_模块化_橇装化_工厂化_集成技术在苏丹石油地面工程建设中的应用

第39卷第5期“模块化、橇装化、工厂化”集成技术在苏丹石油地面工程建设中的应用
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陈玉海，谢灿波，高光军，袁振昆
（中国石油工程建设公司苏丹分公司，北京100011）
摘
要：中国石油工程建设公司苏丹分公司在苏丹石油地面工程EPC 项目建设中，充分发挥设计
的龙头作用，以“模块化、橇装化、工厂化”为核心，积极研究、创新和实践石油地面工程建设“标准模块化设计、工厂化预制、橇装化安装”的集成技术，实现了工程质量提高、项目工期缩短、
项目综合成本明显降低、安全环保效果显著的目标。

关键词：模块化；橇装化；工厂化；集成技术；设计
doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2013.05.010
0引言
苏丹石油开发是中国石油实施国际化经营战略
的第一个战略区域，在苏丹石油地面工程建设中，中国石油工程建设公司（以下简称CPECC ）苏丹分公司结合苏丹EPC 石油地面工程建设特点、环保要求和安保特殊情况，以提高工程质量、降低工程成本、减少工程建设周期、确保项目安全环保为目标，深入研究、不断优化创新和实践工程建设集成技术，并确立了在苏丹石油地面工程建设领域的领先地位。

苏丹石油地面工程完全按照EPC 模式进行承包，具有“多、广、紧、难、特”的特点。

“多”：
即多个工程项目同时进行，项目作业点多，项目风
险因素多；
“广”：即工程项目位于油田广大区域
内，作业战线广；
“紧”：即合同工期非常紧张，
项目工期往往只有一年时间；
“难”：即项目EPC
承包模式、国际承包队伍施工与管理涉及的组织、协调、沟通难度大，而当地资源贫乏，材料供应难，社会依托性差；
“特”：即项目地处人烟稀少
的热带草原，经济十分落后，距离港口上千千米，地理位置特殊，由于该国政治、民族等原因导致防恐、安全形势严峻，政治环境特殊。

针对苏丹石油地面工程建设项目的特点，在
EPC 项目执行中，以“模块化、橇装化、工厂化”
为核心，积极研究、创新和实践项目集成应用技
术，实现了工程质量提高、项目工期缩短、项目综合成本明显降低、安全环保效果显著的目标。

1“模块化、橇装化、工厂化”的原则
CPECC 苏丹分公司遵循“以成熟技术、典型
功能、专业系统为基础分类划分模块，实现设计的标准化、可组合系列化；以装置工艺流程的标准化优化，实现设备的橇装化和工艺管道钢结构的工厂化深度预制”的原则，不断创新和实践项目集成技术，发展了石油地面工程建设“标准模块化设计、工厂化预制、橇装化安装”的集成技术。

这些集成技术的应用，大大提升了CPECC 执行EPC 石油地面工程项目的管理水平，确保了项目的优质、高效和安全。

2“模块化、标准化”设计
由于在苏丹油田开发的地面建设工程中，有许
多相同或类似的井场、计量站、注水站、油气集输处理站、联合站和发电站等站场，且这些站场的工艺流程、设备及其辅助设施均具有相同或近似的特点，故非常适宜进行标准化设计。

CPECC 苏丹分公司在EPC 项目执行中，从设
计入手，对不同站场按照不同功能区块进行优化分解，确定各接口关联关系，从而将站场按专业功能划分为不同的系统模块，实现了平面布置、模块划分、工艺流程、设备选型等设计标准的统一化、标准化和典型化。

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2013年10月
2.1
“模块化、标准化”设计原则
要做好并实现石油地面工程建设的“系统模块化、设计标准化”，根据CPECC 苏丹分公司十几年的石油地面工程设计经验，总结出应当遵循以下“六项”基本原则：第一是工艺流程标准化、通用化，这是实现模块化、标准化的前提，如果工艺流程不统一，各相关专业则无法实现模块化和标准化；第二是平面布置标准化、典型化；第三是模块划分标准化，即根据工艺流程建立统一的划分标准；第四是设备选型标准化、定型化；第五是设计标准统一化、国际化；第六是专业配件标准化、统一化。

2.2“模块化、标准化”集成技术的设计开发针对苏丹油田地面工程的特点，CPECC 苏丹
分公司在“模块化、标准化”集成技术设计开发中，根据不同项目特点，从典型流程的标准化入手，各专业首先按照功能进行系统模块化划分和分类，深入研究各系统功能模块的标准化、橇块化，以及现场组装、安装等合理性和适应性，之后通过对平面布置及工艺流程进行优化，实现工艺流程与平面布置的标准化，进而实现各专业（如设备、配管、仪表、电气、土建）的模块化、标准化。

在各专业“模块化、标准化”基础上，进行进一步的优化、细化，实现专业图纸的典型化、标准化的模板，最终实现设计文件如设计图纸、采购技术文件、数据表、规格书等的标准化、统一化。

以油气集输系统单井单元为例，通过对工艺技术不断的研究和优化，强化模块化设计，实现了工艺流程统一、平面布置统一、模块划分统一、设备选型标准统一、建设风格统一。

在单井单元标准化设计中，通过对井口单元进行工艺优化计算，将井口单元划分为5种类型，并分别确定其标准工艺流程，从而形成了不同类型的典型图，井口单元典型图类别见表1。

在项目执行中，依据典型图，可实现对不同工作内容的单井单元快速划分、批量采购，快速启动施工预制作业，极大地提高了设计工作效率，缩短了采购周期，减少了现场施工时间，真正适应了油田的滚动开发。

经过多年的“模块化、标准化”研究、优化和实践，对苏丹油田地面工程按功能进行了模块化优化划分，实现了平面布置、工艺流程、设备橇块的
标准化、规范化、系列化、定型化。

苏丹油田地面工程常见功能模块划分见表2。

2.3“模块化、标准化”集成技术的优点苏丹石油地面建设工程“模块化、标准化”设
计技术优势非常明显，主要体现在：
（1）使三维建模更加快捷方便。

在项目设计过程中，通过对项目设备、工艺管道、管廊钢结构的三维建模（见图1），实现三维可视化设计，使设计人员、施工人员、操作人员可以一目了然地了解工艺管道空间走向、工艺流程、模块的空间布置，方便设计人员进行系统性检查和不同专业之间的碰撞检查，避免发生相互碰撞现象，加快了图纸审批速度，提高了设计质量，减少了施工返工现象。

表1
井口单元典型图类别
序号
典型图类型
地管直径伴热保温
介质
1
重油井
101.6mm （4in ）
伴热、保温25mm 厚重油
无伴热保温
152.4mm （6in ）伴热、保温25mm 厚无伴热保温
2
轻油井
101.6mm （4in ）
伴热、保温25mm 厚轻油无伴热保温
152.4mm （6in ）伴热、保温25mm 厚无伴热保温3
气举井
50.8mm （2in ）无伴热保温
101.6mm （4in ）伴热、保温25mm 厚无伴热保温
152.4mm （6in ）
伴热、保温25mm 厚无伴热保温101.6mm （4in ）无伴热保温76.2mm （3in ）
无伴热保温
45
注水井注汽井
净化水
天然气天然气轻油表2
苏丹油田地面工程常见模块划分
序号
模块单元专业功能系统模块
1井口单元轻油井模块、重油井模块、注水井模块、注汽井模块、气举井模块
2
计量站单元
原油计量站模块、配水计量站模块、配气计量站模块
3油气集输处
理站、联合
站单元
收球筒模块、换热器模块、分离器模块、加
药橇模块、仪表风橇模块、制氮机模块、水
处理模块、加热炉模块、电脱水器模块、输
油泵模块、计量橇模块、发球筒模块4注水站单元浮选机模块、过滤器模块、注水泵模块5
发电站单元
发电机组模块、空冷模块、注油模块、水处理模块、仪表风橇模块、制氮机模块
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（2）缩短了设计周期，提高了设计质量，实现了设计工作的精细化。

在苏丹三七区油田地面集输设施设计中，进行了大量标准典型图纸的优化和设计，这些图纸在之后的项目中都可以重复利用，设计工作量显著降低，设计周期大大缩短。

（3）有利于材料、设备的规模化采购。

由于设计的标准化，设备、管道配件、电气设备、仪表、基础等均实现了定型化，这就使得设备和材料的采购可以实现批量化，从而有效地节约成本，缩短供货周期。

模块化使得设备与配件具有通用性、互换性，方便现场施工安装。

（4）有利于减少现场施工的作业时间。

“标准化、模块化”设计实现了工艺流程的标准化，工艺模块实现了橇块化和工厂化制造，预制深度大大提高。

工艺模块运抵现场，只需要进行组装或安装即可，因此，减少了现场施工的作业时间。

（5）有利于提高工程质量。

标准化设计减少了设计错误的发生，也有利于减少现场返工；标准化设计使得设备、管道配件、仪表、电气设备等实现了定型化，供货商和施工单位对设计要求都非常熟悉，有利于提高模块的工厂制造质量和现场施工的安装质量；模块化意味着深度预制，而工厂内具有成熟的工艺和先进的设备，相对现场而言，更容易保证质量；“标准化、模块化”设计有利于提高项目建设的管理水平，进而促进了工程整体质量的提高。

（6）有利于改善作业环境，提高施工效率。

工艺模块的工厂化预制降低了恶劣天气对产品质量和施工进度的影响，减少了现场工作量，尤其是在苏丹这种恶劣自然环境条件下施工，充分利用各种模块，有利于改善作业环境，减轻工人劳动强度。

同时，“标准化、模块化”设计统一了工艺流程，有利于实现标准化施工管理，从而提高施工效率。

（7）有利于减少安全和安保风险。

模块化设计提高了工厂预制深度，减少了野外作业时间，有利于降低施工安全风险和野外施工的安保风险。

尤其在苏丹这种高风险国家，安保事件经常发生，项目设计实现标准化和模块化的意义更加明显。

3“模块化、橇装化、工厂化”在油田地面工程建设中的应用
3.1油气集输处理站
油气集输处理站是油田油气生产的核心，承担着油田油气深度处理、储存、计量和外输的功能，具有工艺复杂、功能多样、技术要求高的特点。

根据其功能和特点，CPECC苏丹分公司制订了“按专业功能划分系统模块、设备模块橇装、工艺管道工厂预制”的原则，进行油气集输处理站的设计、采购和施工，项目执行效率得到有效提升，项目工期得到有效保障，质量得到有效保证，各项生产工艺参数全部满足设计要求。

FNE油气集输处理站是苏丹六区油田三期扩建的骨干项目，项目工期只有11个月。

为确保工期、质量、安全达到合同规定要求，在该项目的执行中，从项目启动就制订了设计、采购、施工全过程的模块化、橇装化项目实施方案，并在项目实施过程中不断实践和总结。

FNE油气集输处理站按专业功能划分为10个系统模块单元（见表3），根据每个模块单元的功能和设备类型确定其橇装设备形式和预制深度；在确定橇装设备过程中，与采购部门紧密结合，充分考虑制造商的加工制造能力和苏丹境内的运输状况，在满足功能要求的前提下，最终确定橇装设备的外形尺寸；在橇装设备制造过程中，委派专业技术人员驻厂进行橇装设备制造的指导和检验。

需要现场安装的静设备、工艺管道和钢结构，根据功能区域、尺寸等优化分类后，在预制工厂深度预制。

橇装设备到达现场后，安装就位、与深度预制的工艺管道连接安装、检查试运等都大大缩短了周期，施工作业效率大幅提高。

模块化、橇装化以及工艺管道深度预制集成技术在FNE油气集输处理站中的应用效果显著，项目提前3d实现了机械完工。

3.2油气集输设施
苏丹油田的开发采用滚动开发模式，即边勘
图1站场三维模型示意
陈玉海等：“模块化、橇装化、工厂化”集成技术在苏丹石油地面工程建设中的应用35
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探、边开发、边建设、边生产，油田油气集输设施的设计和施工必须适应滚动开发“短、平、快”的特点，实现“钻探一口井、施工一口井、生产一口井”的目标。

为适应油田滚动开发的需要，解决油田油气集输设施项目“点多、面广、战线长”所带来的诸多困难，确保项目工期、质量、安全、环保等目标，CPECC苏丹分公司在油田油气集输项目执行中按照“以井口类型分类划分模块、工厂深度预制、现场集中安装”的原则，通过设计优化实现深度预制，减少现场焊接作业量达26%以上，最大程度地减少了现场施工作业量，项目工期得到有效保障，工程质量得到有效控制，安全风险降到最低，环保效果明显。

3.2.1工艺管道工厂深度预制
油田集输设施标准图与典型图的使用为工艺管道工厂深度预制创造了条件。

CPECC在苏丹油田建设中，因地制宜，依据工厂化流水作业的工作流程要求，按照“提高预制精度，最大程度提高预制深度，将现场安装工作量和焊接工作量降到最低”的原则，建立油田地面工程预制工厂，实现最大限度地利用有限空间，最大程度地提高工作效率，同时保证作业环境的改善，进而大大提高了施工质量并加快了施工进度。

油田典型预制工厂预制流程包括：进场材料检查、切割、打磨、对口、焊接、中间检查、组装、出场检查等，预制工厂作业平面示意见图2。

3.2.2设备橇装化
设计的模块化、系统化为设备的橇装化创造了条件。

油田集输设施设备经过工艺计算、优化论证，全部实现了橇装化，某油气集输站橇装设备见表4。

根据设计技术要求和现场工艺条件，橇装设备在工厂进行制造、检验和预组装，合格的橇装设备直接运抵施工现场安装，经过预试运即可投入生产运行。

设备橇装化大大降低了现场安装工作量，工效显著提高，而且现场工人的作业条件得到有效改善，工程质量得到有效控制。

3.3发电站
油田发电站的主要功能是为油田生产提供稳定的电力供应，确保油田生产的正常运行，其核心是发电机组，在油田发电站设计、采购、施工中遵循“专业划分系统模块、动静设备橇装、工艺管道及钢结构工厂深度预制”的原则，按照“以电力系统模块和自动控制模块系统为核心，配套公用系统为辅助”的思路，充分考虑现场自然环境条件和施工条件，进行设计优化、橇装化设计和电站平面布局，实现发电站各功能区清晰紧凑，不同功能区紧密衔接，既满足发电站功能要求，又便于发电站操作维护。

某发电站平面布置示意见图3。

在电站项目执行中，CPECC苏丹分公司不仅对橇装设备本体进行优化，以便于现场的安装、运
表3FNE油气集输处理站系统模块划分
序号系统模块名称橇装设备预制要求
1进站集油单元多通阀橇进站管汇深度预制
2收、发球筒
单元
收球筒、发球筒
标准设计、工厂制造、
现场安装
3计量单元计量橇工厂制造、现场安装4除砂单元除砂器工厂制造、现场安装5加热单元热媒油炉工厂制造、现场安装6换热单元热媒油—原油换热器工厂制造、现场安装7脱气单元脱气塔工厂制造、现场安装8罐区沉降罐、产出水罐现场安装
9加药单元化学加药橇典型设计、工厂制造、
现场安装
10消防单元消防水泵典型设计、工厂制造、
现场安装
图2油田典型预制工厂作业平面示意
出场检查区组装区焊接检查
机具、设备存放区机具、设备存放区
进场材料及
进场检验区
切割及打磨区
对口、焊接区
（打底、填充、盖面）
表4某油气集输站橇装设备
序号系统模块名称橇装设备预制要求
1进站集油单元典型设计、深度预制
2收球筒单元收球筒标准设计、
工厂制造
3计量单元多相计量橇工厂制造
4加药单元加药橇工厂制造
5CCTV单元典型设计、现场安装
图3某发电站平面布置示意
燃油供应
模块单元
外输输变
模块单元
控制中心
模块单元
消防系统
模块单元
水处理
模块单元
发电机组
模块单元
空气冷却
模块单元
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行和操作维护，而且通过对工艺管道和钢结构进行优化，使工艺管道和钢结构与橇装设备紧密结合，实现了工艺管道和钢结构工厂预制制造，运抵现场后直接进行安装。

该集成技术的成功运用，不仅大大缩短了现场安装周期，而且极大地提高了项目实体质量。

电站项目工厂预制制造工艺管道、钢结构见表5。

3.4注水站
注水站一般与油气集输处理站配套建设，目的是将经油气集输处理站初步处理的油田产出水进行深度处理，达到回注要求后直接回注至地层，具有占地面积小、工艺设备较多、技术工艺复杂、技术参数要求高的特点，这就要求注水站的建设必须合理利用有限空间，充分优化工艺流程，并便于生产过程的操作维护。

CPECC苏丹分公司确定了“以功能划分模块单元、设备单元橇装化”的原则，进行注水站的设计、采购、施工集成技术的优化和应用，经过工艺优化，实现了注水站设备全部橇装化。

某注水站橇装设备见表6。

该注水站于2010年启动设计工作，到2011年6月顺利实现机械完工，经过成功预试运后，于2011年7月顺利实现投产运行，投产运行中的某注水站见图4。

项目在如此短的时间内顺利建成投运，就是得益于模块化、橇装化集成技术的成功应用。

在设计阶段，该项目在技术性能、安装空间和运输条件上进行优化，做好工艺优化和橇装设备的优选工作；在加工制造阶段，选派人员驻厂进行橇装设备制造的技术指导，确保橇装设备的功能和准确性满足设计要求；在施工阶段，对工艺管道、钢结构等具有共性的施工工序，分类别、按工序先后进行施工优化，做好深度预制工作。

橇装设备优化、工厂精确制造，工艺管道、钢结构工厂深度预制，保证了橇装设备到达项目现场就能够快速就位和安装，现场施工作业量大大减少，安装作业周期大大缩短，为项目提前实现机械完工赢得了主动，同时确保了项目质量得到有效控制。

4结束语
苏丹石油地面工程建设环境恶劣，项目所在地依托条件极差，工期短，项目战线长，工作地分散，“模块化、橇装化、工厂化”集成技术的应用可以大大规避风险，提高作业效率，确保工程质量，而且能够大大减少现场安装的作业时间，劳动强度大大减轻，现场作业安全及安保风险大大降低。

从苏丹油田地面工程建设应用经验来看，该集成技术在海外油田地面工程建设中适用性强，优势突出，效果显著，值得大力推广。

“模块化、橇装化、工厂化”集成技术是一个系统工程，涉及石油地面工程建设的设计、采购、施工、试运各个环节，是提升石油地面工程建设质量、缩短项目工期、确保项目安全的重要保障。

在今后的海外石油地面工程建设中，在模块化优化、生产装置的橇装化、工厂化深度预制等方面还需要设计、预制、装备、运输、施工等各环节的不断优化和创新，才能不断提高集成技术水平，更好地服务于海外石油地面工程建设。

参考文献：
[1]秦红.浅层、低效气田地面集输工艺橇装模块化的应用[J].石油工
程建设，2009，35（3）：32-34.
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作者简介：陈玉海（1970-），男，山东胶州人，高级工程师，1993年毕业于大庆石油学院石油矿场机械专业，现从事油田地面工程设计管理工作。

收稿日期：2013-04-25
表5电站项目工厂预制制造工艺管道、钢结构序号系统模块预制制造内容
1厂房系统模块厂房钢结构、厂房墙板2工艺管道系统模块工艺管道
3公用系统橇装模块空冷模块、注油模块、水处理模块、仪表风橇模块、制氮机模块
表6某注水站橇装设备
序号橇装设备名称功能
1浮选机橇初步分离水中的原油2核桃壳过滤器
进一步分离水中的油3仪表风橇为注水站提供气源4氮气橇用于将水与大气隔离5注水泵橇用于向地下注水图4投产运行中的某注水站
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（25）Leveling and Aligning Adjustments by Detection in Reciprocating Compressor Installation ZHANG Wei（Nanjing Jinling Petrochemical Architecture Installation Engineering Co.,Ltd.,Nanjing 210033,China）
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Keywords：reciprocating compressor;leveling;concentricity;laser measuring instrument ·ENGINEERING DESIGN·
（29）Standardization Design Technology of Changqing Oilfield
ZHAO Lei-liang（Changqing Oilfield Company,Xi’an710018,China）
Abstract：Standardization design technology of Changqing Oilfield is based on finalized process tech-niques,applies the fundamental and method of standardization,and integrates technical research results and practical experience.This paper illustrates the fundamental methods of standardization design in Changqing Oilfield，putting the emphasis on analyzing the techniques such as surface process optimization and finaliza-tion,digital management and integrated equipment of oil and gas fields.The application of standardization de-sign technology creates the unique management mode of serialization,universality,standardization and refine-ment of Changqing Oilfield,and boosts effectively the oilfield management efficiency and level.
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