海洋平臺高壓往復(fù)泵調(diào)試環(huán)節(jié)的問題和優(yōu)化

鄧冠華(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057)

海洋平臺高壓往復(fù)泵調(diào)試環(huán)節(jié)的問題和優(yōu)化

鄧冠華(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057)

本文圍繞海洋平臺高壓往復(fù)泵調(diào)試環(huán)節(jié)的問題和優(yōu)化展開論述，研究高壓海洋平臺往復(fù)泵的設(shè)計優(yōu)化，病對往復(fù)泵的研究現(xiàn)狀以及存在的問題展開論述。

海洋石油；高壓往復(fù)泵；問題和優(yōu)化

隨著海洋石油勘探、鉆采不斷向深水邁進(jìn)，水下采油/采氣樹的廣泛運用，長距離鉆采和輸送越來越多地出現(xiàn)在海洋油氣開采設(shè)施上，高壓輸送設(shè)備的使用也越來越普遍。高壓往復(fù)泵以其自身的結(jié)構(gòu)特點，在大部分化學(xué)藥劑、原油的輸送場合，往往是海洋油氣生產(chǎn)平臺的首選。較高的操作壓力和輸送介質(zhì)的危險性，對設(shè)備的可靠性要求相當(dāng)高。因此，在設(shè)備安裝建造階段的調(diào)試狀態(tài)，是海洋油氣生產(chǎn)設(shè)施安全和穩(wěn)定生產(chǎn)的重要指標(biāo)。

1 平臺常用高壓往復(fù)泵的選型/簡介

高壓往復(fù)泵歸類于容積式泵，其工作原理是根據(jù)工作腔的容積變化，在單位時間內(nèi)進(jìn)行頻率的交替變化，來輸送介質(zhì)或使之增壓。借助驅(qū)動連桿帶動柱塞或隔膜進(jìn)行恒定容積（可調(diào)）變化的往復(fù)運動，使之可以作為計量泵實現(xiàn)精準(zhǔn)外輸或注入；介質(zhì)端通過密封裝置和結(jié)構(gòu)與驅(qū)動端隔開，又能有效防止輸送介質(zhì)泄漏，特別適合輸送有毒有害的液體。在海洋油氣生產(chǎn)設(shè)施中，高壓往復(fù)泵基本是化學(xué)藥劑注入、鉆井泥漿和柴油壓井、原油外輸?shù)牟欢x擇。

2 高壓往復(fù)泵調(diào)試過程中存在的問題

（1）目前的海洋石油工程設(shè)計中，在工藝流程設(shè)計中一般都不考慮設(shè)備的調(diào)試流程，在加工設(shè)計與調(diào)試的設(shè)計指南里，對調(diào)試流程也只是提及“準(zhǔn)備必要的臨時管線”，對于低壓設(shè)備，臨時管線很好準(zhǔn)備，但對于高壓設(shè)備的系統(tǒng)調(diào)試，就會出現(xiàn)較多問題了。

以某平臺的柴油壓井泵橇為例，輸送介質(zhì)為柴油，其設(shè)計泵出口操作壓力為33.9MPa。由于沒有設(shè)置回流管線，在調(diào)試前工程方專門采辦了一批該泵專用的2500磅級的法蘭、管件和閥門制作調(diào)試工裝，并專門為工裝進(jìn)行探傷和試壓后再進(jìn)行設(shè)備調(diào)試。此外，由于沒有專門配備的接管，調(diào)試時整個系統(tǒng)的配管工作也未完成，為了保證項目進(jìn)度，只能將臨時管線從泵出口接回到泵入口，這樣導(dǎo)致在調(diào)試時，由于調(diào)試回路過短，在泵運行時管內(nèi)液體在5分鐘左右就加熱到70℃，最后導(dǎo)致泵組的連續(xù)運行試驗只能后延，增加了后期海上施工的工作量的支出。

（2）海上油氣生產(chǎn)設(shè)施選用的高壓往復(fù)泵組，往往是單柱塞（隔膜）或三柱塞（隔膜）泵，管線內(nèi)的壓力脈動很大，設(shè)置在泵出口，用于消除出口管線內(nèi)介質(zhì)壓力脈動的阻尼器在調(diào)試和實際生產(chǎn)中，是非常重要的。選擇合適的脈動阻尼器，能夠起到穩(wěn)定管線內(nèi)流體壓力和流量、消除管線振動、保護(hù)設(shè)備等作用。

脈動阻尼器的選型需要根據(jù)流量、壓力、泵轉(zhuǎn)速、泵缸數(shù)、作用方式、泵相位差、脈動消除率等參數(shù)綜合計算和分析，因此選型計算的公式錯綜復(fù)雜，算出來的阻尼器容積也千差萬別，如果不加以注意，很有可能會選出錯誤的阻尼器。容積偏小的阻尼器，在管線總?cè)莘e偏小的設(shè)備調(diào)試階段，會讓管線的壓力脈動更大，影響調(diào)試的正常進(jìn)行。

（3）高壓往復(fù)泵，無論是隔膜泵還是柱塞泵，在調(diào)試時都是依靠調(diào)節(jié)泵出口管線的閥門，建立背壓達(dá)到設(shè)計的出口壓力來模擬實際運行狀態(tài)。對于較高壓力和較低流量的往復(fù)泵，依靠手動閥門調(diào)節(jié)閥門開度來精確達(dá)到試驗壓力，是比較困難的，也很容易出現(xiàn)超壓導(dǎo)致安全閥動作，而按照海洋油氣田設(shè)施的相關(guān)規(guī)定，安全閥動作后需要停用設(shè)備，待安全閥重新標(biāo)定正常后才能再使用，這對調(diào)試工作而言，耽誤的時間和額外的支出都是很難接受的。

3 高壓往復(fù)泵調(diào)試環(huán)節(jié)優(yōu)化設(shè)計

(1)為使用高壓往復(fù)泵的動設(shè)備橇塊在出口管線上設(shè)置固定的回流管線，在設(shè)備的安裝調(diào)試階段，可以節(jié)約出制作大量調(diào)試工裝件的時間，這對時間向來很緊湊的建造階段是很有必要的；除了在設(shè)備調(diào)試階段使用，在海洋油氣開采生產(chǎn)階段，回流管線也能夠用于設(shè)備檢修后的測試。

(2)在配備了回流管線之后，可以在回流管線上設(shè)置自力式壓力控制閥（PV閥），通過設(shè)置好回流的壓力設(shè)點，能夠在調(diào)試階段自動控制操作壓力達(dá)到設(shè)計值，并穩(wěn)定連續(xù)運行，不需要靠手動調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)操作壓力，帶來便利的同時，也極大地增加了安全系數(shù)。自力式調(diào)節(jié)閥的閥芯是能夠多次開關(guān)動作的，在系統(tǒng)正式投用時，將其壓力設(shè)點設(shè)置比安全閥略低一些，能夠更好地保護(hù)整個系統(tǒng)，避免超壓時頻繁動作安全閥導(dǎo)致整套設(shè)備離線時間過長，也能夠在超壓保護(hù)時多一個泄壓點，更好地保護(hù)系統(tǒng)安全。

(3)對于不能夠用清水作為試驗介質(zhì)的橇塊，例如高壓柴油系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)含水會導(dǎo)致后繼設(shè)備的故障，在調(diào)試前要特別檢查確認(rèn)管線系統(tǒng)的清潔度和密封性，最好是在管線系統(tǒng)水壓試壓完后，用氮氣或儀表氣進(jìn)行置換和爆破吹掃，待管線連接完成后先進(jìn)行低壓氣密試壓后再開始調(diào)試，以避免直接用介質(zhì)調(diào)試時因泄漏而產(chǎn)生的危險。

4 結(jié)語

在海洋油氣生產(chǎn)平臺順利投入運行后，平臺上所有高壓往復(fù)泵設(shè)備都不需要再調(diào)整，能夠順利啟動及安全可靠地平穩(wěn)運行，說明了陸地調(diào)試工作是卓有成效的，避免了平臺在海上增加額外的工作。

[1]賈九紅.章振華.等，新型阻尼器的設(shè)計與試驗研究[J].振動與沖擊，2008,27（2）;69-71

[2]海洋石油工程設(shè)計指南編委會.海洋石油工程設(shè)計指南第一冊海洋石油工程設(shè)計概論與工藝設(shè)計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：191-233

[3]海洋石油工程設(shè)計指南編委會.海洋石油工程設(shè)計指南第七冊配管、機(jī)械、電儀信加工設(shè)計與調(diào)試[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：191-233