浅谈海洋平台淡水系统

浅谈海洋平台淡水系统

张宏彬，谢永春

（海洋石油工程有限公司，青岛266520）

摘要

简要介绍乐东22-1油气田中心处理平台和渤海某油田中心处理平台淡水系统工艺流程，主要设备参数。乐东22-1平台作为南海油田区域淡水系统的典型设计，渤海油田某平台淡水系统设计作为渤海油田区域淡水系统典型设计，文中分别对两种工艺进行分析比较，分析调试过程中发现的问题，提出淡水系统优化设计方案，供淡水系统设计借鉴。

关键词淡水工艺系统分析比较优化

1 淡水系统在海洋平台上应用

为保证平台工作人员和设备的淡水使用，海洋平台都要设置淡水系统。淡水系统除了提供生活用水外，还为实验室、工作间、洗眼站、消防系统，化学注入系统及设备冲洗等提供淡水。淡水来源除了运输船定期运送淡水，还可以应用造淡设备，以海水为原料生产淡水。

2 淡水系统流程及主要设备参数

挪威国家石油局工艺设计手册规定：淡水日消耗量，正常情况下平台上工作人员250L/d，临时工作人员150L/d。采用常压罐储存淡水，淡水罐容积=平台定员×每天人均日消耗量×供应船补给周期×系数，一般采用离心式淡水泵，其流量满足高峰期淡水消耗量，用户端水压在300kPa左右。

2.1乐东22-1项目淡水流程、工艺描述、工艺特点分析

流程描述：淡水来源有两种途径，一是淡水主要由生活支持船每隔10天供应一次，存储在淡水罐A/B里，另外，由造淡机生产淡水。造淡机造淡过程是海水通过反渗透膜除去大部分盐份，生产出供生活用淡水，存储在A罐里，作为备用淡水。通过淡水泵将淡水输送到各个用户，其中A泵出口流体经过紫外线消毒橇消毒后为生活楼供水，C泵为生产供水，B泵作为备用泵。因平台淡水需求量不恒定，所以此淡水泵配有变频柜，随淡水需求量不同而自动调节电机频率，达到节能目的。淡水经紫外线消毒橇消毒后，一部份供生活冷水使用，另一部分进入热水罐加热后供生活热水，淡水罐压力靠淡水泵压力维持，罐内设电加热器，电加热器由高低温开关控制，当水温低于50℃，自动打开电加热器，使水升温；水温升高到70℃，自动关闭电加热器。热水罐上设有高温报警装置，设定温度75℃，如果水温达到75℃，则立即关断电加热器。热水向平台厨房、洗手间、淋浴间等用户供热水。

流程特点：

（1）LD22-1气田位于海南省三亚市西南方南海西部海域莺歌海盆地中央130km 左右的海域，离陆地较远，除补给淡水外还能够自给淡水；

（2）采用变频淡水泵，淡水管线压力升高泵频率下降，降低能耗；

（3）采用紫外线消毒进一步保证饮用水质量；

（4）采用温度控制热水罐加热器，保证热水供应。

2.2渤海某油田淡水流程、工艺描述、工艺特点分析

流程描述：供应船上配有淡水输送泵及软管，供应船靠近平台淡水管线接头，将水泵入淡水罐。储罐中淡水由淡水泵打入淡水压力罐，压力罐用仪表风充压至压力约300kPa（G），压力罐内设有压力开关，当压力达到500kPa（G）时，淡水加压泵自动停止工作，随着用户的用水，压力罐水量减少，压力下降至300kPa （G）时，淡水加压泵自动启动，继续供应淡水与增压，以维持供应罐内压力在300kPa（G）~500kPa（G）之间。热水罐需要的淡水也来自淡水压力罐，热水罐压力靠淡水罐维持；内设电加热器，电加热器由高低温开关控制，当水温低于50℃，自动打开电加热器，使水升温；水温升高到70℃，自动关闭电加热器。热水罐上设有高温报警装置，设定温度75℃，如果水温达到75℃，则立即关断电加热器。热水向平台厨房、洗手间、淋浴间等用户供热水。

流程特点：

（1）渤海油田群数量多距陆地较近，补给方便，采用单一外界补给淡水；（2）受北方气温低影响，冬季启动加热器防止淡水罐内水结冰；

（3）淡水输送系统采用淡水泵与压力罐结合方式，避免淡水泵长期运转又能避免淡水泵频繁启动；

（4）热水罐采用温度控制，保证热水供应。

2.3主要设备参数

渤海某油气田中心处理平台

3 两种淡水工艺系统分析比较

3.1 渤海某油气田工艺分析

渤海地区年最冷月平均气温在-11度，年积雪期在150~200天，整个淡水系统需保温并伴热，淡水罐需配置加热器。生活和生产用淡水为间歇消耗，为避免淡水泵频繁启停，配置淡水压力罐，以仪表气气压作为动力。热水通过热水罐中电加热器加热后，靠淡水压力罐压力送至各用户。此淡水工艺主要在亮点之处在于淡水压力泵与压力罐共同组成供水动力系统，采用压力罐目的是既保证淡水管网压力在300kPa以上又能使淡水泵不频繁启动。设定压力罐冲水后最高压力500kPa（G），如果用水量等于泵的排出量，水泵会一直运行，只有当水量小于泵排出量泵才有机会停止运行，依靠压力水罐向管网供水，当压力罐压力降到300kPa，此时压力罐中水也已经用完，泵再次启动，如此循环保证供水。

下面核算淡水泵每小时启动次数，

条件：压力罐容积1.5m3

压力罐预充空气压力300kPa（G）

压力罐最高压力500kPa（G）

Vw=Vp-Va

Vw—压力罐中的水量，m3

Vp—压力罐的容积，m3

Va—压力罐中气体所占容积，m3

根据气体状态方程式计算出在某压力下气体的体积，气态方程式如下：

V1，V2—气体在第一和第2种状况下的体积，m3

P1，P2—气体在第一和第2种状况下的压力，kPa（G）

T1，T2—气体在第一和第2种状况下的温度，K

其中气体变化前后温度相差不大，可以忽略不计，公式简化为

将初始充气时工况[V=1.5m3，P=300kPa（G）]和冲水至最高压力时工况[P2=500kPa（G）]代入上面公式，求得第二种工况时压力罐中气体体积V2，

1.5×300=V2×500

V2=0.9m3

将Vp=1.5m3和V2=0.9m3代入公式Vw=Vp-Va

得到Vw=1.5-0.9=0.6m3，即压力罐进水压力至500kPa（G）时，压力罐内的水量是0.6m3，加压泵的多余供水能力就是向压力水罐充水，淡水主要用户是生活楼，以中心平台为例，定员一般在40人左右，250L/天×人数，系数1.2，淡水泵能力15m3/h，每天消耗总水量Q=0.25×40×1.2=12m3（相当于0.5m3/h）主要集中在四餐及洗漱时间，充水时间t1，

当压力罐充水至500kPa时，加压泵停止运行，由压力罐维持用户供水，当水消耗量0.5m3/h时，压力罐维持供水时间t2，

则每天泵启动次数n，

3.2乐东22-1油气田淡水工艺分析

乐东油田位于海南省三亚市西南方，南海西部海域莺歌海盆地中央，属于热带，年平均气温25.5℃，最冷月月平均气温17.4℃～21℃，极端低温5.1℃，淡水罐无需加热器，采用两种供应淡水方式，保证在供给船不能及时供应时，造淡机供应淡水。此系统用变频泵代替淡水泵与淡水压力罐的组合，节能也节省空