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定向噴射法蘭保護罩提高油氣海上浮式生產儲卸油裝置的安全性
發布時間:2018-08-31 09:06
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  海上浮式生產儲卸油裝置P67:位居世界最大FPSO(海上浮式生產儲卸油裝置)之列,總長314米,總寬74米,甲板面積相當于3個標準足球場。最大產油量15萬桶/天,儲油量160萬桶,天然氣處理能力600萬標方/天,配有可供158人作業的生活樓及直升機平臺。它的最大排水量達35萬噸,相當于“遼寧號”航空母艦的5倍,最高年產量相當于四分之一個大慶油田,是名副其實的超級海上油氣“處理廠”。

  當地時間8月30日,巴西里約港,由中國首次自主集成的世界級FPSO——P67正在這里進行投產前最后的整船海上聯動調試工作。據現場參與海上聯調的中方工作人員介紹,FPSO是當今海上油氣田開發的主流生產裝置,能夠對海上原油、天然氣進行初步加工、儲存和外輸,是集人員居住與生產指揮系統于一體的綜合性大型海上油氣生產基地,被稱為海上油氣“處理廠”。一個月后,P67就將駛往巴西東南海域桑托斯盆地鹽下油田進行作業。

  P67項目經理陶付文告訴科技日報記者,與其他形式的石油生產平臺相比,FPSO采用系泊模式在海面上固定,通常與海底采油系統組成一個完整的油氣開采、處理、儲存和外輸系統。其作業原理是通過海底輸油管線接收從海底油田中采出的原油、天然氣,并在船上進行初步加工處理,然后儲存在貨油艙內,最后通過卸載系統輸往穿梭油輪。

  高壓水射流讓P67“爛尾”換新顏

  作為我國為海外承建的工程量最大、最復雜、技術要求最高的FPSO項目,P67建設難度極高,挑戰非常大。陶付文介紹,代號P67的項目所有者是巴西國家石油公司。但中途卻因原巴西承包商自身原因而無法繼續承建,P67被迫停工。由于情況復雜,工期緊張,世界各大造船廠望而卻步,不愿承接這個二手“爛尾”項目。

  中國海油旗下海油工程公司認為這是挺進南美市場的好機會,毅然接過了這個停滯的“爛尾”項目。由于停止建造長達2年之久,其間缺乏維護保養,當P67被拖航至中國海油青島制造基地時,海油工程公司發現這艘“海上巨無霸”早已銹跡斑斑。


       參考觀研天下發布《2018年中國油氣裝備市場分析報告-行業運營態勢與發展趨勢研究

  “我們首先要對主甲板1.6萬平方米區域進行脫除舊油漆和除銹作業,鑒于P67是一個內部各種設備高度密集分布的儲卸油裝置,所以交叉作業施工的情況非常多,如果采用傳統的噴砂工藝,會影響FPSO交叉作業,還會產生污染。”陶付文說。

  因為,傳統的噴砂工藝是利用高速噴射束將石英砂、金剛砂等噴料,噴射到甲板舊油漆和銹跡表面,使漆皮和銹跡的外表發生變化,進而脫落,達到去漆除銹的效果。但噴砂會使噴料粉塵漫天飛揚,嚴重污染港池內的海域和空氣環境,還要花費時間清理,浪費人力物力。

  針對這種情況,海油工程技術團隊經過數次深入研究和實地測試,最終提出了超2000公斤超高壓水射流技術,借助高壓水的巨大沖擊力,在甲板涂層下方產生爆破和剪切效果,從而使舊油漆和銹跡剝離主甲板。

  陶付文高興地說:“這項技術的創新突破,一方面不產生粉塵污染,十分環保;另一方面產生的廢水經過回收、凈化后可循環利用,無噴砂工藝的噴料花費。一舉攻克了無塵噴砂和交叉作業施工兩大難題,開創了國內海洋工程行業超高壓水射流脫漆除銹的先例。”

  超聲波精準檢測管線裂紋情況

  一組數字令人折服。P67檢驗技術負責人趙順利介紹,P67使用鋼材約4.5萬噸,相當于3萬輛小汽車的重量,其內部各類金屬管線密布。在長達兩年多時間的建設過程中,海油工程技術團隊需要定期對金屬管線焊口進行質量檢驗,以檢測管線焊口或內部的裂紋缺陷情況。

  國內海洋船舶工程領域常用的傳統檢驗方法是射線照射技術,射線照射檢驗是利用射線穿透部件,在部件背面的底片上留下影像,通過洗片等環節將影像顯示出來,影像黑度的變化情況對應部件內部不同程度的缺陷情況。

  “但是射線檢驗存在安全性低、作業效率低、應用靈活度差等諸多缺點。”趙順利表示,工業射線如果照射到人體,會對人體產生傷害,施工中必須進行30—50米范圍的警戒隔離,因此通常只能在夜間進行作業,并嚴禁其他交叉作業。另外射線檢驗拍一道厚壁管線焊口,需要幾十分鐘,有的甚至需要20多個小時,工效很低。加上射線照射的設備相對笨重,作業靈活性不高,這些射線檢驗的缺點都會影響項目工期進度。

  趙順利和他的技術團隊一直在尋找一種可替代射線照射檢驗的新方法。在多方探索后,他們找到了超聲相控陣無損檢測(PAUT)技術。PAUT技術是利用超聲波的折射、反射以及聚焦的特性作為檢測原理。儀器發出的超聲波進到部件后會發生反射,產生的反射波再返回儀器,儀器對這個反射波進行處理,并以圖像的形式顯示出來,分析圖像即可得到檢驗結果。

  “PAUT技術的優勢完全克服了射線照射的缺陷,在質量檢驗工效、準確性、安全性、靈活性上都較射線照射檢驗有很大提升。”趙順利告訴記者,PAUT屬于聲波檢測,無射線對人體的輻射傷害,安全性更高,白天晚上都可以作業。PAUT技術完成一道焊口的掃查只需幾分鐘,結果分析也很快,在厚壁管線檢驗工效上較射線照射可提高10倍以上。PAUT設備還非常輕便,使用靈活性更高。例如,PAUT可順利完成P67火炬塔最頂端近130米的超高空檢驗作業,相當于40層樓的高度,而射線照射設備則根本無法進行這種超高空作業。

  在一些特殊部件上,PAUT技術也存在局限,需要技術攻關。海油工程技術團隊成功克服了PAUT技術在FPSO小徑管和不銹鋼材料上的應用難題,將該技術應用到1寸不銹鋼小管焊口的質量檢測中,實現了在國內海洋船舶工程領域的首次應用,提升檢驗效率近10倍。“2017年,PAUT技術累計實現檢驗焊口1590道,節省了6000工時的檢驗時間,為P67項目的如期交付贏得了寶貴時間。”趙順利說。

  球形支座預防連接斷裂

  目前,P67正在巴西里約港進行開采油氣前最后的整船海上聯動調試工作。P67可在2200米的深海油田作業,并創下了576公斤氣密試驗的業內紀錄,從調試情況看,目前全船設備運轉良好。

  如何穩定地把模塊固定在甲板上是一個世界性難題。P67設計負責人楊健介紹,由于P67常年在海上作業,會受到風浪的影響而搖擺不定。國際通用的是焊接技術,但在船體長時間晃動搖擺中會使連接兩者的焊接開裂。

  “逢山開路,遇水搭橋。”海油工程技術團隊在模塊和甲板墩位的連接處放置了一個貼合墩位和模塊底部的曲面,稱之為球形支座。同時,為保證模塊不會大幅度晃動,技術團隊還特意在前后左右的運動軌跡上加了相應的擋板。這樣一來,模塊只能在一定范圍內來回滑移,連接再也不會斷裂。“球形支座是海油工程在國內FPSO業內首次創新應用的一種連接模塊和甲板之間的緩沖裝置,安裝平整度誤差不超過0.2毫米。”楊健說。

  在P67船的一側安裝了輸油用的立管,為確保這種立管輸送原油的安全性,海油工程技術團隊發起技術攻關,首次在國內創新應用了定向噴射法蘭保護罩,這種保護罩是一種可阻燃、耐腐蝕的設備,猶如“盔甲”一般,安裝在立管法蘭(軸與軸之間相互連接的零件,用于管端之間的連接)外部,具有被動防火的功能。一旦立管上的法蘭連接處出現可燃氣體泄漏,這種裝置可以自動將泄漏氣體導出至船體外側,并使立管區免受火災影響,大大提高了P67原油生產的安全性。


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