油田群台风模式生产工艺方案探究

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[摘要]本文研究了中国南海海域某油田群在台风模式下远程遥控生产的工艺方案，针对油田高凝原油的特点，研究了在台风模式生产下，油田远程关停后，工艺系统及管线的置换方案，分析了FPSO摇摆对工艺设备及生产造成影响，本文对台风模式生产的设计理念和原则进行了探索和创新。在“增储上产”日益紧迫的大背景下，通过本文的研究可以为将来台风海域油田的开发设计提供一定的参考和借鉴。

[关键词]台风模式；远程控制；高凝原油；超限工况；远程置换

1研究背景

中国南海海域油气田，长期以来遭受台风的困扰。一旦强热带风暴中心或者10级风的前沿进入距平台450海里黄色警戒区内时（或者将于24小时后进入距平台250海里红色警戒区内时），开始停产和关闭海上设施，并撤离全部人员。即使台风中心没有经过油田，每次避台后复产油田损失2-3天的产量，如果遇到连续两个台风的情况，油田损失的产量更多。因此，为了减少台风对油田产量的影响，对台风模式下“油田延后停产”进行研究。“油田延后停产”是指生产人员为避台，从平台撤离后，在台风中心到达油田之前或者不经过油田，风浪海况条件在一定范围内，通过陆地远程遥控海上设施在台风模式下生产的非常规生产模式，一旦发生“超限工况”油田实施远程遥控关停。

2油田群概况

2.1工艺流程介绍

南海海域油田采用“全海式”开发较为常见，油田普遍设有FPSO等浮式生产装置，很多油田面临高凝油停产置换等难题。南海某油田群海上设施有四座，包括3座综合性钻采平台（以下简称A、B、C平台）和一艘15万吨级FPSO。油田群开发示意图见图1。C平台生产井产液经生产管汇汇合后进入生产分离器，进行油、气、水三相分离，分离后含水原油经外输泵增压后通过海底管线输送至B平台，与B平台产液混合进入B平台生产分离器处理后输送至FPSO进行进一步处理。A平台生产井产液经生产管汇汇合后，进入平台生产分离器进行油、气、水三相分离，分离出后的含水原油经过外输泵增压后进入海管外输至FPSO上进行进一步的处理。来自A/B/C三个平台的物流在FPSO上经过一级分离器、二级分离器、电脱水器处理后下舱储存、外输。正产生产工况下，A/B/C三座平台均由FPSO进行供电。

2.2油品物性

该油田油品属于高凝原油，其中A、B平台产原油的凝点均为26℃。C平台产原油凝点较低，低于-15℃。A/B/C三个平台原油混合之后的凝点为23℃。

3台风模式下生产工艺方案研究

3.1平台人员撤台前工艺流程准备

由于该油田群的油品凝点较高，为保证遥控生产工况下，平台顺利完成置换，在人员撤离前将单井测试管汇、测试分离器及相关管线手动置换完毕，提前将测试系统进行隔离。FPSO上的燃料油系统在人员撤离之前进行置换，隔离。将FPSO上的原油电站切换至柴油发电模式，FPSO柴油舱内储存充足柴油量，保证台风模式生产下的柴油发电用量。

3.2台风模式下生产工艺流程研究

“台风模式”生产工况下，A/B/C三座平台以及FPSO均为短期无人值守，关键流程及设备上的压力、温度、液位、流量等参数应实现远程监控，且仪表需具备高可靠性。为应对停产后平台/FPSO上部工艺设备管线、海底管线的远程置换，工艺流程上、海管出/入口SDV阀应具备远程复位功能，置换泵等设备应具备远程启/停和状态显示功能。在台风极端工况下，FPSO船体晃动对上部分离器等大型压力容器设备的支撑结构可能造成破坏。在FPSO停产后，考虑将FPSO上的分离器、电脱水器等设备远程排空的设计，分离器和电脱水器底部宜设置远程遥控排空流程，顶部宜设置远程遥控补氮气流程。FPSO上的合格油/不合格油下舱流程应具备远程切换功能，以应对生产过程中可能出现的原油处理不合格的工况。正产生产工况下柴油输送泵、化学药剂泵应具备远程启/停和状态显示功能。公用/仪表风系统和氮气系统应具备远程启/停功能，并由应急电源供电，保障平台失主电后，系统能正常的运行。火炬系统点火盘应具备远程点火及远程复位功能，防止火炬被吹灭的工况。火炬管汇的氮气吹扫流程应具备远程控制功能，以实现设施关停后火炬系统的惰化。

3.3台风模式下远程关停工艺流程研究

3.3.1平台及海底管线停产解决方案研究

该油田群所处海域海床最低温度为15℃，根据油品物性，A、B平台原油的凝点均高于海床温度。平台停产后，A、B平台上的原油处理设备和管线以及A、B平台分别到FPSO的海底管线均需进行置换。虽然C平台的凝点较低，考虑到其粘度较大，尤其是停产时间过长后，海管中原油的温度降至环境温度后，海管流体再启动的压力非常大，所以在远程停产之后C平台到FPSO的海底管线也需要进行远程置换，为此本文在进行研究时考虑如下三种工况，在远程遥控置换时按照如下置换流程进行：1、主发电机正常工作在此工况下，通过远程遥控利用海水提升泵驱动海水置换生产管汇和生产分离器置换；利用海水提升泵+外输泵置换海底管线。2、失主电、应急机远程启动在此工况下，通过远程遥控利用海水提升泵（挂应急电源）驱动海水置换生产管汇和生产分离器，利用海水提升泵+外输泵（外输泵挂应急电源）置换海底管线。3、失主电、应急机也无法启动如果出现应急机无法启动或者遥控信号故障，通过远程遥控利用柴油驱消防泵驱动海水置换分离器油相出口，使用专用控制系统控制置换流程。若复台后海底管线凝管，则可考虑使用平台压井泵顶挤启动海底管道。

3.3.2FPSO上部工艺设备及管线停产解决方案研究

由于A、B、C三个平台混合原油的凝点较高，高于海床最低温度，为保证油田关停后，能顺利置换，本文在进行研究时考虑如下三种工况，在远程遥控置换时按照如下置换流程进行：（1）FPSO主发电机正常工作通过上游海管来液进行置换，或者通过FPSO生产水舱中生产水置换工艺系统，生产水舱泵增设远程遥控启停功能。其置换流程为：上游海管来液/生产水舱→一级分离器→二级分离器→电脱水增压泵→电脱水器→不合格原油舱。（2）FPSO主发电机关停，应急机或备用发电机远程启动通过上游海管来液进行置换，或者通过FPSO生产水舱中生产水置换工艺系统，生产水舱泵增设远程遥控启停功能且液压系统挂应急电源。其置换流程为：上游海管来液/生产水舱→一级分离器→二级分离器→电脱水增压泵→电脱水器→下不合格原油舱（3）FPSO主发电机、应急机&备用机都无法工作通过上游海管来液进行置换，其置换流程为：上游海管来液→一级分离器旁通管线→二级分离器旁通管线→电脱水增压泵旁通管线→电脱水器→下不合格原油舱。

4FPSO晃动对生产工艺设备影响分析

台风来临之前，海上一般风浪较大，远程遥控模式下，FPSO摇摆很有可能成为触发生产关停的首要因素。FPSO摇摆造成分离器液位晃动，恶化处理效果，引起合格油处理不达标或者分离器液位紊乱造成调节阀失效，造成工艺流程操作不稳定，甚至出现液位高高或者低低造成生产关断。针对这一现状，可以通过分离器内部增加稳流隔板，分离器增加多点液位分析系统等措施予以解决。在液位数据处理方面可以将测量的液位值在设定时间内进行软处理，达到过滤干扰，平滑实时曲线的目的。

5结论

1.在台风模式下生产工况下，设施将会出现短期无人值守状态，在设计上需要考虑关键流程及设备上的压力、温度、液位、流量等参数实现远程监控。

2.对于高凝油田，要充分考虑油田停产后，上部工艺管线及海底管线的远程置换方案。针对台风海况下可能出现各个的工况，在设计上要考虑不同的置换方案。置换流程上的SDV阀应具备远程复位功能，置换泵等设备应具备远程启/停功能。

3.在台风模式生产工况下，要充分考虑FPSO在极端天气下晃动对大型压力容器本体及生产造成的影响。在设计上要考虑FPSO摇摆造成分离器液位晃动的影响，可通过分离器内部增加稳流隔板、分离器增加多点液位分析系统减少晃动对生产造成的影响。

参考文献

[1]苗建,刘政洪，吴小辉，王凯.番禺气田台风模式生产问题及解决措施[J].天然气与石油，2015，33(6)：66-69.

[2]周晓红，李达，易丛，张超，谢波涛，朱小松，刘向东.中国海域浮式天然气生产液化储卸装置（FLNG）台风模式研究[J].集输与加工，2017，37(1)：131-136.

作者：胡冬 单位：中海油研究总院有限责任公司