一种优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法

摘要

本发明涉及一种优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法，其特征在于包括以下内容：1)天然气依次经SWV和手动隔断阀后进入主工艺管线汇集，再经主工艺管线上的压力保护系统的关断阀后进入外输海底管线，在海管入口处设置有SDV；2)对主工艺管线进行最快升压时间动态模拟；3)进行SWV关闭时间与主工艺管线升压情况的动态模拟，确定主工艺管线压力等级是否可以降低一个等级；4)如果确定主工艺管线压力等级可以降低一个等级，则重复步骤2)和3)，判断主工艺管线压力等级是否可以继续降低，如果能继续降低，则对主工艺管线压力等级继续优化，如果不能继续降低，则完成主工艺管线压力等级优化。本发明可以广泛应用于海上无人井口平台主工艺管线压力等级设定中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法，属于海上石油技术领域。

背景技术

在海上无人井口平台工艺设计中，出于保守考虑，一般将上部主工艺管线按照关井压力进行全压设计，这样上部主工艺管线即使在关井压力条件下，也可以保证管线不会出现超压工况，但是却缺少对管线内压力到底是否会达到关井压力工况的研究，从而可能造成整体工艺管线压力等级设置过高，不满足降本增效的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够满足降本增效要求的优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种优化海上无人井口平台主工艺管线压力等级的方法，包括以下内容：1)天然气依次经SWV和手动隔断阀进入主工艺管线汇集，再经主工艺管线上的压力保护系统的关断阀后进入外输海底管线，在海管入口处设置有SDV，其中，SWV为井上翼阀，SDV为外输海管关断阀；2)对主工艺管线进行最快升压时间动态模拟，即在SDV误关断工况下，对各气井上游管线压力在不同产气量下升高到比管线设定压力低一个等级压力的模拟，并分别得到各气井升压最快的产气量；3)进行SWV关闭时间与主工艺管线升压情况的动态模拟，即在SDV误关断工况下，各气井以步骤2)得到的相应升压最快的产气量为基础，模拟SWV在不同关闭时间下，主工艺管线的升压情况，得到主工艺管线压力升高到比管线设定压力低一个等级压力所需的最长时间，如果SWV额定关闭时间小于该最长时间，则主工艺管线压力等级设置为比管线原设定压力降低一个等级；4)重复步骤2)和3)，判断主工艺管线压力等级是否可以继续降低，如果能继续降低，则对主工艺管线压力等级继续优化，如果不能继续降低，则结束主工艺管线压力等级优化，得到主工艺管线实际能达到的最高压力。

优选地，动态模拟所用的软件为工艺模拟软件HYSYS。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明首先进行主工艺管线最快升压时间动态模拟，然后进行SWV(井上翼阀)关闭时间与主工艺管线升压情况动态模拟，通过以上两部分动态模拟，即可确定主工艺管线压力等级是否可以比原设定压力降低一个等级，防止主工艺管线压力等级因保守设计而过高，避免增大建造成本。2、当工艺管线压力等级降低后，管线冷放空泄放量也随之降低，从而可以优化冷放空缓冲罐的尺寸，进一步降本增效，且提升了海上无人井口平台工艺设计水平。本发明可以广泛应用于海上无人井口平台主工艺管线压力等级设定中。

附图说明

图1是本发明优化前的海上无人井口平台主工艺管线压力等级划分图；

图2是本发明优化后的海上无人井口平台主工艺管线压力等级划分图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的海上无人井口平台的气田共包括气井a、气井b和气井c三口气井，三口气井井筒管径相同均为6”，天然气沿井筒10经SWV(井上翼阀)20和相应手动隔断阀30后进入主工艺管线(生产管汇)40汇集，再经主工艺管线40上的压力保护系统的关断阀50后，进入外输海底管线，在海管入口处设置有一SDV(外输海管关断阀)60。按照该气田最大关井压力(285BarG)确定主工艺管线40的压力等级为2500#，并将2500#/1500#压力分界点设置在压力保护系统的关断阀50后，这样在压力异常工况(例如SDV 60误关断)下，压力保护系统的关断阀50关闭后，关断阀50前的管线压力可以承受2500#等级压力，而关断阀50后的管线压力也不会超压。

为进一步降本增效，本发明的实施例通过动态模拟，可以将2500#/1500#压力等级分界点向前移动到手动隔断阀30后，将主工艺管线40压力等级整体降低到1500#压力等级，具体内容为：

1、对主工艺管线40进行最快升压时间动态模拟，即在SDV60误关断工况下，对各气井上游管线压力在不同的产气量下升高到比管线设定压力(最开始的管线设定压力为气田最大关井压力)低一个等级压力的模拟，并相应得到各气井升压最快的产气量。

该过程主要是模拟在SDV60故障关断后，海上无人井口平台上部工艺管线从正常操作压力开始升高直到气田最大关井压力(285BarG)，由于本实施例的三口气井油管管径相同，因此只进行一次最快升压时间模拟接口，如果各气井的油管管径不相同，需分别进行最快升压时间的模拟。本实施例以气井a为例，按不同产气量从最低20MMscfd到180MMscfd进行不同产气量下的升压模拟，最终根据升压时间分析，确定上游管线升压到1500#等级压力所需时间最短的产气量，作为研究SWV20关闭时间的产气量，具体模拟步骤：

1)在某一产气量下稳态运行10秒，以此为例，不限于此；

2)10秒后，关闭SDV60；

3)监测出油嘴前后的压力和流量；

4)当主工艺管线40压力达到最大关井压力后，模拟完成；

5)记录压力升高到1500#等级压力时的时间；

6)重复上述模拟步骤，进行不同产量工况的模拟，分别完成20MMscfd到180MMscfd不同产气量下的模拟，得到表1，从表1中可以看出，50MMscfd产气量下的工艺管线升压最快，时间为32秒。因此，将50MMscfd作为下一步研究SWV20关闭时间与主工艺管线压力升高情况的产气量值。

表1

2、进行SWV20关闭时间与主工艺管线40升压情况的动态模拟，即在SDV60误关断工况下，各气井以步骤1相应得到的升压最快的产气量为基础，模拟SWV20在不同关闭时间下，主工艺管线40的升压情况，得到主工艺管线40压力升高到比最大关井压力低一个等级压力所需的最长时间，如果SWV20额定关闭时间小于该最长时间，则主工艺管线40压力等级可以比最大关井压力降低一个等级。

该过程是在SDV60故障关断后，海上无人井口平台上部工艺管线从正常操作压力开始升高，SWV20在设定关闭时间内，SWV20下游压力是否超过1500#等级压力。本实施例的三口气井模拟均采用的产气量均采用步骤1得到的升压最快的50MMscfd，模拟工况按SWV20在管线压力达到高高关断设定压力(135BarG)下开始关闭，关闭时间分别是6秒、10秒、20秒、30秒的升压情况，具体模拟步骤：

1)稳态运行模拟10秒，以此为例，不限于此；

2)10秒后，关闭SDV60；

3)主工艺管线40压力开始上升，当压力达到高高关断压力时开始关闭，第6秒完全关闭SWV20；

4)监测SWV20上下游的压力和流量；

5)当SWV20完全关闭后，模拟完成；

6)重复以上步骤，进行其它关闭时间的模拟，得到的结果如表2所示。

表2

从表2中可以看出，除SWV20关闭时间为30秒时工艺管线压力超过了1500#(250BarG)等级压力外，其它3个工况下的工艺管线压力均未超过1500#等级压力，通过拟合分析可以得到压力升高到1500#等级压力所需的最长时间为23秒。按照设计惯例，阀门关闭速度按照阀门尺寸为1寸/秒，因此对于该气田尺寸为6”的SWV20在6秒内关闭足以保证主工艺管线40压力不会超过1500#等级压力。因此，可以将主工艺管线上2500#/1500#压力分界点从POPS系统关断阀50后前移到生产管汇前手动隔断阀30后，如图2所示。压力等级降低的同时，也降低了管线的冷放空泄放量，从而可以进一步优化冷放空罐尺寸。

3、将比最大关井压力低一个等级的压力作为主工艺管线设定压力，重复步骤1和2，判断主工艺管线40压力等级是否可以继续降低，如果能继续降低，则对主工艺管线40压力等级继续优化，如果不能继续降低，则完成主工艺管线压力等级优化，得到主工艺管线实际能达到的最高压力。

上述实施例中，动态模拟所用的软件为国际通用工艺模拟软件HYSYS。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。