海管出口背壓變化時間對段塞流的影響分析

鞠朋朋 陳文峰 張歡 王雪媛 李豫

（海洋石油工程股份有限公司，天津 塘沽300451）

1 引言

南海某項目水深1200m～1500m，水下生產系統共4顆采油樹，生產流體通過一條22km的10”海管回接半潛平臺進行處理外輸；根據水下采油樹輸量配產和井口壓力變化曲線，海管出口背壓需每年進行變化，以便海管起輸壓力滿足井口壓力需求。海管出口背壓降低時，海管內流體速度增加，滯液量被流體攜帶出海管形成段塞流；為降低段塞流對平臺設施的沖擊影響，保障生產平穩運行，需限制海管出口背壓變化的時間，使段塞流分批次緩慢流出海管，實現海管背壓變化的平穩過渡。深水某項目具體開發示意圖如圖1：

圖1 南海某深水氣田水下生產系統開發示意圖

海管出口段塞流捕集器緩沖容積32m3，正常排液能力90m3/h；海管出口背壓由99bar降為31bar，海管出口背壓變化時間為30分鐘、1小時、2小時對應的海管出口液體流量、排液能力&緩沖容積曲線分別如下分析。

2 海管出口背壓變化時間30分鐘

海管出口背壓30分鐘內由99bar降為31bar，海管出口液體流量曲線、海管出口段塞流排液能力&緩沖容積曲線如下：

從圖2～圖3可以看出，海管出口液體流量峰值高達4700m3/d，段塞流捕集器排液能力增至100m3/h時所需段塞流緩沖容積仍高達36.8m3。

圖2 海管出口液體流量曲線示意圖

圖3 海管出口排液能力&緩沖容積示意圖

3 海管出口背壓變化時間1小時

海管出口背壓1小時內由99bar降為31bar，海管出口液體流量曲線、海管出口段塞流排液能力&緩沖容積曲線如下：

從圖4～圖5可以看出，海管出口液體流量峰值相對30分鐘曲線已大幅降低，為3400m3/d，段塞流捕集器排液能力90m3/h時所需段塞流緩沖容積為29.1m3，已小于段塞流捕集器的緩沖容積。

圖4 海管出口液體流量曲線示意圖

圖5 海管出口排液能力&緩沖容積示意圖

4 海管出口背壓變化時間2小時

海管出口背壓2小時內由99bar降為31bar，海管出口液體流量曲線、海管出口段塞流排液能力&緩沖容積曲線如下：

從圖6～圖7可以看出，海管出口液體流量峰值已降至2500m3/d左右，段塞流捕集器排液能力70m3/h時所需段塞流緩沖容積為30.3m3，已小于段塞流捕集器的緩沖容積。

圖6 海管出口液體流量曲線示意圖

圖7 海管出口排液能力&緩沖容積示意圖

5 結論

海管出口背壓變化時間越長，海管出口段塞流曲線越平穩，對下游設施的沖擊越小，越有利于設備的平穩運行；選擇合適的背壓變化時間有利于降低海管出口段塞量，減少對段塞流捕集器緩沖容積要求，從而優化設備尺寸，減少對平臺的重量、空間要求。

表1 不同海管背壓變化時間對應的排液量和允許的排液能力