海上平臺水壓、氣密、惰化聯合優(yōu)化提效創(chuàng)新

張潮，湯星亮，李云鵬，李建良，王世亮

(中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300451)

0 引言

海洋面積占地球表面積比例高達70%，其可開發(fā)利用空間要遠遠超過目前我們的了解，隨著經濟發(fā)展和技術進步，海洋已經成為獲取資源、能源和空間的新戰(zhàn)場。我國海洋資源豐富，具有的油氣儲量較為充裕，但我國海洋石油的開發(fā)起步較晚，很多開發(fā)技術還不夠成熟，海洋石油開發(fā)的成本也要高于陸地油田。因此，如何在最短的時間獲得收益，是諸多學者專家亟需解決的問題[1]。渤海某投產新油田，工藝流程復雜，涉及的設備設施較多，在項目投產前夕，通過水密氣壓聯合實驗，優(yōu)化提效創(chuàng)新，有效縮短了投產準備時間，取得良好的效果。

1 試驗目的

油氣生產設施工藝系統(tǒng)進行水壓試驗的目的是檢查閥門、管線、儀表等連接處是否泄漏，避免試生產后出現可燃介質泄漏及高壓流體泄漏傷人的現象。氣密試驗的目的是檢驗系統(tǒng)中所有的靜密封點(閥門填料、閥門壓蓋、法蘭或螺紋連接處、高點放空閥、排氣閥、低點排放閥等)是否有滲漏現象。水壓氣密試驗廣泛應用于新設備投產前的強度和嚴密性檢驗[2]，這是新設備投產之前必須完成的關鍵節(jié)點，如何最大限度在保證質量的前提下完成水壓氣密試驗，是海油開發(fā)中提高開采開發(fā)效率的關鍵[3]，也是對水壓、氣密、惰化進行的整合和創(chuàng)新，達到提質增效的目的。

2 試驗材料

為了防止設備設施的腐蝕以及細菌的滋生，水壓試驗介質采用淡水，淡水由船舶提供，在試驗前對水質進行化驗，確保不存在對管材以及內涂層有腐蝕損傷的物質，同時在流程內不會形成沉淀的懸浮或溶解物質。氣密試驗介質采用氮氣，所需要的氮氣由高壓制氮機提供。

3 水壓氣密聯合試驗研究

某新投產油田，根據壓力系統(tǒng)將生產流程水壓試驗分成13個試壓段，將生產流程氣密試驗分成17個試壓段。

3.1 傳統(tǒng)水壓氣密惰化方式

傳統(tǒng)的水壓、氣密、惰化是分開進行的，步驟如下：

水壓步驟：流程檢查、進水、排氣、水壓逐步升壓、保壓合格、泄壓、進氣、排水、總結。

氣密步驟：流程檢查、氣密逐步升壓、保壓合格、泄壓、總結。

惰化步驟：流程檢查、驗進氣含氧量、持續(xù)惰化直至出氣口含氧量合格、總結。

傳統(tǒng)水壓后是進空氣排水，氣密是采用空氣進行，隨后的惰化階段則需要長時間進行置換，直至惰化合格。

3.2 傳統(tǒng)方式進行海上水壓氣密惰化難點

海上水壓氣密惰化有人員和操作空間受限，各類物資協調周期長等因素制約的難點。同時傳統(tǒng)方式開展水壓氣密惰化又存在效率低和資源浪費問題，想要科學合理的給海上水壓氣密惰化工作提質增效，是我們不可繞開的話題。

3.3 聯合優(yōu)化創(chuàng)新方案研究

某新投產油田，根據壓力系統(tǒng)將生產流程水壓試驗分成13個試壓段，氣密方案將生產流程分成17個試壓段?？紤]前后流程進水的連貫性和供水總量的關系，將流程分成10次進水。采取分段進水的方式，在前一段使用淡水完成水壓試驗之后，通過氮氣將前一段的試壓水“驅趕”到下一段設備，作為下一段設備流程的試驗用水，此時前一段具備了氣密試驗的條件，可隨時開展氣密試驗，氣密后更是直接完成了系統(tǒng)的惰化工作。

以往的水壓氣密試驗是采取水壓試驗和氣密試驗分別進行的方式，實踐證明氣密水壓聯合實驗可以顯著提高試驗效率。用淡水給10個進水次序進行灌水排氣，再用試壓泵增壓測試，進行逐段試壓，試驗壓力為設計壓力的1.25倍。

水壓試壓分段：水壓試驗分19段，劃分情況如表1所示。

表1 水壓試壓分段表

海上各種資源受限，試驗所需的淡水需要船舶供應，水壓階段的淡水資源將是嚴重影響水壓工期的關鍵因素，為了滿足試驗的進度要求，針對不同的淡水供應情況制定最低淡水量進水方案。

3.4 最低淡水供應水壓進水方案

最低需求水量：200 m3。第六試壓段所需水量最多(單罐為160 m3)，考慮損耗，前期200 m3淡水可以滿足所有分段的水壓需求。

海上淡水資源不充足的情況下，為了最大可能的持續(xù)開展水壓工作，需要將淡水循環(huán)利用起來，試壓結束后用氮氣將水資源完全壓入下一級或回收開閉排，試壓順利將需要7天完成作業(yè)。

3.5 氣密試驗方案

氣密方案將生產流程分成17個試壓段，試驗壓力為操作壓力的1.1倍，打壓管線連接點同水壓方案連接點，以第一段為例：第1段：原油收球筒PR-1501、平臺段塞流入口管線。操作壓力：1 900 kPaG；試驗壓力(30%、60%、100%)：627、1 254、2 090 kPaG。

以第1段為例，闡述整個試驗過程：首先導通流程，將試驗區(qū)域與周圍系統(tǒng)做好隔離，第1段用水5 m3，水壓進水點為收球筒50.8 mm(2吋)快速接口，第1、第2段串聯進水(1～2段合計用水55 m3)，在進水后對第1、第2段的管道的高點進行排氣，保證介質中只有淡水作為介質，取排氣點1作為本段壓力試驗的打壓點，分別完成試驗壓力的30%，試驗壓力的60%，試驗壓力三次對其進行壓力測試，穩(wěn)壓時間2 h，滿足試驗要求，第1、第2段水壓試驗結束，水壓試驗完成后泄壓，排氣點1注入氮氣，將試壓介質淡水排至閉排罐，作為下階段閉排進行水壓測試的使用介質。同時對上一段進行氣密試驗，將氣密試驗分為三級試壓，試壓壓力分別為627、1 254、2 090 kPaG，穩(wěn)壓時間分別滿足30 min、30 min、6 h，氣密試驗完成。如此第1段在氣密試驗后同時完成惰化工作，省略了氮氣反復吹掃，含氧量連續(xù)檢測等工作。

4 結語

壓力試驗作為新投產設備設施完整性檢查不可缺少的一部分，是海洋平臺投產前關鍵的一步。渤海油田經過多年實踐，積極探索，為進一步提高工作效率，探索“水壓氣密惰化”聯合試驗，實現在保證試驗標準的前提下，結合海上淡水供應量存在的變數的情況，制定不同的試驗方案，高效完成壓力試驗。在淡水供應量不足時，可以使用最少淡水使用量完成水壓試驗，在淡水供應相對充足的前提下，采取各分段同時進水的方式，可以在最短時間內完成整個設施設備的水壓試驗。同時利用氮氣將淡水由上一級直接“驅趕”到下一級，并使用氮氣進行氣密試驗，使其和后續(xù)“惰化”工作無縫銜接，即節(jié)約氮氣使用量，又節(jié)約資源提高效率，符合目前石油發(fā)展的低碳環(huán)保理念，有效縮短了平臺投產時間，為海洋石油的高效發(fā)展提供良好借鑒案例。