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SZ36-1油田WHPC平臺(tái)新增調(diào)整井改造校核

2020-06-09 09:22高勛
石油和化工設(shè)備 2020年5期
關(guān)鍵詞:沖蝕校核流速

高勛

(海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451)

SZ36-1WHPC平臺(tái)新增12口調(diào)整井,其中新增8口生產(chǎn)井(C43H,C46H,C47H,C48H,C50H,C51H,C57H,C60H,其中1口后期轉(zhuǎn)注井C57),新增4口注水井(C54,C56,C58,C59)。SZ36-1WHPC平臺(tái)生產(chǎn)井物流經(jīng)生產(chǎn)管匯匯集后通過(guò)新建WHPC至WHPE混輸管線混輸至SZ36-1WHPE,與WHPE全部井流物混合后經(jīng)新建WHPE至CEPN混輸管線輸至CEPN處理,本文從平臺(tái)處理能力和海管兩方面對(duì)本次改造進(jìn)行校核[1]。

1 改造方案

1.1 原油系統(tǒng)

原生產(chǎn)計(jì)量管匯有預(yù)留接口3個(gè),現(xiàn)需增加生產(chǎn)計(jì)量管匯。平臺(tái)本次新增8口生產(chǎn)井,其中3口井通過(guò)原生產(chǎn)管匯預(yù)留接口接入,剩余的5口井通過(guò)新加8″管匯接入。新增單井物流經(jīng)過(guò)生產(chǎn)管匯匯集后,與平臺(tái)原有井物流混合后,所有物流經(jīng)過(guò)新建的混輸海管輸送至WHPE平臺(tái)。單井計(jì)量時(shí),物流經(jīng)計(jì)量管匯進(jìn)入平臺(tái)原有計(jì)量系統(tǒng)。

1.2 注水系統(tǒng)

原注水系統(tǒng)有6個(gè)預(yù)留接口,本次改造新增4口注水井,1口后期轉(zhuǎn)注井。注水的壓力和溫度參數(shù)不變,原注水管匯尺寸為12″,有預(yù)留接口6個(gè),接口數(shù)滿足本次調(diào)整要求。新增單井物流在生產(chǎn)管匯匯合后與原平臺(tái)物流經(jīng)海管外輸至SZ36-1WHPE平臺(tái)。計(jì)量使用平臺(tái)新增計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量。

2 平臺(tái)處理能力校核

2.1 原油系統(tǒng)

平臺(tái)原流程為生產(chǎn)井所產(chǎn)物流在12″生產(chǎn)管匯匯集后,通過(guò)混輸海管外輸。在2016年最大液年時(shí),根據(jù)配產(chǎn)數(shù)據(jù)校核,管內(nèi)流速2.75m/s,小于沖蝕速度4.08m/s。單井計(jì)量時(shí),單井物流進(jìn)入計(jì)量管匯后,進(jìn)入計(jì)量分離器分離后計(jì)量。經(jīng)校核新增的單井的液量小于計(jì)量分離器處理量。

2.2 注水系統(tǒng)

本次改造新增4口注水井,1口轉(zhuǎn)注井,平臺(tái)上12″注水管匯現(xiàn)有預(yù)留接口6個(gè)。注水的壓力和溫度參數(shù)不變。根據(jù)二期調(diào)整ODP報(bào)告以及最新的調(diào)整井配產(chǎn),在2024年最大注水年時(shí),根據(jù)配產(chǎn)數(shù)據(jù)校核,12″的注水主管的管內(nèi)流速3.41m/s,小于沖蝕速度4.35m/s。

2.3 加熱器能力

根據(jù)SZ36-1II期原設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),井口溫度一般在50℃以上,滿足海管的輸送溫度要求。但考慮到新打井開(kāi)井溫度的不確定性,避免溫度過(guò)低而影響外輸,WHPC平臺(tái)原有三臺(tái)功率為300kW的生產(chǎn)加熱器作為備用,對(duì)新增井口物流后加熱的溫升情況如下:

表1 2016年WHPC平臺(tái)最大水液年

3 海管校核

二期調(diào)整正式投產(chǎn)后,所有調(diào)整井井口物流均通過(guò)新建的WHPC至WHPE的14″混輸海管輸至WHPE平臺(tái),注水則由新建的CEPO至WHPE的18″注水海管提供注水和WHPE至WHPC的12″注水海管提供注水。

3.1 WHPC至WHPE新建的混輸海管

WHPC全部井流物經(jīng)新建WHPC至WHPE混輸管線輸往已建WHPE平臺(tái),與WHPE全部井流物混合后輸至CEPN處理。

(1)混輸海管校核依據(jù)

二期調(diào)整OPD配產(chǎn)數(shù)據(jù)、調(diào)整井的最新配產(chǎn)數(shù)據(jù)以及混輸海管設(shè)計(jì)報(bào)告。

(2)沖蝕

在管線中,過(guò)高的流速可以加快管道沖蝕,并且減少緩蝕劑效能。特別是在管道的彎頭等部位。因此在管道計(jì)算中,所有計(jì)算流體速度均要小于最小沖蝕速度,避免發(fā)生沖蝕。

沖蝕計(jì)算與分析:基于API RP 14E規(guī)定的混輸海管的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[2],從以下公式可以計(jì)算出流體的最大流速,以避免沖蝕。

其中:Ve-最小沖蝕速度,ft/s;C -經(jīng)驗(yàn)常數(shù),C=100;ρm-混合液體的密度,lbs/ft3。

表2 計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出,管線中的實(shí)際流速小于最小沖蝕速度,混輸海管中不會(huì)發(fā)生沖蝕。

(3)混輸海管校核結(jié)果

表3 2013年最大油氣年

表4 2016年最大水液年

在2013年最大油氣年,混輸海管的氣相流速2.21m/s,液相速度2.03m/s,沖蝕速度4.39m/s。在2016年最大水液年,混輸海管的氣相流速3.14m/s,液相流速2.55m/s,沖蝕速度4.22m/s。經(jīng)校核,在保證混輸海管最大操作壓力1268kPaG,入口溫度59.84℃時(shí),出口壓力為1058kPaG,出口溫度為59.65℃,滿足調(diào)整后的外輸要求。

3.2 CEPO至WHPE新建的注水海管

CEPO至WHPE新建的注水海管分別給WHPE平臺(tái)和WHPC平臺(tái)提供注水。在2024年最大注水年海管的輸量為29638m3/d。

(1)注水海管校核依據(jù)

根據(jù)二期調(diào)整ODP和新增注水井的注水量以及海管設(shè)計(jì)報(bào)告,在2024年最大注水年,海管輸量為29638m3/d。

(2)水擊壓力校核

當(dāng)管線出口閥門突然關(guān)閉時(shí),流速的改變將會(huì)增加出口閥門處的壓力,同時(shí)水擊壓力將會(huì)傳遞到上游外輸泵的出口。

水擊波的傳送速度用以下公式計(jì)算:

其中:α -水擊波傳播速度;m/s;ρ -液體的密度,kg/m3;E -管材彈性模量,2.069×1011Pa;d -管道內(nèi)徑,m;δ -管道壁厚,m;K-60℃時(shí)液體體積彈性系數(shù),2.18×109Pa;C1-管道約束參數(shù),C1=1。

水擊波的傳輸速度在CEPO至WHPE注水海管計(jì)算結(jié)果:a=1307m/s。

由于水擊作用,管線的初始?jí)毫υ黾?,具體計(jì)算如下:

其中:ΔP -水擊壓力,Pa;Δv -液體突然停止流動(dòng)時(shí)的流速,m/s;g -重力加速度,m/s2;P0-管道初始?jí)毫?,Pa。

最大水擊壓力增加結(jié)果:ΔP =3255kPaG,P0=10560kPaG,因此最大水擊壓力為13815kPaG。

(3)注水海管校核結(jié)果:

表5 2024年最大注水年

海管原設(shè)計(jì)壓力10450kPaG,調(diào)整后海管入口壓力增加為10560kPaG。水擊壓力增加為13815kPaG。經(jīng)海管結(jié)構(gòu)校核,海管強(qiáng)度滿足要求。

經(jīng)校核,注水海管出口平均流速2.49m/s,小于沖蝕速度6.21m/s。滿足調(diào)整后的輸送要求。

3.3 WHPE至WHPC新建的注水海管

WHPE平臺(tái)通過(guò)12″注水海管為WHPC平臺(tái)提供注水。在2024年最大注水年,海管的輸量為17245m3/d。

(1)注水海管校核依據(jù)

根據(jù)二期調(diào)整ODP和新增注水井的注水量以及海管設(shè)計(jì)報(bào)告,在2024年最大注水年,海管輸量為17245m3/d。

(2)水擊壓力校核

在WHPE至WHPC注水海管中,水擊波的傳輸速度通過(guò)公式(2)得出:a=1326m/s。ΔP=3914kPaG,P0=10350kPaG,通過(guò)公式(3)和公式(4)得出最大水擊壓力為14264kPaG。

(3)注水海管校核結(jié)果

表6 2024年最大注水年

海管原設(shè)計(jì)壓力10150kPaG,調(diào)整后海管入口壓力增加為10350kPaG。水擊壓力增加為14264kPaG。經(jīng)海管結(jié)構(gòu)校核,海管強(qiáng)度滿足要求。經(jīng)校核,注水海管出口平均流速2.90m/s,小于沖蝕速度4.41m/s。滿足調(diào)整后的輸送要求。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 李勁松. 某海上平臺(tái)新增設(shè)備安裝校核[J].油氣田地面工程,2013,(12):125-126.

[2] API RP 14E,海上生產(chǎn)平臺(tái)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝[S].

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