī)則狀態(tài)的銅絲或不銹鋼絲，由于絲網(wǎng)狀物對氣體火焰的分割且銅和不銹鋼傳熱較快，阻火器內(nèi)的金屬網(wǎng)起到分割火焰和降溫散熱作用從而阻止火焰倒回管道。錦州

10、9－3油礦中,阻火器安裝在向大氣冷態(tài)排出管線的上部和端部，如柴油罐的呼吸口等。安裝阻火器后，管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓將空氣倒吸時，或大氣放空管線排放時，外界的明火不至于倒吸而引起火災(zāi),這樣起到保護管線,并使設(shè)備正常,安全運行的作用。 </p><p>　　三、設(shè)計溫度和設(shè)計壓力的選擇 </p><p>　　關(guān)于國際通用標(biāo)準(zhǔn) ANSI B31.1 石油煉廠配管中，閥門 - 法蘭壓力、溫度等級有 150，

11、300，400，600，900，1500，2500lb 六級。選用閥門、法蘭時，除了注意使用壓力外，還要注意使用溫度，如相同壓力等級的法蘭，提高其使用溫度會降低使用壓力，即平時我們說的升溫降壓使用。碳鋼材料的閥門、法蘭各壓力 - 溫度級別的最大允許操作壓力值見表 1： </p><p>　　平臺管路的設(shè)計壓力通常按下述原則考慮： </p><p>　?。?）設(shè)計壓力為操作壓力的 1.1 倍

12、或操作壓力加上 350kPa，取其中較大者。但最高設(shè)計壓力不能大于可能出現(xiàn)的最高操作壓力以上 700kPa。 </p><p>　?。?）連接常壓設(shè)計設(shè)備的管道最低設(shè)計壓力不能低于 150lb 的壓力 - 溫度級別。 </p><p>　?。?）井口出油管線和管匯的設(shè)計壓力應(yīng)等于或大于油氣井的關(guān)井壓力，如果低于油氣井的關(guān)井壓力，應(yīng)有緊急切斷和流體源切斷，并裝有壓力安全閥加以保護。 <

13、/p><p>　?。?）平臺工藝管路可按系統(tǒng)設(shè)計壓力分段確定其壓力 - 溫度級別，每段系統(tǒng)壓力（包括容器、閥門、法蘭、管子或附件）都應(yīng)該有相應(yīng)的超壓切斷原料源和壓力安全釋放措施加以保護。平臺的設(shè)計溫度通常按下述原則考慮： </p><p>　?。?）當(dāng)輸送介質(zhì)溫度高于環(huán)境溫度時，最高設(shè)計溫度至少要高于可能出現(xiàn)的最高設(shè)計溫度以上 30℃。 </p><p>　?。?）當(dāng)輸

14、送介質(zhì)溫度低于環(huán)境溫度時，最低設(shè)計溫度至少要低于可能出現(xiàn)的最低設(shè)計溫度 7℃。 </p><p>　?。ㄗⅲ涸凇豆I(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》GB50316-2000 中對設(shè)計條件和設(shè)計基準(zhǔn)也做了相關(guān)闡述，可參閱其 P13～P23） </p><p><b>　　四、管道壁厚 </b></p><p>　　某一特定的管壁厚基本上是內(nèi)部操作壓力和溫度的函

15、數(shù)，制造ASTM A106 和 API 5L 無縫管所遵照的標(biāo)準(zhǔn)，允許壁厚有低于標(biāo)稱壁厚12.5%的變化。對于碳素鋼管，要求腐蝕／機械強度余量最小是 0.05in(0.127mm)，如果能夠預(yù)測腐蝕速率，應(yīng)該使用一個計算的腐蝕余量， 例如在某氣田的管道壁厚的計算中，管道腐蝕余量取了 4.5mm,管子使用壽命 30 年。下面是管道壁厚的計算公式和方法： </p><p>　　式中：tm―――計算的理論最小壁厚，mm

16、; </p><p>　　D ―――管子外徑，mm; </p><p>　　E ―――縱向焊縫系數(shù)（見 ANSI B 31.3），用于無縫管，E=1.00;用于電阻焊接管，E=0.85; </p><p>　　Y ―――溫度系數(shù)，用于 482℃以下的鐵基材料，Y=0.4； </p><p>　　S ―――遵循 ANSI B 31.3 的許用應(yīng)

17、力，105Pa，（見表 2）; </p><p>　　C ―――腐蝕余量，mm。 </p><p>　　考慮到制造公差調(diào)整厚的管子壁厚 t 為 </p><p>　　再根據(jù) t , 查閱有關(guān)管子手冊并向上園整到規(guī)格的管子壁厚。（注：其壓力單位采用 kPa） </p><p>　　五、管道應(yīng)力（關(guān)于海洋平臺上管道的熱力管道的說明） </p

18、><p>　　在海洋平臺上的管道，只有熱介質(zhì)管道和發(fā)電動力機的管道需要做應(yīng)力分析，其他管道的操作溫度均在 100℃以下，而且管路的拐彎和方向變化很多，已經(jīng)能夠自然補償。因此，一般情況下是不考慮管子熱膨脹伸長造成管路內(nèi)應(yīng)力超過管子強度的問題。 </p><p>　　六、管內(nèi)流速的選擇及管道管徑的計算 </p><p><b>　　1、概述 </b>&

19、lt;/p><p>　　管徑的計算在很多資料中都有敘述，一般過程是這樣的：首先根據(jù)工藝條件明確:管內(nèi)介質(zhì)和流量，選擇合適的介質(zhì)流速，然后就可以計算管徑了。管徑計算公式很簡單，其核心問題是正確選擇管內(nèi)流速以及壓降的計算，還有管徑選擇的經(jīng)濟性分析。本節(jié)我們只介紹管徑的計算和流速的選擇，對于管道摩阻將專題做介紹。本節(jié)的目標(biāo)是能夠根據(jù)項目的不同需求選擇合理的管徑。 </p><p>　　2、管道管徑的

20、計算 </p><p><b>　　計算公式： </b></p><p>　　其中：d―――管子內(nèi)徑，m; </p><p>　　Q―――流量，m3/s; </p><p>　　V―――流速，m/s; </p><p>　　根據(jù)式（1）,只要確定其中的兩個參數(shù)，就能推導(dǎo)出第三個變量。 </p

21、><p>　　3、管內(nèi)流速的選擇 </p><p>　　流速的選擇要考慮管材質(zhì)、流體性質(zhì)、系統(tǒng)使用壽命、使用頻率。對于海洋平臺上的管路流速，管子流速一般在 1～5m/s 之間，如果流速小于 1m/s, 液體中的砂或其他固體可能沉積下來。若大于 5m/s, 會對一些部位如控制閥、管件等產(chǎn)生噴射沖刷。在此流速范圍內(nèi)，一般摩阻很小。 </p><p><b>　　結(jié)

22、束語 </b></p><p>　　綜上所述，本文論述關(guān)于海上采油平臺工藝設(shè)計中常見的問題及注意要點。由于海上平臺采用的規(guī)范多為美國國標(biāo)，而國內(nèi)的工藝、管道專業(yè)的設(shè)計從業(yè)者大多較為習(xí)慣中國國標(biāo)，故本文一般用美國國標(biāo)，并盡可能地列出等同的中國國標(biāo)。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 桑運水,

23、賈芳民,王澤浩,遲艷芬. 海洋石油161采油平臺建造技術(shù)探討[J]. 石油工程建設(shè). 2010(01) </p><p>　　[2] 張灼安. 淺談汽輪機海上采油平臺應(yīng)用[J]. 科技資訊. 2010(10) </p><p>　　[3] 董平興. 采油平臺海水處理自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J]. 知識經(jīng)濟. 2010(11) </p><p>　　[4] 張