浅谈固定平台井口管线及支吊架设计

时间：2024-08-31

黄健文，张金石，李杰

（海洋石油工程股份有限公司设计院，天津 300451）

海上固定钻采平台管线布置一般情况会根据不同材料进行支吊架选型设计。根据相关规格书要求，其中碳钢和不锈钢及双相钢分保温（伴热）/非保温（伴热）/人防支架选型；除此之外，玻璃钢/铜镍合金/PE管/CPVC/钢骨架也有不同的支架选型。但井口管线及其相关管网比较特殊，支架选型设计需考虑人员操维，尤其是采油树抬升位移，最后再考虑美观。

1 不同海域的平台特点

在不同海域，固定平台在井口区的管线布置有所不同。渤海区域海水比较浅，采油树抬升位移小，一般情况下，钻完井考虑实际值+安全因子，会提供小于100mm的抬升位移值；井口区管线布置除了热胀冷缩外，不会过多考虑由于采油树抬升位移的原因所增加的管线柔性要求。南海东部和西部区域海水较深，采油树抬升位移大。钻完井提供的采油树抬升位移值一般情况下都会大于120mm。因此，管线布置需要有足够的柔性，甚至考虑用弹簧吊架，以防止管线过多脱空。

2 油田和气田的支吊架差异

固定平台在油田区，根据支吊架规格书，保温（伴热）的井口区管线一般用管鞋，考虑到管鞋焊接面积或焊接长度较长，在小于2寸以下的小管，一般会采用U型卡。但需注意，小管虽然柔性比较好，但也要满足采油树抬升位移所需的柔性要求。

固定平台在气田区，一般的井口区管线不需要保温（伴热），仅为人防管线，管码基本上不采用管鞋。由于气田区井口管线一般采用材质较好的管线，如双相钢S31803/S32205，甚至超级双相钢S32750等，管线与支架（支架材料为碳钢）接触面均需配PTFE板，以防止异种金属接触，具体设计需参考相关配管支吊架规格书。

此外，根据工艺特点，油田区井口，包含化学注入、flowline（采油管线）、压井、高压取样、低压排放、高压排放阀组、甚至有定压放气阀组等。工艺管线比较复杂，在管线布置上要求较高；既要满足采油树抬升位移和设计工况的热胀冷缩的柔性要求，还要满足正常的维修人员操作空间。而气田区根据工艺特点，一般情况下，没有化学注入、高压排放和定压放气阀组。相对来说，管线在气田井口区的布置考量上，要简单的多。

3 井口区管线布置特点及技巧

井口区管线在布置上首先考虑尽量避免采油树抬升对管线造成的影响，其次考虑管线的热胀冷缩的柔性要求，最后考虑操维的便利。

如渤中某平台，根据工艺要求，均涵盖如上所述系统。采油树抬升位移为50mm，布置考虑将定压放气阀组在满足采油树抬升位移的柔性后固定管线，作为阀组的分界面。其次，低压排放阀组远离采油树，在靠近管汇连接flowline。而flowline管线也是常规布置。这样做的优点是避免采油树抬升对阀组造成拉力影响，阀组的法兰泄漏校核较好通过。另外，管线为保温（伴热）管线，支架管码采用管鞋，根据项目支吊架规格书要求，导向PS016功能标准设计挡块高50mm，满足采油树抬升高度要求，无需非标设计。Flowline管线水平有效长度大于经验值，管线在油嘴至管汇之间，只有小局部支架脱空，满足设计要求。

图2 渤中某平台定压阀组与低压排放阀组布置

大位移下的井口区，如前所述，南海海域的平台由于海水较深，钻完井所提的抬升参数一般为120～150mm，但也有175～250mm。如文昌某采油平台为175mm，番禺某平台为200mm；惠州某采油平台，采油树抬升位移120mm，这时flowline管线就需要考虑绕井口布置，低压排放在离采油树油嘴最远地方连接，靠近油嘴的导向和限位功能挡块均需按非标设计（拉高挡块），避免脱空造成功能失效。

图3 惠州某平台flowline及低压排放管线布置

文昌某采油项目采油树抬升位移175mm。根据经验，采油树抬升位移≥150mm时，靠近油嘴flowline管线一般情况下均采用弹簧支吊架。其他系统管线由于材料属性和空间问题，一般情况下均不采用弹簧吊架。另外，也可根据业主需求采用弹簧支吊架，但布置时均要考虑弹簧的空间和吊架高度问题。为避免采油树抬升位移的影响，除上述项目的布置特点外，也要将高压排放的阀门布置在远离采油树的地方。

番禺气田某项目采油树抬升位移200mm，靠近采油树油嘴的flowline管线也布置了弹簧支吊架。

图4 文昌某平台flowline及高压排放管线布置

图5 番禺某平台flowline弹簧支吊架布置