在役油田群海管网最低管输流量分析

在役油田群海管网最低管输流量分析

张振鹏

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

[摘 要] 本文结合某油田群的实际生产情况，以各生产平台为节点计算基础，分析计算了各平台间的分支海管和串联海管在不同含水率和不同入口温度下的最低管输流量，形成了一整套油田群海管网在不同含水率及温度下的输量数据表，为油田群各海管的安全输送提供了保障。

[关键词] 油田群；海管；最低管输流量；含水率

作者简介：张振鹏（1986—），男，宁夏中卫人，本科，工程师。现在海洋石油工程股份有限公司从事海底管道工艺设计工作。

图1 某在役油田群概况图

由于油田群各条海管输送距离长、中间连接设施多，使海管在生产操作中，存在着管输流量波动导致的凝管和超压风险；同时油田群内各生产平台进入海管的液量也相互影响制约，当管输流量不当时，容易造成平台设施生产关停和产量损失。因此，基于以上考虑，结合某在役油田群的生产现状，对管网在生产操作中可能发生的各种生产关停工况，以平台节点敏感性的方式进行了管网最低管输流量分析，得到了油田群各串联海管及分支海管在不同含水率、不同输送温度下的最低管输流量，为油田群各海管的生产操作提供了数据支持。1 某在役油田群概况

该油田群作业水深90~110m ，共由5座生产平台（A 、B 、C 、D 和E ）、1艘浮式储油装置（F

）

及平台间海底集输管道组成，各条管道的输送介质以油水混合液为主，油水混合液的含水率为5%~60%，输送的油品凝点较高（33~39℃），各生产平台外输产液的温度为50~90℃之间。油田群整个油水混合液外输流程为：A 平台油水混合液经过A 平台至B 平台间10英寸18.3km 混输海管输送至B 平台，与B 平台油水混合液混合后经B 平台至C 平台间12英寸8.3km 混输海管输送至C 平台，到达C 平台后与经过D 平台至C 平台10英寸14.2km 混输海管的D 平台油水产液以及C 平台自身油水混合液混合后，经C 平台与E 平台之间12英寸21.5km 混输海管输送至E 平台，到达E 平台后与E 平台油水混合液混合后通过E 平台和F 平台之间混输海管输送至F 浮式储油装置进行最终处理和外输。油田群示意图如图1：

该油田群常年空气温度为15~39℃，海水温度为17.5~29.5℃，各生产平台的油品性质如表1所示：

A B C D E

密度875kg/m3@20℃

855kg/m3@50℃

830kg/m3@20℃

808kg/m3@50℃

849kg/m3@15℃887kg/m3@15℃894kg/m3@20℃

黏度@50℃21.8mPa•s14.1mPa•s———凝点35℃33℃39℃39℃35℃析蜡点42.6℃40.3℃———含蜡量26.79%28.30%31.42%27.31%13.94%

表1 各生产平台油品性质

2 油田群管网最低管输流量分析

2.1 最低管输流量定义

由于该油田群各条管道输送的介质均为含水的高凝、易粘原油，根据苏霍夫温降公式可知，管道输送过程中，在总传热系数一定的条件下，管道的输量对沿程温降的影响最大，即管道在大输量下的沿线温降分布要比小输量时平缓得多，随着输量的减少，终点油温将急剧下降，当油温下降到一定数值时，管道将无法正常输送，即管道的最低管输流量[1]。

在管道最大操作压力所允许的范围以及最低允许终点温度确定的条件下，管道的最低管输流量，可根据下式计算：

其中T1max—管道出口流体温度的允许最高值，℃；T2min—管道入口流体温度的允许最低值，℃；对于输送高凝原油的管道，当按最低管输流量输送时，其管道出口的最低允许温度为原油凝固点以上3～5℃[1]。

2.2 油田群管网划分及最低管输流量分析

该在役油田群生产设施较多，当其中的单个生产平台或多个生产平台发生关停时，均会造成油田群内各海管的输量发生变化，当某单个平台间管道或上下游串联管道的输送液量低于管道的最低管输流量时，将会导致管道内油品凝固堵塞以及管道输送压力突然增大的风险。为保证油田群各海管能够在不同温度和不同含水率下均能够满足安全输送的要求，对该油田群内的5座生产平台（A、B、C、D、E）作为海底管网的划分节点，进行了上述5个生产平台在部分关停或停产时的分支海管和串联海管的最低管输流量分析。2.2.1 A至F串联海管

A平台距离浮式生产储卸油装置最远（50.4km），当中间的B、C、D及E平台停产，只有A平台生产时，A至F间所有串联海管需满足最低管输流量的要求；其中A平台的生产物流外输温度为70~90℃，外输油水混合液的含水率为5%~40%，经过计算得到A至F串联海管在不同外输温度、不同含水率下的最低管输流量分布曲线如图2

所示。

图2 A至F串联海管最低管输流量曲线分布图

从曲线分布可以看出，在不同输送温度不同含水率下，A至F串联海管的最低管输流量是不同的：当含水率5%时，输送温度70℃、80℃及90℃的最低管输油量分别为4050m3/d、3450 m3/d和

3045m3/d。

2.2.2 B至F串联海管

当C、D及E平台停产，需要将来自B和A平台的生产物流通过B至F串联海管输送至浮式储卸油装置，在输送过程中，该串联海管的输量需保证不低于管道的最低管输量。A平台和B平台的外输混合物流温度为70~90℃，油水混合液的含水率为5%~60%，由此经过计算得到B至F串联海管在不同外输温度、不同含水率下的最低管输流量分布曲线如图3所示。

图4 C至F串联海管最低管输流量曲线分布图

图3 B至F串联海管最低管输流量曲线分布图

从曲线分布可以看出，在不同输送温度不同含水率下，B 至F 串联海管的最低管输流量是不同的：当含水率5%时，输送温度在70℃、80℃及90℃的最低管输油量分别为3200m 3/d 、2690m 3/d 和2365 m 3/d 。2.2.3 C 至F 串联海管

C 平台作为A 、B 及

D 平台生产物流的汇合点，其混合物流外输至浮式储卸油装置，在输送过程中，C 至F 串联海管的输量需保证不低于管道的最低管输量。外输混合物流温度为50~80℃，油水混合液的含水率为10%~70%，由此经过计算得到C 至F 串联海管在不同外输温度、不同含水率下的最低管输流量分布曲线如图4

所示。

从曲线分布可以看出，在不同输送温度不同含水率下，C 至F 串联海管的最低管输流量是不同的；当含水率10%时，输送温度在50℃、60℃、70℃及80℃的最低管输油量分别为6800m 3/d 、3890m 3/d 、2860m 3/d 和2325m 3/d 。当海管入口流体含水率为60%（原油反相点），海管入口温度为60℃和50℃时，海管入口压力均超出了C 平台外输泵排压以及海管的设计压力，因此，为确保海管能够安全输送，在海管外输温度为50℃和60℃时，需要提高海管入口含水率至反相点70%以上输送。

2.2.4 D 至F 串联海管

当A 、B 及C 生产平台停产时，需要将D 平台生产物流通过D 至F 串联海管输送至浮式储卸油装置，该串联海管的最低管输流量分布曲线如图5

所示。

图5 D至F串联海管最低管输流量曲线分布图

当整个油田群停产后，D 平台优先投产时，其正常生产年份的最大输油量为1471m 3/d ，在该输量和含水率60%及以下时，所需的输送压力高于管线的设计压力（1750kPaG ），因此须将XJ30-2FDD 的原油含水率提高至70%及以上输送。2.2.5 A 至B 、B 至C 及D 至C 平台间海管

对于油田群上游的A 、B 和D 生产平台，为保证其生产物流均能够顺利地输送到下游的B 和C 平台，其平台间的A 至B 海管、B 至C 海管及D 至C 海管均需满足最低管输流量的要求。根据各平台外输温度及外输含水率，得到各单独海管最低管输流量曲线分布图如图6～图8

所示。

图6 A至B海管最低管输流量曲线分布图

图7 B至C海管最低管输流量曲线分布图