海洋石油平台管道布置设计与研究

王立陈,朱　武,刘宁春（海洋石油工程股份有限公司,天津300451）

海洋石油平台管道布置设计与研究

王立陈,朱武,刘宁春
（海洋石油工程股份有限公司,天津300451）

本文主要讨论的是关于海洋石油平台管道布置设计与研究的相关问题，在具体的论述过程中，主要从两个方面进行讨论，一个是关于平台管道的布置设计，另一个是有关管道系统布置的问题，在平台管道的布置设计中主要讨论的是关于设计条件和设计资料的准备、配管研究以及管道布置；在管道系统布置中主要从单元体管道布置展开讨论。

石油平台；管道布置；设计；研究

近年来，随着海洋石油开采的不断发展，对于海洋石油平台管道布置设计提出了新的要求，在海洋石油平台管道设计过程中，我们需要考虑到较多的因素，比如说安全和对环境的污染等，同时管道的设计需要具备一定的专业知识和实际经验，下面主要对平台管道布置设计和管道系统布置方面的内容进行详细的论述。

1　平台管道布置设计

平台管道布置设计过程中需要在符合国家标准规范的基础上，从保护作业人员的生命安全、防止环境的污染、保护相关设备等方面去考虑，同时设计人员需要具备一定的专业能力。

1.1设计条件和设计资料准备

在平台管道设计过程中需要具备一定的设计条件和设计资料，主要从以下几个方面考虑：（1）各系统的管道仪表流程图，这主要是为了对工艺装置的结构和功能有充分的了解；（2）管线图；（3）有关设备的详细资料，比如设备的总图、连接图以及接口的相关要求；（4）有关仪表的详细资料，比如安全阀、调节阀和流量计等；（5）塔罐、常低压容器等散装设计的有关详细资料；（6）平台的结构资料，比如说平台的结构图、平面图、节点详图、房间布置图等；（7）电缆托架、仪表电缆托架的总体布置图；（8）与电气设备、仪表相关的专业安装详图，比如按钮、开关箱和甲板的开孔等；（9）有关旋转设备在使用过程中性能方面的详细资料，比如压缩机的工作温度、驱动方式、转速等；（10）送风机、引风机、空调安装流程图；（11）与设计相对应的配管规格说明书；（12）设备的总体布置图。

通过以上的设计条件以及设计资料准备，我们发现在具体的管道设计过程中，需要运用不同学科内容去完成，涉及的专业比较多，是一个综合性比较强的设计过程。

1.2管道布置（配管研究）

管道布置在前期的工作内容主要是进行管网的预布置、单体的预布置以及管道挠性的相关分析判断，也叫做配管研究。

在配管研究过程中主要涉及到的工作包括以下几点：（1）管网预布置：根据不同专业提供的不同资料进行综合分析，确定主管网的走向、标高。对于可能出现的变更,如工艺、总图或相关设备的变更问题在设计过程中就需要进行综合性的考虑，尽可能的避免在施工过程中做出设计变更；（2）单体预布置，比如说控制阀组、清管器相关管道的布置、主要工艺泵进出口管线的布置等，这些阀组管道在布置过程中需要考虑的因素比较多，比如：自身因素、连接设备的操作空间以及工艺要求等，因此，对于这些单体预布置过程中出现的问题需要及时的联系相关专业进行处理；（3）管道的挠性分析判断，在管网布置、单体预布置过程中，部分管道需要进行应力分析，同时也可以根据工作经验，对部分管道进行挠性的预分析判断，如果发现问题需要及时反馈和解决，从而保证使管道在设计前期得到一个比较合理的布置。

1.3管道布置

在平台管道设计过程中，不同的设计者由于设计理念、文化水平、设计经验等方面的不同，在管道的布置过程中，会出现各种各样的管道布置，但是在设计过程中有一些共同的原则，这些原则是大家在设计过程中都必须遵守的。

对于管道布置，主要涉及到以下几点：（1）符合平台所在国的相关法律法规以及行业标准规范等；（2）符合工艺性要求，比如说在管道仪表流程图中，对于管道物流的引出或者汇入点都有一定的要求，有些还具有特殊的要求，比如说在分支或者汇入的时候需要考虑对称性原则，指定的阀门、取样、法兰、仪表元件、腐蚀监测点、液封的高度等位置；（3）统筹规划，管道布置应进行统筹规划，做到安全、适用、经济、美观，同时还要考虑到施工的难易程度以及后期的管道检查和维修工作。在管道布置过程中需要对特殊的管道进行布置，比如说合金管道、玻璃钢、大直径管道、高压大直径管道等，对于特殊介质的管道布置也要优先考虑，对于一些与其它专业有关的管道布置，在设计前期需要和相关专业的人员取得沟通，确定出最佳的管道布置位置，比如说电气专业；（4）管道布置的整齐性，管道在布置过程中需要横平竖直成排布置，这对于管道的安装和固定意义较大，在局部管道布置的时候可以采用斜线连接，这主要是对于一些立式容器和管壳式冷换设备的管道布置；（5）管道布置过程中，横向与纵向的标高应该岔开，管道走向改变时对应的标高也要发生变化，但某些特殊情况，管道的横向与竖向可以在同一标高；（6）在管道布置过程中，注意使用最小的管件和最短的长度将管道进行连接，但是要保证管道的柔性和在连接过程中的力矩不超过设计强度值；（7）对于直接暴露在外界的管道，需要考虑海面上风荷载对管道的影响；（8）管道布置过程中需要考虑到仪器设备对配管的相关要求，比如流量计前后直管段的长度要求，相关仪器设备的正常运行和操作维修；（9）管道本身需要有一定的柔性；（10）气体或者蒸汽管道的支管应该从主管的上方引出或者汇入，这主要是为了避免杂质进入到管道内引起不必要的麻烦；（11）在连接过程中，尽量使用焊接，必要的法兰和螺纹连接排除在外，通过焊接可以最大可能的避免管道内部液体的渗漏，对于必须使用法兰或者螺纹连接的接口位置，要经常性的进行检查；（12）法兰的位置应避免处在人行通道的上方，对于管道中输送腐蚀性的物质时需要在管道上的法兰处做好安全防护措施；（13）对于穿过墙壁的管道，墙壁上的孔径不宜小于管道的外径尺寸，对于有横向位移的管道，在布置时需要对孔径进行加大，在安装过程中，法兰需要通过墙壁时，孔径的大小应不小于法兰的外径加上50mm；（14）使用连接弯管时，在弯曲半径上有相应的要求；（15）有人员通过的地方，管道到地面的距离不小于2.2米。

2　单元体管道布置

管道单元体布置就是对平台上某些设备有关的管道进行的布置。合理的单元体管道布置对实现设备的功能以及平台人员的安全生产操作，具有较大意义。常见的单元管道布置主要有以下几个方面：（1）常压容器，在平台安装过程中，开口位置尽量在一个方向，对于液体的出入口要远离液位计，液体入口尽量距离放空管远一些，液位计的上开口应不低于溢流管，仪表的布置安装需要考虑到工作人员操作的方便性；（2）热交换器，管道安装需要满足工艺和操作要求，还要考虑到不影响热交换器的安装和维修；（3）压力容器，对于压力容器管道的布置应该考虑到液体的流动，需要具备一定的坡度，出口位置再与泵连接时，应尽量靠近泵但是不能超出挠性要求；（4）泵，对于泵的管道布置需要满足净正吸入压头的要求，在布置过程中需要留出一定的空间作为操作人员的通道，尽可能的避免偏心引起的汽蚀对泵性能的影响，管道布置不能影响泵在维修过程中的吊装，采用螺纹连接的管道，在设备接口处应设置一个活接头，在出现紧急情况是可以在此关闭管道；（5）压缩机，对于压缩机的管道必须进行热涨应力分析，在压缩机入口处的管道不宜使用弯头直接连接，在管道入口处要采取一定的措施实行气液分离，分离罐距离入口处不能太远，为了防止杂物进入压缩机，在接近入口处的管道需要安装过滤器；（6)管汇，管汇在设计中主要考虑预留接口，平台和管汇之间管道长度尽可能最短，并且避免弯曲，阀门安装同样的要便于操作和维修；（7）清管器，连接清管器的关断阀及其执行机构需要考虑空间尺寸，同时对与清管器连接的阀门、管件、法兰在内径尺寸上需要考虑通球需求，避免设施的不配套；（8）平台之间的栈桥管道，管道布置需要有一定的柔性，可以满足小位移的发生，同时要注意栈桥移动对管道产生的影响；（9）井口管道，井口管道需要考虑石油在传输过程中产生的压力和腐蚀性，同时对于进口管道的支架位置及型式需要考虑风荷载的影响。

3　结束语

通过以上的论述，我们了解到海洋石油平台管道布置设计过程中，需要考虑的因素比较多，这些因素或多或少都会对平台管道的设计产生一定的影响，在具体的设计过程中需要综合考虑，这样设计出来的平台管道才是满足要求的。

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