秦皇島某油田消防水優(yōu)化方案

1、秦皇島32-6油田消防水方案優(yōu)化提要：隨著渤海海域無人駐守平臺的不斷增加，根據(jù)油田設施的特點，通過海水注水管線進行消防的方案也隨即產(chǎn)生，SZ36-J區(qū)SZ36-1二期工程項目都采用了這種方式進行消防。在QHD32-6項目基本設計后期，我們針對油田特點，對消防系統(tǒng)進行優(yōu)化比較，旨在選出一種比較適合多平臺及FPSO生產(chǎn)的消防方案，以保證油田安全可靠生產(chǎn)。Summary：Alongwiththenumberofunmannedplatformsofbohaibayincreasingandregardingthefacilities'propertyofoilfield,theprogram

2、thattheinjectionwaterflowedthroughthesubmersiblewaterpipelineisusedasthefirewaterisgivenbirthto.Forexample,SZ36-1J,SZ36-1phaseIIengineeringhasusedthatforfirefighting.InthelateofQHD32-6projectbasicdesignphase,firefightingsystemhasbeenoptimizedafterdeepconsiderationaccordingtotheoilfieldcharacter.Thep

3、urposeofthealternativeoptimumisthatwecanchoosethebestschemetoprotecttheplatformandFPSOsafeandreliable.關鍵詞：消防水方案優(yōu)化WHPFPSOKeywords:firewaterschemeoptimization1概述QHD32-6ft田是由中外合資開發(fā)，中方為作業(yè)者的大油田，年產(chǎn)原油四百萬噸，油田位于我國渤海灣的中西部，在京唐港的東南20公里的地方，平均水深為19.6-20.4米。該油田有6座4腿的井口平臺，一艘浮式生產(chǎn)儲油裝置（FPSO），一座單點系泊（SPM,6條從SPME各井口平臺白海底

4、電纜，6條各個井口平臺的海底集輸管線，6條至各個井口平臺的海底注水管線；共有163口井（133口油井，6口水源井和24口注水井）；生產(chǎn)期為20年，計劃兩年三階段依次進行投產(chǎn)：一期，井口平臺A、B、SPMFPSCM相應的海底管線和電纜；二期，井口平臺C、D及相應的海底管線和電纜；三期，井口平臺E、F及相應的海底管線和電纜；為了確保油田順利投產(chǎn)，油田在開發(fā)設計、鉆井、完井生產(chǎn)等各個階段的危險性分析都十分重要。合理采用風險系數(shù)，減低風險概率是油田設計的關鍵。安全、消防系統(tǒng)的設計及優(yōu)化正是保證QHD32-6tt田安全可靠生產(chǎn)、保證油田低風險、高產(chǎn)出的重要舉措。2QHD32-6油田消防水系統(tǒng)方案及其優(yōu)化

5、在法規(guī)、規(guī)范選定的條件下，油田的安全、消防系統(tǒng)設計開始啟動。首先要考慮消防方案，之后就是對方案的合理選擇及使用。眾所周知，水可以滅火，只要將水噴淋到燃燒的物體表面，冷卻燃燒物或隔絕燃燒所需的氧氣就可以起到滅火的作用。但消防水系統(tǒng)從水源、動力再到具體消防設施的選擇會有不同的形式。海上油田消防系統(tǒng)的選擇更受到動力、空間、結構等各方面因素的限制，到目前為止還沒有一套適用于不同油田的消防水系統(tǒng)的固定模式。因此，我們必須根據(jù)各油田的具體條件，對消防水方案進行優(yōu)化。消防水方案的選擇關系到全油田的安全，一個好的消防水方案一定是可操作性強，技術性能滿足規(guī)范要求，經(jīng)濟性好，又能夠防患于未然，將火災扼殺在萌芽狀態(tài)

6、，并能在火災發(fā)生以后，將損失減少到最低程度。我們的消防水方案屬于主動防范類型，即在接到消防信號后在最短的時間內(nèi)啟動消防系統(tǒng)，從而對該區(qū)域實施消防措施，即降低設施的溫度、可燃性氣體的濃度或有毒性氣體的濃度。QHD326由田各平臺及浮式生產(chǎn)儲油輪的安全系統(tǒng)設計的基本原則是：以預防為主，在平臺上各個系統(tǒng)的設計過程中充分考慮到可能發(fā)生的各種緊急情況，并設計相應的安全措施。2.1平臺的消防水系統(tǒng)方案及其優(yōu)化QHD326由田共有六座井口平臺，即ABC、DE、F,其中A和B用接，D和C用接，F(xiàn)和E用接。從井口平臺B產(chǎn)出的生產(chǎn)流體經(jīng)過多相流量計計量后輸往井口平臺A,A與B的生產(chǎn)流體混合后再一起經(jīng)海底混輸管道輸

7、往單點系泊裝置（SPM,在SPMt來自井口平臺C、DEF的生產(chǎn)流體混合后經(jīng)跨接軟管輸送到浮式生產(chǎn)儲油裝置（FPSO進行處理。井口平臺C、E的流程與平臺B的流程相同，井口平臺D、F的流程與平臺A的流程相同。平臺的消防與注水正好與此相反，及在FPSOk處理好的生產(chǎn)水通過跨接軟管到SPM然后通過相應的海管到達每一個平臺。2.1.1 方案1常規(guī)消防方案在QHD326由田的基本設計初期，曾經(jīng)考慮按常規(guī)消防方案執(zhí)行，即在每個井口平臺上都設有一套獨立的消防水系統(tǒng)。在A、B、C、D、E、F平臺上均配備兩（主/備）臺消防泵，每臺消防泵提供此平臺上最大區(qū)域所用水量及所需壓頭。消防系統(tǒng)由消防泵、過濾器、消防環(huán)路、噴

8、淋閥、噴頭以及其他的消防設施組成。當平臺起火時直接啟動該平臺的消防泵，抽取海水，經(jīng)過簡單的過濾處理后，消防滅火。這種方案是一個嚴格執(zhí)行MO曲范的方案。此種消防方案沒有什么技術難點，簡單易行。當一個平臺著火后，其他平臺的生產(chǎn)不受影響。并且無論幾個平臺同時著火，都可以同時進行滅火，沒有水量的限制。這種方案是一種常規(guī)做法，在以往的油田上通常使用。它的安全系數(shù)高，操作性能好。但是由于QHD326由田的平臺都為無人駐守平臺，這就給消防泵、消防管線以及其他消防設施的檢修和維護帶來了困難，并且當平臺著火時不能及時啟動消防泵，進行消防滅火。更重要的一點是不經(jīng)濟。表1方案1的具體分配平臺代號選擇項ABCDEF消

9、防泵（臺）2（主/備）2（主/備）2（主/備）2（主/備）2（主/備）2（主/備）消防水環(huán)路8”8”8”8”8”8”噴淋閥（尺寸）8”8”8”8”8”8”噴頭（數(shù)量）606060606060關斷閥/邏輯控制啟動消防泵，打開噴淋閥，即可實施每個平臺的水消防2.1.2 方案2注水消防同時進行方案方案2是在每一個平臺上不設消防泵，只在FPSOt設一主一備兩臺消防泵供六個平臺使用，在SPMh將消防管線與注水管線連接起來，利用海底注水管線將消防水打到所需區(qū)域。它分三個消防區(qū)考慮，即AB平臺為一個消防區(qū)，DC平臺為一個消防區(qū)，E、F為一個消防區(qū)。A、B平臺的消防不影響B(tài)/C/D/E的正常注水，同樣DC和E

10、、F平臺的消防也不會影響A/B/E/F和A/B/C/D的正常注水。當A平臺起火后關閉A、B平臺上的注水閥，開啟消防泵，打開A平臺的噴淋閥，進行滅火。與此同時，除了與A平臺共用一條注水管線的B平臺外，其他平臺的注水作業(yè)繼續(xù)進行。要使其它平臺的注水正常進行，那么從FPSSJSPM就必須有三條獨立的消防水跨接軟管，這樣才能通過關閉相應的關斷閥，保證注水管線內(nèi)流動是處理好的生產(chǎn)水，否則消防水會進入其他注水管線。缺點是這種方案只考慮了一個平臺著火的情況，當兩個或兩個以上的平臺著火時，因消防水量不夠而無能為力。并且由于消防水管線和注水管線是在SPMh連接，從FPSCijSPM的消防管線用軟管連接，增加了投

11、資。并且由于受SPM規(guī)模的限制，給設計帶來了難度。另外，由于QHD32-6油田的SPM無人值守的，這就給消防系統(tǒng)的檢修和維護帶來了困難，并且當平臺起火時能否及時啟動消防系統(tǒng)還是一個問題，見圖1。表2方案2的具體分配平臺代號選擇項ABCDEFFPSCSPM消防泵（臺）/2（主備）消防水環(huán)路8”8”8”8”8”8”需和FPSOk的消防泵連接噴淋閥（尺寸）8”8”8”8”8”8”噴頭（數(shù)量）606060606060關斷閥32232316跨接軟管及單點通道2套邏輯控制切換關斷閥，啟動消防泵，打開噴淋閥2.1.3 方案3啟消防、停注水方案該方案是消防系統(tǒng)和注水系統(tǒng)共用注水管線，與方案2不同的是消防管線和

12、注水管線連接的地方不是在SPM1上，而是在FPSOlt。ARC、DE、F每兩個平臺共用一條注水管線，當A平臺起火時，將A、B平臺共用的注水閥和A平臺的噴淋閥打開，其他所有閥關閉，這時海底的注水管線將轉化為消防管線，啟動在FPSOt的消防泵，就可以實施A平臺的滅火作業(yè)。與此同時，B、C、DE、F平臺的注水作業(yè)關閉，不能繼續(xù)生產(chǎn)。當B、C、DE、F平臺起火時，其邏輯控制與A平臺起火時的邏輯控制相似。該方案與方案2相比節(jié)省了兩條跨接軟管單點通道，同時保證了消防系統(tǒng)的正常運行。但與方案2一樣的是，消防水量只考慮了一個平臺著火的情況，當兩個或兩個以上的平臺著火時，因消防水量有限而無能為力。并且當一個平臺

13、著火時，必須關閉其他平臺的注水管線，影響了其他平臺的正常生產(chǎn)，見圖2。表3方案3的具體分配平臺代號選擇項ABCDEFFPSOS消防泵/2消防水環(huán)路8”8”8”8”8”8”需和FPSO上的消防泵連接噴淋閥8”8”8”8”8”8”噴頭606060606060關斷閥3223232跨接軟管及SPM!道/1邏輯控制切換關斷閥，啟動消防泵，打開噴淋閥2.1.4 三個方案比較由以上三個方案對比來看，方案1有十二臺消防泵，每臺按150kW計算，估算每臺消防泵20萬，消防泵總價240萬，由于各個平臺為無人駐守平臺，每次消防泵的操作維修費用需要考慮，還有人員的上、下平臺及其他相關費用，這樣計算下來，投資較高，雖然

14、達到規(guī)范要求，但操作不便，維修困難。方案2和方案3的消防泵雖然沒有布置在每一個平臺上，但一主一備的消防泵嚴格執(zhí)行MO覬范，而且MOE上沒有明文規(guī)定消防泵與噴淋閥的距離。關于消防時間，由于注水管線為濕式管線，完全滿足規(guī)范要求。從以上兩點分析，方案2和方案3也滿足規(guī)范要求，但方案2多出兩條跨接軟管，兩個關斷閥，并且增大了SPM的規(guī)模。因此認為方案3是比較合理的消防方案。方案比較(方案2和方案3中有關平臺的注水停止作業(yè)引起的損失費用不包括在內(nèi))的情況見表4。表4方案比較方案技術可行性成本投資%海管消防泵跨接軟管及SPM!道關斷閥方案1易沒有利用海管1200方案2難海管利用率高2222方案3較難海管利

15、用率高21202.2FPSO工藝模塊消防水系統(tǒng)方案及優(yōu)化FPSOk部模塊由下列幾部分組成：動力模塊(POWEMODULE熱站模塊(HEATINGSTATIONMODUDE五個工藝處理模塊(PROCESSTREATMENTMODUDE其中，動力模塊和熱站模塊為安全區(qū)，工藝模塊(五塊)為一級二類D組危險區(qū)，該區(qū)域需有消防水系統(tǒng)保護。五個工藝處理模塊所占的區(qū)域面積為：S=LX_2W(m)=119x34.2+22x5.2=4184.2(m)工藝設備為雙系列，主要的分離器尺寸都在ID4mx16.5T/T以上，這整個區(qū)域設備布置密集，中間沒有任何隔離，一處著火一定會殃及其他各處，因此，一定要設計合理的消防

16、系統(tǒng)，才能解決此問題。消防水方案選擇從技術方面主要考慮下列參數(shù)：1) 流量2) 出口壓力3)消防泵功率2.1.1 方案1五個區(qū)域統(tǒng)一考慮工藝模塊在船體(HULL上部,消防水由布置在船體上的消防泵供給。消防水量的計算如表5。表5消防水量計算火區(qū)保護區(qū)域火區(qū)設備面積(m2)水量3(m/hr)備注FZ009工藝模塊m363.5244.8FZ010工藝模塊n327.5220.4FZ011工藝模塊I812.4547.0FZ012工藝模塊V421.7284.0FZ013工藝模塊315.8212.6所需消防水量五個區(qū)域總和為1508.8m3/hr。該方案使消防成為油田上耗電量的大用戶。從電站的配置方面難以接

17、受，而且大區(qū)域考慮火區(qū)，難以一次性事故一次消除。專家審查意見：如此密集的布置危險性較大。2.1.2 方案2與相鄰區(qū)域同時噴灑五個區(qū)域從整體上難以分開，中間加防火墻強行分開也不現(xiàn)實。那么一處火災必定會殃及相鄰區(qū)域。因此提出相鄰區(qū)域就近防護，即當模塊1處發(fā)生火災時，模塊2處也實施噴淋，模塊2處發(fā)生火災時，模塊1處和模塊3處也同時噴淋，以此類推進行消防保護。相鄰區(qū)域噴灑消防水量需求計算如表6。表6相鄰區(qū)域噴灑消防水量需求計算火區(qū)保護區(qū)域需被保護設備.一一2面積（m）FZ009工2模塊（出+n+W）1006.8FZ010工2模塊（I+n+m）1503.4FZ011工2模塊（I+n）1139.9FZ01

18、2工2模塊（出+w+v）1101FZ013工2模塊（V+iv）737.5從上表計算得出，最大區(qū)域所需消防水量為：1012.2m3/hr。和方案1比較水量有一定的減少，但減少程度不大，仍然超過配置電量，噴淋閥需要5個，分成五個區(qū)域，在這種前提下，促使方案3的形成。2.1.3 方案3加水幕分成單個區(qū)域從方案2得出下列邏輯，既然是分成五個區(qū)域，何不就每一個模塊成一個單獨的區(qū)域，中間加水幕系統(tǒng)。1) 水幕是一種成熟的技術，在建筑設施中常?？紤]。它的含義是在需要加防火墻隔開，而現(xiàn)實無法實現(xiàn)時可使用水幕系統(tǒng)進行分隔如舞臺。2) 陸地油田上的輸油碼頭加水幕系統(tǒng)。3) 埋北油田上的輸油臂用水幕系統(tǒng)隔開。根據(jù)已有的經(jīng)驗并參考相應的規(guī)范，這樣的設計是允許的。方案3所需消防水量計算如表7。表7方案3所需消防水量計算火區(qū)保護區(qū)域需被保護設備面積(m2)FZ009工2模塊出363.5FZ010工2模塊n327.5FZ011上2模塊I812.4FZ012工2模塊v421.7FZ013工2模塊W