海上平臺(tái)油氣密閉外輸風(fēng)險(xiǎn)分析及防控

占新兵 (中石化勝利油田海洋采油廠 山東 東營(yíng) 257237)

一、油氣密閉外輸簡(jiǎn)介

埕島中心三號(hào)平臺(tái)位于埕島油田中心區(qū)塊，各衛(wèi)星平臺(tái)來(lái)液通過(guò)海底管道輸送到中心三號(hào)平臺(tái)進(jìn)入原油處理系統(tǒng)，在三相分離器內(nèi)進(jìn)行分離，分離出的含水原油通過(guò)外輸換熱器加熱升溫后進(jìn)入分離緩沖罐，經(jīng)過(guò)原油外輸泵增壓外輸至海三聯(lián)合站；分離出的天然氣經(jīng)過(guò)天然氣處理撬塊處理后，外輸至中心二號(hào)平臺(tái)。

二、管理難點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)分析

隨著海上原油開(kāi)采的不斷深入，中心三號(hào)平臺(tái)采用綠色、清潔的油氣密閉外輸，降低了能耗和污染。但作為首座密閉外輸平臺(tái)，沒(méi)有可以借鑒的應(yīng)急管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和平臺(tái)管理水平都是一個(gè)“考驗(yàn)”，設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和管理難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.三相分離器

三相分離器正常運(yùn)行狀態(tài)下，有效緩沖容積僅有16.7m3，在最大規(guī)劃進(jìn)液量下，若出口緊急切斷閥關(guān)斷，應(yīng)急時(shí)間僅有80秒，很容易發(fā)生液位高高連鎖關(guān)斷進(jìn)口緊急切斷閥，造成海管憋壓，緊急情況需采取“一鍵關(guān)井”，關(guān)井會(huì)造成很大的產(chǎn)量損失、趟井等事故。

2.分離緩沖罐

分離緩沖罐正常運(yùn)行狀態(tài)下，有效緩沖容積80m3，在最大規(guī)劃進(jìn)液量下，若發(fā)生緊急情況應(yīng)急時(shí)間為12min，很容易發(fā)生一系列連鎖關(guān)斷，造成海管憋壓事故。且埕島油田原油為泡沫原油，分離緩沖罐在正常運(yùn)行狀態(tài)下，原油上部會(huì)有一定厚度的泡沫，這樣緩沖容積小于80m3，應(yīng)急時(shí)間小于12min。

3.原油外輸泵

原油外輸泵是確保整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備之一，現(xiàn)有3臺(tái)原油外輸泵，正常生產(chǎn)狀態(tài)下，2用1備。海上惡劣天氣易造成電力系統(tǒng)閃停，閃停會(huì)造成外輸泵停機(jī)，進(jìn)而引起液位的巨大波動(dòng)，應(yīng)急時(shí)間不足30分鐘。

4.自動(dòng)化系統(tǒng)

工藝自動(dòng)化系統(tǒng)共有300余個(gè)監(jiān)控項(xiàng)點(diǎn)，32個(gè)緊急切斷閥，10個(gè)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，重要設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、啟停操作、報(bào)警及連鎖關(guān)斷都需要自動(dòng)化準(zhǔn)確無(wú)誤作保障，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤，系統(tǒng)發(fā)生誤報(bào)警，會(huì)導(dǎo)致緊急切斷閥連鎖關(guān)斷，造成海管憋壓、天然氣及火炬流程竄油等事故發(fā)生。

三、主要防控措施

1.三相分離器油水相出口管線連通，提高應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間

由于初期只進(jìn)行氣液分離，不分水，為更好的摸索三相分離器的運(yùn)行狀態(tài)，提高其應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，將三相分離器油、水相出口管線連通，利用連通器原理使三相分離器混合腔和油腔液位近似一致并降至2m，有效緩沖容積增至80m3，確保了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。此流程應(yīng)用于投產(chǎn)初期，二期分水投產(chǎn)后恢復(fù)原有流程。

2.建立密閉外輸應(yīng)急流程，提高三相分離器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力

經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，將三相分離器去閉排匯管球閥改為氣動(dòng)緊急切斷閥，開(kāi)關(guān)由液位連鎖控制，當(dāng)三相分離器液位持續(xù)上漲到達(dá)預(yù)設(shè)液位時(shí)，閥門(mén)連鎖打開(kāi)，將三相分離器內(nèi)液體通過(guò)閉排匯管臨時(shí)排入閉排罐，再用閉排泵將液體外輸至三相分離器去外輸換熱器匯管，這樣就實(shí)現(xiàn)了三相分離器液體的轉(zhuǎn)移，緩解了液位持續(xù)上漲的壓力。

3.增加分離緩沖罐和原油外輸泵液位連鎖調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)調(diào)控

中控室工藝自動(dòng)化系統(tǒng)增加外輸泵和分離緩沖罐的液位連鎖調(diào)控功能，分離緩沖罐的正常液位是1.75m，當(dāng)液位發(fā)生波動(dòng)持續(xù)上升時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)連鎖調(diào)大外輸泵頻率，增加其排量，達(dá)到降低液位的目的；同樣若液位持續(xù)下降，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)連鎖調(diào)小外輸泵頻率，降低其排量，達(dá)到升高液位的目的。技術(shù)完善前，平臺(tái)人員根據(jù)緩沖罐液位調(diào)控外輸泵頻率，平均需要7min，現(xiàn)在平臺(tái)人員可以省去這部分的工作量，從而提高了系統(tǒng)應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間。

4.增加原油外輸泵中控室遠(yuǎn)程調(diào)頻功能，提高外輸泵排量調(diào)節(jié)效率

對(duì)外輸泵進(jìn)行技術(shù)完善前，平臺(tái)人員只能通過(guò)低壓配電間的外輸泵變頻器對(duì)其進(jìn)行調(diào)頻，若液位波動(dòng)較大，需調(diào)整外輸泵頻率時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員高頻通知電力值班人員，值班人員跑至低壓配電間進(jìn)行操作，平均耗時(shí)8min，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間。

在工藝自動(dòng)化系統(tǒng)增加外輸泵遠(yuǎn)程調(diào)頻模塊，監(jiān)控人員可根據(jù)系統(tǒng)的壓力、液位變化情況，第一時(shí)間調(diào)節(jié)外輸泵的頻率，穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力、液位。現(xiàn)在外輸泵調(diào)頻平均2min內(nèi)即可完成，縮短6min，大大縮短了系統(tǒng)的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間。

5.自動(dòng)化系統(tǒng)增加“一鍵關(guān)井”功能，降低海上污染風(fēng)險(xiǎn)

在工藝自動(dòng)化系統(tǒng)增加井組平臺(tái)“一鍵關(guān)井”功能，當(dāng)中心平臺(tái)、海管發(fā)生緊急情況無(wú)法處理時(shí)，為防止事故進(jìn)一步惡化發(fā)生天然氣管線、火炬分液罐放空管線竄油以及海管憋壓等事故，造成海洋污染，監(jiān)控人員可采取“一鍵關(guān)井”措施關(guān)閉油井，避免發(fā)生污染。

四、應(yīng)用效果

一是三相分離器油水相管線連通，液面高度由3.5m降至1.75m，平均應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間提高了近30分鐘。

二是建立密閉外輸應(yīng)急流程，提高了三相分離器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能力，避免了氣管線發(fā)生竄油和液位高高連鎖關(guān)斷進(jìn)口緊急切斷閥的風(fēng)險(xiǎn)，造成海管憋壓等事故，增強(qiáng)了系統(tǒng)應(yīng)急處理能力。

三是工藝自動(dòng)化系統(tǒng)增加“一鍵關(guān)井”功能，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生不可抗拒的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以第一時(shí)間關(guān)閉平臺(tái)所轄油井，避免因海管憋壓造成管線刺漏，引起海洋污染事故。

四是外輸泵增加遠(yuǎn)程調(diào)頻功能，實(shí)現(xiàn)了中控室監(jiān)控人員遠(yuǎn)程調(diào)頻，外輸泵調(diào)頻耗時(shí)由8min縮短至2min，從而提高系統(tǒng)應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間6min。

五是增加外輸泵和分離緩沖罐的液位連鎖調(diào)控功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)分離緩沖罐液位調(diào)節(jié)外輸泵頻率，平均節(jié)省人工調(diào)頻7min，從而提高系統(tǒng)應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間7min。

總之，以上所分析的風(fēng)險(xiǎn)隱患都是在可以控制的范圍之內(nèi)，只要中心三號(hào)平臺(tái)立足自身，強(qiáng)化人員管理，做好系統(tǒng)維護(hù)及技術(shù)創(chuàng)新，平臺(tái)油氣密閉外輸系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性就一定能夠大大提升。