新型Drain Box设计与应用

刘焰明

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 项目背景

在海洋石油平台、FPSO、钻井船以及其他石油生产设施中，由于下雨、喷淋试验、甲板清洗等生产和维护操作会造成甲板和设备围堰存在积水现象，因此通常需设置地漏用对上述区域内积液进行收集进而完成排放及处理，以保证甲板和设备表面的干燥。地漏往往设置一个排放口，排放介质流入地漏，通过地漏出口排出后汇入开排主管，进而收集至开排罐，开排罐通常设置两个隔腔。

开排系统工艺流程如图1所示，该流程含3种操作模式：（1）当罐体液位低于高高液位设定值时，罐内介质通过下方出口排出至开排泵入口；（2）当罐内液位高于高高液位时，罐内介质通过罐上方溢流口排出；（3）当极端暴雨工况时，通过手动对阀门开启进行切换，开排主管内流体不进罐而直接进行排海。

图1中工艺流程具备以下的特点。

（1）开排罐的大小根据工作环境海域雨水量以及石油设施甲板区域面积决定，当甲板面积较大时，开排罐的有效容积需求也较大，对于甲板面积和层间高要求较高。

（2）当极端暴雨工况时，为避免开排罐容积不足问题，需将地漏所收集雨水直接进行排海，此时，需要手动开启进罐管线旁路阀门，此时地漏主管内介质将不进罐而直接排放。

鉴于以上特点，因此对开排系统的设计进行分析和优化，以减少项目成本和设计建造周期，实现更加便捷操作，具有较大的意义。

图1 开排系统工艺流程图

2 技术方案

上述开排系统中所有地漏所收集介质，包括大雨工况下的积水，都需要进罐，当收集量超过罐的高高液位设定值时，介质才从罐顶部的溢流口进行排海，该设计原理使得开排罐的设计容积往往较大。实际上，由于大雨造成的甲板积水无需流经开排罐后再进行排海，而可以直接排海。因此，可以通过优化地漏设计在地漏位置对排放介质进行分类处理，当雨水量过大时，排放介质直接排海。

图2中为新型地漏的设计图，该设计借鉴开排罐的原理。地漏顶部设置格栅和隔板，底部设置斜板；地漏内部安装三块隔板，将地漏内部空间分隔为两个隔腔,每个隔腔设置一个出口；当排放介质汇入Drain Box时，首先汇入图2中左侧的隔腔，通过隔腔出口排出，当极端暴雨工况，汇入介质的流量过大而来不及从左侧隔腔出口及时排出时，介质绕过隔板汇入右侧隔腔，通过管线汇集后进行排海处理。

图2 新型地漏设计标准图

新型地漏相关开排系统工艺流程图如图3所示，每个Drain Box相当于一个开排罐，汇入介质根据流量的大小在隔腔内实现分离，初始汇入介质被收集至开排罐，Drain Box隔腔具有“溢流”功能，可实现后续汇入介质的排海。地漏及相连管线3D设计与现场安装实例见图4。

图3 新型地漏相关开排系统工艺流程图

图4 Drain Box及外部管线3D设计及现场安装实例

3 创新点

该类型的地漏设计具有以下特点：

（1）地漏顶部设有相应的隔板，避免杂物进入右侧隔腔而直接排海，避免污染环境。

（2）该类型地漏尺寸较大，处理能力较强，所覆盖甲板面积大，能有效地减少地漏及管线的数量，减小现场施工工作量。

（3）降低开排罐容积需求，节约占地空间。地漏的布置可以有效利用甲板面积，如零散空余面积、甲板外悬空间等，大幅减小集中布置开排罐引起的空间压力。

（4）地漏具有液封功能，不同区域分支管线汇入主管时无需另行设置液封，节约管线弯头材料，优化布置。

（5）大雨工况自动切换排海，避免手动操作，可以有效避免人员操作不及时所带来的风险。

（6）开排罐所需的检验和测试程序较为复杂，所需建造工期较长。相对开排罐而言，Drain Box的建造周期较短。

4 推广与应用

综上所述，该应用能降低对开排罐处理能力要求，减小开排罐的有效容积，避免集中预留空间布置开排罐所带来的压力，节约占地空间；相对开排罐而言，Drain Box无论用料，还是施工和检验要求都要低得多，能减少施工成本和节约项目周期。该应用对于后续大型平台或其他浮式生产设施项目的开排系统设计优化具备较大的参考意义，特别是对于雨水量较大的海域，如南海区域油气田开排系统相关设计具有较大的参考意义。