海上生产储油平台原油储罐不停产清洗技术_卢旭东.pdf

45 2023 年 2 月第 50 卷 第 2 期2023 年 2 月Vol.50 No.2Feb.2023天 津 科 技 TIANJIN SCIENCE&TECHNOLOGY 应用技术海上生产储油平台原油储罐不停产清洗技术卢旭东，吕法阳，县申平，王 松，李 磊（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300450）摘 要：为降低原油储罐清洗、内部检测期间因停产造成的产量损失，海上某生产储油平台（P平台）采用租赁移动试采平台（H船）作为临时生产储油设施，通过优化生产流程和分析作业风险，对P平台和H船进行生产流程和仪控逻辑改造升级，实现了不停产作业；运用系统管理方法，以油田救援逃生能力、安全环保要求、物资供应周期等作为约束条件，采用甘特图控制作业流程，实现了提前 12 d完成全部作业。关键词：原油储罐 不停产清洗 项目控制 甘特图中图分类号：TE866 文献标志码：A 文章编号：1006-8945（2023）02-0045-04Practice of Non-stop Production Cleaning of Crude Oil Storage Tanks on Offshore Production and Storage Platforms LU Xudong，LYU Fayang，XIAN Shenping，WANG Song，LI Lei（Tianjin Branch,CNOOC Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China）Abstract：In order to reduce the production loss caused by production shutdown during the cleaning and internal inspection of crude oil storage tanks，an offshore production and storage platform（P platform）uses a leased mobile test production platform（H ship）as a temporary production and storage facility.Through production process optimization and operational risk analysis，the production process and instrument control logic of the P platform and H ship have been upgraded，realizing non-stop production operations.The platform adopts a systematic management method，takes oilfield rescue and escape capabilities，safety and environmental protection requirements，and material supply cycles as constraints，and uses Gantt charts to control the operation process，achieving the completion of all operations 12 days in advance.Key words：crude oil storage tank；non-stop production cleaning；project control；Gantt chart收稿日期：2023-01-040 引 言原油储罐在长期储存油品的过程中，油品中的高熔点蜡、沥青质、胶质及其夹带的部分杂质因密度差会与水一起沉降积聚形成储罐底泥1。海上某生产储油平台（P平台）自投产运行以来，至今未进行过内检测工作，依照相关标准规范，即内部检验周期最长不超过 10 年的要求，对储罐底泥进行彻底清理，以提高外输原油品质，同时全面综合评价储罐底板、壁板的承压变形及腐蚀情况，以提升原油储罐的安全性2。P平台为集外输、储油、工艺、电站、火炬于一体的综合性平台，井口来液经过一、二级分离器，电脱水器进行油水分离后，合格原油冷却后进入合格原油储罐，分离出的生产水进入水处理系统经斜板除油器、加气浮选器、双介质过滤器、超声波过滤器处理后由注水泵注入地层。其中污水系统收油底部排放流体均进入不合格油罐，再由底水泵输送至斜板除油器进行处理。合格油罐原油由外输泵输送至外输计量撬计量后进行外输，合格油罐还有一套循环加热系统由循环加热泵和循环加热器组成，可对储罐内合格原油进行循环加热。P 平台共有 3 个原油储罐（2 个合格油储罐和 1 个不合格油储罐）。合格油储罐尺寸为40 m（L）21 m（W）DOI:10.14099/ki.tjkj.2023.02.008 46 天 津 科 技第 50 卷 第 2 期8 m（H），有效容积为 6 384 m2；不合格油储罐尺寸为6.5 m（L）19 m（W）8 m（H），有效容积为900 m2。1 不停产作业思路目前国内外清洗罐的方法主要有人力手工清洗罐法、热油循环清洗罐法、热水循环清洗罐法、化学药剂清洗罐法和机械清洗罐法。鉴于该油田储罐特点、结构形式、平台作业空间的限制和原油的物性，此次作业采取人力手工清洗罐法3。为了减少原油储罐清洗、内检测造成的产量损失，采用租赁移动试采平台（H船）替代原油储罐的功能，以实现不停产对原油储罐进行清洗、内检。H船原油仓安全储油量 2 500 m3，储水仓安全储量 500 m3，外输泵（2 台）额定排量 400 m3/h，储水泵（2 台）额定排量 108 m3/h。2 清洗作业过程2.1 准备阶段2.1.1 流程改造P平台及H船各自完成临时流程的适应性改造，为实现原油储罐清洗、内检测作业期间P平台正常生产，H船平台接收合格原油及含油污水接转，并利用P原油外输流程接驳外输。在正常生产状况下，原油按照正常流程处理后通过连接临时管线输送至H船，当H船储油仓达到外输液位后，由H船外输泵经由P平台外输流量计外输至穿梭油轮。污水系统收油，注水缓冲罐部分生产水及流程应急排放均由软管输送至H船，再通过H船的储水泵反输进入斜板除油器进行处理。H船与P平台分别与各自区域内的软管进行连接，并进行惰化、水压试验，然后再进行对接，且每条软管整体均需进行气密试验4。2.1.2 仪控系统逻辑改造针对联合生产期间的工作特点，需要对相应的仪控设备逻辑进行改造。P平台与H船共有 4 级ESD关断系统：1 级弃平台（船）、2 级火气关断、3 级生产关断、4 级单元关断。逻辑改造如下：保持H船油舱、污水舱入罐管线所有主调节阀强制打开状态，始终保持畅通，防止临时软管憋压渗漏。P平台与H船一、二、三级ESD关断系统连锁，P平台发生一、二、三级关断时触发H船三级关断，H船发生一、二、三级关断时触发P平台三级关断。在联合生产期间，新增的临时污水排放管线输送能力有限，P平台注水泵一旦意外停泵，注水缓冲罐存在冒罐、溢油的风险，所以将注水缓冲罐的液位高高信号由原来的单元关断信号升级为三级关断信号，以降低溢油风险。在H 船通过 P 平台外输计量撬进行外输期间，所连接的软管及设备存在意外泄漏或憋压等风险，将 P 平台外输计量撬入口压力变送器的关断信号及外输的紧急停止按钮动作信号作为保护，触发 H 船平台外输油泵的停泵，降低外输作业风险。联合作业期间，H船的污水舱通过其储水泵转液至平台斜板除油器进行处理，如果斜板除油器发生四级关断，H船储水泵则必须关停。2.2 储罐隔离清洗阶段2.2.1 项目管理以油田住宿条件、救生能力为约束条件，运用系统的观点、方法和理论将此次作业分为原油储罐A清洗内检、不合格油罐清洗内检、原油储罐 B 清洗内检 3 个主要项目，根据清洗作业的步骤分为 17 个子项，利用甘特图对项目涉及的全部工作进行有效的管理5-6，如图 1 所示。根据项目的重要性、紧迫性等对资源进行分配利用，以寻求项目完成的最短作业时间。优化 3 台储罐的清洗次序，按先清洗合格油储罐A，再清洗不合格油罐，最后清洗合格油储罐 B 的顺序进行，提前对合格油储罐 A 进行隔离、惰化、活化；最后一船原油外输结束后马上开展原油储罐A的清洗作业，同步开展不合格油储罐的隔离、惰化、活化工作，最后进行合格油罐 B 的清洗工作。通过将储罐清洗与内检测作业紧密衔接，制定合理的污油罐倒运、供给和运输计划，以提升作业效率7-8。2.2.2 安全作业要点利用制氮机对储罐进行惰化时，将储罐压力控制在 300 mm H2O左右，且制氮机含氧量保持在 5%以下。在惰化过程中，使用手持式测爆仪在风带出口处对罐内气体氧气含量及可燃气含量进行检测，可燃气含量低于 5%时停止惰化，静止 30 min后重新检测确认，可燃气含量低于 5%时惰化合格。活化后探舱前使用测爆仪延长管从罐顶多点对罐内上部、中部、下部等不同位置分别进行检测，罐体内氧气含量在 19.5%23.5%之间，可燃气含量低于爆炸下限的 10%方为合格。用点温枪和热成像仪检测原油储罐罐内温度，并与原油储罐温度显示仪的数据进行对比，当温度降至常温后方可允许人员探舱。47 2023 年 2 月为降低硫化亚铁自燃风险，在人员进舱前用清水冲洗，以保证内部构件湿润；人员进入罐内在清理污油泥时应先喷洒硫化亚铁钝化剂9。为降低软管的运行风险，联合作业期间保证软管下游阀门处于全开状态，用软管前端阀门控制软管的输送量，以降低软管内的运行压力。为节省污油罐的用量和减小污油罐转运压力，通过临时软管及临时隔膜泵将污油罐底部含油污水转输至二级分离器底部排放管线，通过二级分离器流程将污油转入电脱水器进行处理，以减少污油罐的使用数量。2.2.3 外输作业由于H船外输泵排量小，储油仓仓容有限，故在联合作业期间采用外输油轮长期靠泊、连续外输的模式，2 艘油轮交替现场服务，一艘穿梭油轮长期靠泊，另一艘油轮现场待命。当 H 船储油舱液位较高时，通知外输船准备靠泊外输；外输船靠泊完成，连接好外输软管，对 H 船至 P 平台外输软管及 P 平台至外输船外输软管分别试压；确认正常无泄漏后，导通 P 平台外输计量撬至外输油轮流程，导通 H 船至外输计量撬流程；待具备外输条件后，H 船启动外输泵，开始外输作业。外输作业结束后采用分段吹扫的方式对外输流程进行扫线：通过 H 船氮气对 H 船至P 平台间软管进行吹扫；通过 P 平台氮气管线对外输软管进行吹扫。2.3 流程恢复阶段P 平台 3 台原油储罐清洗内检结束，完成对原油储罐的惰化、充舱、验封工作后拆除隔离盲板，切换流程，将油田产出的原油倒回原油储罐，含油污水倒回不合格油罐；将 H 船储水舱、储油舱处理至低液位后停运 H 船原油、污水输送泵；对 P 平台临时新增软管和与 H 船连接的 4 条临时软管扫线、冲洗、吹扫后进行拆除。在拆除 P 平台与 H 船之间的软管连接后H 船离泊，作业全部完成。P 平台原油储罐清洗、内检测项目从流程切换开始计算共计 16 d，比预计工期提前 12 d完成，节约移动试采平台 H 船租赁费用 300 余万元；与 P 平台停产进行储罐清洗、内检相比，减少产量损失11 292.69 m3。3 结 语采用临时储油设施替代平台原油储罐功能进行原油储罐清洗、内检测作业的方法，实现了不停产作业，减少了产量损失，避免了平台因停产带来的油井和设备故障风险，为其他储油平台的储罐清洗作业提供了新的思路。采用甘特图进行项目管理、优化项目流程、控制项目进程、提高作业效率，为系统化管理方法在油田的应用积累了经验。图 1 原油储罐清洗内检项目流程控制图 Fig.1 Project process control chart of crude oil tank cleaning internal inspection 卢旭东等：海上生产储油平台原油储罐不停产清洗技术 4