苗 建 劉政洪 吳小輝 王 凱

1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518067 2.中海油研究總院， 北京 100027

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番禺氣田臺風模式生產(chǎn)問題及解決措施

苗 建1劉政洪1吳小輝1王 凱2

1.中海石油(中國)有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518067 2.中海油研究總院， 北京 100027

臺風模式生產(chǎn)是指臺風期間海洋油氣生產(chǎn)平臺的操作人員撤離到下游陸上終端，通過遠程監(jiān)控模式在終端中央控制室調(diào)控海洋油氣生產(chǎn)平臺，實現(xiàn)無人狀況下的繼續(xù)生產(chǎn)。針對首次實現(xiàn)臺風模式生產(chǎn)的南海東部海域番禺氣田，在臺風模式生產(chǎn)實施過程介紹的基礎(chǔ)上，重點探討了臺風模式生產(chǎn)在歷次實際應(yīng)用中遇到的問題，提出相應(yīng)的解決措施和優(yōu)化手段，以提高臺風模式生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性，并取得了顯著成效，可為海域內(nèi)其他氣田的臺風模式生產(chǎn)提供技術(shù)支持和參考借鑒。

番禺氣田；臺風模式生產(chǎn)；生產(chǎn)問題；解決措施

0 前言

番禺氣田包括番禺30-1平臺(以下簡稱平臺)和珠海陸地終端處理廠，其平臺是集油氣處理、生產(chǎn)、計量和輸送、鉆修井、生活、動力為一體的綜合平臺。平臺上生產(chǎn)的天然氣和凝析油脫水合格后，混合進入20″(1″=25.4 mm)、365 km的海底管線輸至珠海橫琴島天然氣終端處理廠作進一步處理。

番禺氣田主要產(chǎn)品為天然氣，下游用戶包括嘉明電廠等5個工業(yè)用戶和中山、珠海的居民用戶。平臺供氣直接關(guān)系到珠三角地區(qū)工業(yè)供電以及居民用戶，因此臺風期間保證平臺天然氣的連續(xù)供應(yīng)至關(guān)重要。

據(jù)歷史氣象資料統(tǒng)計，每年西太平洋海域生成熱帶氣旋約40個，達到熱帶風暴(臺風)等級以上平均28.8個。番禺氣田地處西太平洋南海海域，每年受到約10次臺風影響，一般集中在7～9月[1]。夏季頻發(fā)的臺風、巨浪等極端氣候都會給臺風影響海域內(nèi)的鉆采石油平臺帶來考驗。

因此，番禺氣田在設(shè)計時引入了臺風模式生產(chǎn)概念，是中國南海東部海域第一個實現(xiàn)臺風模式生產(chǎn)的油氣田。本文對番禺氣田臺風模式生產(chǎn)的實施問題、應(yīng)對措施、成果進行了探討。

1 臺風模式生產(chǎn)實施

1.1 臺風模式生產(chǎn)實現(xiàn)過程

平臺主要通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)與外部連接，VSAT系統(tǒng)是衛(wèi)星通信領(lǐng)域中一種廣泛使用的通信系統(tǒng)[2]。平臺的衛(wèi)星通信系統(tǒng)分室內(nèi)單元和室外單元兩部分，室內(nèi)單元包括CU MODEM、基帶MODEM、TES、STARWIRE、MUX、天線系統(tǒng)切換器、天線同軸波導倒換器、天線控制器等；室外單元包括天線、饋源、ODU等。

平臺與珠海終端及陸地總部通過VSAT系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。平臺中控系統(tǒng)2臺服務(wù)器與報房服務(wù)器通信，中控2臺PKS服務(wù)器再通過交換機與中控服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換。

臺風期間，操作人員在珠海終端遙控生產(chǎn)，使用Honeywell DSA技術(shù)通過平臺到珠海的專用衛(wèi)星鏈路實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(通信速率256 k)；通過平臺到蛇口的辦公網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星通信把數(shù)據(jù)送往珠海終端(通信速率1 M)。利用VSAT系統(tǒng)采集通信信號掌握平臺實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，調(diào)整現(xiàn)場參數(shù)和工藝流程，同時遙控現(xiàn)場攝像頭采集現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備運行畫面，實時監(jiān)控平臺設(shè)備運行狀況。

1.2 臺風模式生產(chǎn)的成果

從2010年投產(chǎn)至今，平臺經(jīng)歷了近20次臺風模式生產(chǎn)[3-13]，累計臺風模式生產(chǎn)持續(xù)時間為793.5 h，歷年臺風模式生產(chǎn)持續(xù)時間統(tǒng)計見表1。

表1 2010～2014年期間臺風模式生產(chǎn)持續(xù)時間統(tǒng)計

1.3 臺風模式生產(chǎn)設(shè)備測試

臺風模式生產(chǎn)實施前，平臺需進行多項針對性測試，確保所有遠程控制通信正常，動靜設(shè)備處于安全狀態(tài)，預(yù)防溢油、爆炸等風險。

測試內(nèi)容包括：平臺與終端操作站畫面、閥位狀態(tài)、流程顯示數(shù)值的核對；平臺與終端操作站之間衛(wèi)星通信系統(tǒng)可靠程度檢驗；平臺與終端操作站上的操作權(quán)限區(qū)分及確認；在終端操作站實現(xiàn)對平臺生產(chǎn)設(shè)備、關(guān)斷閥門、調(diào)節(jié)閥門的監(jiān)控動作；在珠海陸地終端對平臺進行可視監(jiān)控(CCTV)的可靠性調(diào)試；平臺在臺風模式生產(chǎn)下各級緊急生產(chǎn)關(guān)斷的觸發(fā)原因和觸發(fā)結(jié)果；在珠海終端實施平臺單井關(guān)斷的動作。

2 臺風模式生產(chǎn)問題及解決措施

平臺投產(chǎn)后經(jīng)歷臺風模式生產(chǎn)近20次，每次臺風模式生產(chǎn)都會出現(xiàn)新問題、遇到新挑戰(zhàn)，通過總結(jié)分析，解決了大量問題，使臺風模式生產(chǎn)更安全。

2.1 平臺和終端操作畫面不一致

平臺和珠海終端操作站畫面多處不一致，工藝流程中的大部分流量計顯示值有差異。平臺與珠海終端操作站畫面不一致會導致參數(shù)誤調(diào)整、閥門誤操作、泵誤啟停，造成工藝不穩(wěn)定、平臺不安全。

將平臺中控操作站文檔拷貝至珠海終端操作站，對珠海終端操作站進行覆蓋，解決了平臺和珠海終端操作站中控監(jiān)控操作畫面不一致的問題。在不影響測試的基礎(chǔ)上對珠海終端操作站畫面和組態(tài)進行逐步修改，有誤差的流量計數(shù)值都修改為正常數(shù)值。

2.2 設(shè)備液位高高觸發(fā)生產(chǎn)緊急關(guān)斷

為保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)，平臺關(guān)鍵設(shè)備均設(shè)置液位高高觸發(fā)生產(chǎn)緊急關(guān)斷邏輯信號。臺風期間，風大浪高引起平臺劇烈搖晃，容器液位波動較大觸發(fā)相關(guān)關(guān)斷信號。

液位波動引起液位高高觸發(fā)生產(chǎn)關(guān)斷的解決措施：臺風撤離前將罐體液位降到足夠低，保證罐體內(nèi)足夠的預(yù)留空間；檢查相關(guān)液位開關(guān)確保其正常；對罐體設(shè)置高液位預(yù)報警，提醒操作人員盡快處理罐內(nèi)液體。

2.3 高壓火炬分液泵運行不穩(wěn)定

高壓火炬分液泵是臺風模式生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，但泵長時間運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)柱塞發(fā)熱、冒煙、劇烈振動等現(xiàn)象，使設(shè)備處于不安全狀態(tài)；且泵不能及時處理高壓火炬分液罐的液位，導致高壓火炬分液罐液位高高觸發(fā)生產(chǎn)關(guān)斷，終止臺風模式生產(chǎn)。

針對高壓火炬分液泵運行不穩(wěn)定問題，改造泵液力端，增加輔助潤滑冷卻系統(tǒng)和海水外置冷卻系統(tǒng)，減少柱塞與滑套、盤根間的劇烈摩擦，降低柱塞溫升，克服柱塞發(fā)熱冒煙難題，消除生產(chǎn)安全隱患。

2.4 衛(wèi)星通信中斷觸發(fā)ESD-1棄平臺關(guān)斷

臺風模式生產(chǎn)期間，平臺與珠海終端的通信一旦中斷將無法遠程操控生產(chǎn)，若30 min后仍未恢復(fù)，平臺將觸發(fā)一級關(guān)斷，必須等待生產(chǎn)人員上平臺方可恢復(fù)生產(chǎn)。

1)減少平臺和珠海終端之間不必要的數(shù)據(jù)信息傳輸，而主要傳輸用于關(guān)斷邏輯的數(shù)據(jù)，保證通信連接最優(yōu)化。

2)珠海終端向平臺傳送數(shù)據(jù)包時，平臺接收數(shù)據(jù)包不穩(wěn)定造成通信斷續(xù)。經(jīng)過調(diào)試珠海終端服務(wù)器，平臺中控服務(wù)器進行主機切換，通信連接不穩(wěn)定問題有所好轉(zhuǎn)，同時通信中斷時在珠海終端激活腳本恢復(fù)通信。

3)平臺衛(wèi)星通信整改為相互冗余的兩條衛(wèi)星鏈路，一條帶寬是1 M(平臺—蛇口—終端)，一條帶寬是256 k(平臺—終端)。在惡劣天氣下，如果1M鏈路中斷，數(shù)據(jù)傳輸則通過256 k鏈路完成，反之亦然。經(jīng)測試兩條衛(wèi)星鏈路已成功冗余，達到互備目的。

2.5 火氣探頭故障觸發(fā)ESD-2級火氣關(guān)斷

平臺的火氣系統(tǒng)是保障安全生產(chǎn)的重要手段之一，任何2個火探或者2個氣探同時報警，平臺將會觸發(fā)ESD-2級火氣關(guān)斷。臺風模式生產(chǎn)中，一旦火氣探頭誤動作將造成平臺關(guān)斷，必須等待生產(chǎn)人員上平臺方可恢復(fù)生產(chǎn)。

針對此情況，做好火氣探頭的校驗工作，定期檢查火氣探頭，及時標定、更換有問題的探頭，保證臺風模式生產(chǎn)期間不會因為火氣探頭誤報警引起生產(chǎn)關(guān)斷。

2.6 透平發(fā)電機掉電

Solar透平發(fā)電機是平臺的核心設(shè)備，為整個平臺提供動力。臺風期間，當Solar透平發(fā)電機橇內(nèi)外差壓下降到0.15 inch水柱(38.6 Pa)時，Solar透平發(fā)電機控制臺報警，Solar透平發(fā)電機停車并關(guān)斷；同時大部分正常母排供電設(shè)備將關(guān)停，引起生產(chǎn)關(guān)斷。2010～2012年，曾出現(xiàn)過幾次Solar透平發(fā)電機橇內(nèi)外差壓低造成Solar透平發(fā)電機停車且生產(chǎn)關(guān)斷。通過分析發(fā)現(xiàn)臺風期間強風正對排風口吹，造成排風口壓力增大，使Solar透平發(fā)電機橇內(nèi)外不能建立定量差壓，對此，采取了以下措施：

1)在排風機出口加裝導流罩。原先的排風口為水平方向，加裝導流罩后，排風口向下，能有效削弱臺風對排風口的影響，提高排風機工作效率，增大橇內(nèi)外差壓。

2)臺風模式生產(chǎn)下啟動2臺風機。Solar透平發(fā)電機正常情況下運轉(zhuǎn)1臺風機，橇內(nèi)外差壓為220 Pa，啟動2臺風機后，Solar透平發(fā)電機橇內(nèi)外差壓明顯增大，達250 Pa。

2.7 三甘醇循環(huán)泵無法遠程控制

三甘醇循環(huán)泵是三甘醇再生系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，只能現(xiàn)場啟停。臺風模式生產(chǎn)期間，一旦三甘醇循環(huán)泵發(fā)生故障并停止運行，因無法遠程啟動泵，天然氣脫水單元無法工作，導致外輸天然氣露點不合格。

根據(jù)實際情況，更換三甘醇泵現(xiàn)場操作柱使其具有自動/手動切換功能，中控PKS系統(tǒng)增加組態(tài)實現(xiàn)遠程控制泵的啟停；更換新型變頻自動調(diào)節(jié)三甘醇循環(huán)泵，實現(xiàn)泵的遠程控制。

2.8 三甘醇儲量無法滿足日常消耗

正常生產(chǎn)時，三甘醇在天然氣脫水再生過程中有一定量的損耗，而臺風模式生產(chǎn)時間過長會導致三甘醇消耗量過大，不能滿足正常循環(huán)的需要，導致外輸天然氣露點不合格。

根據(jù)實際情況增加三甘醇儲罐，與三甘醇再生系統(tǒng)的緩沖罐相連；在儲罐出口管線上安裝SDV閥，SDV閥由三甘醇再生系統(tǒng)的緩沖罐液位變送器控制，在緩沖罐液位降低到報警值時，SDV閥可以自動或手動打開并補充三甘醇，保證臺風模式生產(chǎn)期間三甘醇的正常循環(huán)需要。

3 結(jié)論

番禺30-1平臺是中國南海東部海域第一個實現(xiàn)臺風模式生產(chǎn)的平臺。通過臺風模式生產(chǎn)的遠程測試和多次臺風模式生產(chǎn)實踐，發(fā)現(xiàn)并解決了臺風模式生產(chǎn)中的大部分問題，使臺風模式生產(chǎn)更具有可行性和可靠性。在多次臺風模式生產(chǎn)實踐中，平臺也形成了一套行之有效的防臺、撤臺和臺風模式生產(chǎn)程序，確保在臺風期間不間斷向下游用戶提供天然氣；同時積累了豐富的臺風模式生產(chǎn)經(jīng)驗，為周邊的其他后續(xù)氣田實施臺風模式生產(chǎn)提供了經(jīng)驗。

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2015-03-09

苗 建(1983-)，男，江蘇連云港人，工程師，碩士，主要從事海上石油天然氣開發(fā)工作。

10.3969/j.issn.1006-5539.2015.06.016