段塞流捕集器翻身方案的設計

陳邦敏 宋廣興 杜洪杰 李洋 楊鐵寧

(1.中海油研究總院有限責任公司，北京 100028; 2.海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266555)

0 引言

段塞流捕集器是一種多相流管道的終端設備，主要用于捕集多相流管道流出的液塞，進行氣液分離，為流程中的來液量波動提供緩沖容積，消除段塞流的嚴重危害，并為下游處理設備提供穩定的氣體和液體流量。段塞流捕集器是一種石油開發中常用的關鍵設備，在處理流程中液量較大時，常常需要較大規模的段塞流捕集器。由于公路運輸車輛對于運輸設備尺寸的限制，設備不能超高、超寬、超重。因此部分段塞流捕集器在運輸過程中采用側躺建造，側躺運輸的方式。在運輸到達現場后需要進行翻身，才能實現安裝。由于段塞流捕集器的工藝特點，其管嘴較多，重量較大，部分設備偏心明顯，導致其翻身方案比較難以實施。南海某油氣田開發項目采用的大型段塞流捕集器重量超過100t，為使得翻身方案安全可靠，經過詳細評估，制定了采用轉臺支撐，2臺履帶吊配合的翻身方案。

1 翻身方案設施準備

該項目段塞流捕集器主要依據《壓力容器》《臥式容器》《固定式壓力容器安全技術監察規程》等標準進行設計。段塞流捕集器外形尺寸12756mm×4211mm×5114mm，重量125.866t。設計壓力12.15MPa，設計溫度-29℃/49℃，能承受橫向加速度0.24g，垂直加速度0.15g，總容積63.7m3，其管嘴密布罐體周身，達30多個。為了滿足段塞流捕集器翻身要求，需要準備主要設備包括，750t履帶吊2臺，根據強度要求選擇對應的卸扣，吊帶，鋼絲繩，輔助繩等(表1)[1]。

吊機起重能力750t，吊裝回轉半徑20m，考慮2臺吊機均勻受力，但由于吊機拔桿的差異，主臂傾角略有差異[2]。除主吊設備重量外還需綜合考慮吊鉤以及吊繩等配套設施的重量，考慮重量不確定系數1.05，動態放大系數1.05。兩臺吊機的利用率分別為30.96%和31.31%，滿足企業標準中對于兩臺吊機協調作業要求吊機利用率小于80%的要求。為起到段塞流捕集器的支撐作用，同時保證段塞流捕集器在吊機的輔助下能光滑的轉動，降低轉動摩擦力，防止設備損壞。需要準備轉臺一套，主要由4個自由轉動輪和支撐底座組成。考慮到需翻身的段塞流捕集器重達125.866t，為防止支撐變形，轉臺底座需要有足夠的強度和剛度，針對薄弱區域需要筋板進行加強。

表1 吊裝輔助設備/材料

2 翻身方案

段塞流捕集器的翻身方案主要分三步：上轉臺、旋轉、裝配底座。

(1)上轉臺。首先根據段塞流捕集器的尺寸及管嘴布置，調整每個轉臺滾輪中心距離為1700～1800mm，最佳距離為1800mm，固定滾輪位置，共設置3組轉臺。在翻身過程中，為保證轉臺的穩定性及設備旋轉空間，需提前將轉臺通過型鋼及鋼板進行加高，對3個轉臺進行整體固定及加強，因外側的兩個轉臺與設備之間為弧面接觸，現場視情況將外側的兩個轉臺適當墊高20～40mm。將2根Φ70mm×16m的鋼絲繩通過1個120t的卸扣與1根80t×16m的吊帶連接組成履帶吊750-1#吊機的吊索具；履帶吊750-1#行駛至合適位置，吊鉤緩慢下降至合適高度，將2根Φ70mm×16m的鋼絲繩分別與吊機山字型吊鉤的兩端連接。完成連接后，履帶吊750-1#緩慢提升吊索具至合適高度，并控制吊鉤至設備連接吊索具位置的正上方；履帶吊750-1#吊鉤下降至合適高度，現場施工人員將80t×16m吊帶的自由端穿過設備本體后與吊帶另一端的120t卸扣連接。同理完成履帶吊750-1#的鎖具連接。兩臺履帶吊吊鉤同時提升設備至200mm后應停留約1min，檢查無誤后，將設備繼續緩慢提升至合適高度，通過控制吊臂使設備位于轉臺正上方，待設備調整方位后，緩慢下放設備至轉臺上(圖1)[3]。

(2)旋轉。在準備段賽流旋轉前，由于要解除吊機的鎖具，重新掛扣。由于段塞流捕集器的重心并不居中，為防止吊機鎖具解除后設備在重力的作用下自行旋轉，需將設備的兩個自帶鞍座通過結構墊墩和墊塊墊平，起到穩定作用(圖2)。

圖1 段塞流捕集器吊裝上轉臺

圖2 段塞流捕集器臨時固定

檢查設備平穩后，緩慢下降履帶吊750-1#吊鉤高度，將其下方80t×16m吊帶的其中一個120t卸扣上拆除，將其自由端繞設備大半周后掛緊在設備頂部吊耳上。同樣，緩慢下降履帶吊750-2#吊鉤高度，將其下方80t×16m吊帶從卸扣中解除，將其自由端掛在設備底部的吊耳上。連接完畢并確認無誤后，移除臨時結構墊墩和墊塊。750-1#履帶吊緩慢提升吊鉤，750-2#履帶吊緩慢下放吊鉤，此過程要時刻觀察設備狀態，使設備在轉臺內緩慢均勻轉動。通過兩臺履帶吊配合，最終使設備旋轉90°，至軸式吊耳位于水平位置(圖3)[4]。待翻身完成后，將設備臨時固定，拆除兩臺履帶吊上除Φ70mm×16m鋼絲繩以外的其他吊索具。

圖3 段塞流捕集器翻身過程

(3)裝配底座。將底座按中心距圖紙要求距離擺放在平整地面上采用兩臺吊機將段塞流捕集器吊起到底座正上方，履帶吊緩慢下放設備至底座上，檢查無無誤后，使設備重量完全落在底座上，最后根據廠家要求完成底座安裝工作。

3 吊裝翻身關注事宜

由于吊裝過程中主要采用了2臺履帶吊在轉臺的輔助下完成段塞流捕集器的翻身，為了保證在整個翻身過程中操作的安全，需要對以下事宜特別關注[5]：(1)吊裝用具要求：所有吊索具必須有有效的檢驗合格證，起吊前應檢查所有吊裝索具，確保鎖具沒有破損、斷股、斷絲等情況。同時還應按設備吊裝示意圖檢查吊索具是否正確，保證每條鋼絲繩、吊帶與設備水平方向的夾角應大于60°。(2)吊裝場地要求：將現場及車道上的障礙物清除干凈，確保吊車行走路線的地面足夠平坦，吊車能在行進路線上平穩作業。施工前，應將對吊裝產生影響的設備附件、結構件等拆除，必須保證設備從吊起到預定安裝位置，路線上不能有任何遮擋物妨礙視線或者影響作業。(3)吊裝氣象要求：吊裝時應選擇平靜的天氣，風力小于6級且無間歇性大風。(4)吊裝安全要求：在進行吊裝作業時，吊車的工作范圍內不能有任何障礙物，任何靠近吊裝作業區的施工人員必須在安全區域。段塞流捕集器吊離支撐物200mm后應停留約1min，檢查所有吊車讀數及構件是否存在安全隱患，確認安全后方可進行吊裝作業。(5)其他要求：由于段塞流捕集器作為壓力容器，其相關部件都經過了嚴格實驗，翻身時應注意保護，避免損傷。在翻身過程中需要隨時關注設備重心的變化，如果在過程中需要停止，要保證設備能得到有效地固定。同時現場需根據轉臺布置位置，提前測量在轉動過程各部件的位置，檢查轉臺是否與罐體各個部位碰撞。

4 結論

本文依據南海某油氣開發項目遇到的大型段塞流捕集器側裝建造運輸，到現場后必須完成翻身才能安裝的特殊問題，提出了采用轉臺，配合2臺履帶吊的方案完成段塞流捕集器的翻身。其實施結果表明，該方案設計科學合理，翻身過程安全可操作性強。但同時也特別提醒，在翻身過程中要著重關注設備重心的變化，提前預測各管嘴及附件在轉動過程中是否會與轉臺發生碰撞。如果在翻轉過程中需要更換鎖具等各種原因需要暫停作業，務必要將設備進行固定，防止設備在自重的情況下自行轉動，造成損壞。該方案的良好實施結果表明，該翻身方案不僅適用于段塞流捕集器，對于各類圓罐型設備，均可采用此翻身方案。特別對于各類重型圓罐型設備，該翻身方案是一個良好的解決方案。