logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

更小、更輕、更普適 海底壓縮系統日新月異

更小、更輕、更普適 海底壓縮系統日新月異

在Statoil的Aasgard油田領域開創海底氣體壓縮技術不到18個月之后,該系統的工程師準備推出第二代版本,該版本體積更小,但壓縮容量和效果相同。

作者 | Russell McCulley
編譯 | 于曉林

人們喜歡將挪威海Aasgard油田的海底壓縮系統性能與鐘表的可靠性能進行比較。

“我們可以非常自豪地說,Aasgard海底壓縮系統像瑞士手表一樣運行,正如我們所說的那樣,”Aker Solutions公司的Knut Nyborg表示,呼應了Aker和Statoil公司員工發表的公眾言論,“我們非常高興地看到,自2015年9月啟動以來,我們的系統保持了接近100%的工作運行規律性?!?/span>

該設備僅運行幾個星期后,Aker Solutions公司和德國壓縮機制造商MAN Diesel&Turbo公司就開始研究第二代產品,通過借鑒他們在Aasgard合作過程中獲得的經驗教訓,來推動該技術的發展(OneSubsea提供的用于濕氣壓縮的海底壓縮系統于2015年10月在Statoil的Gullfaks South油田開始啟用)。

該技術的倡導者說,鑒于該技術的實施,石油行業獲益良多。如果壓縮位置位于井附近的海底,則會使得采收率顯著提高。挪威國家石油公司表示,該技術將Aasgard的Midgard油藏的采收率從67%提高到了87%,Mikkel油藏的采收率從59%提高到了84%。

雖然海底為壓縮設備提供了大量空間,但縮小海底壓縮設備的尺寸還是有諸多益處的。組成Aasgard海底壓縮設備的模塊,每個都是由MAN Diesel&Turbo公司的11.5MW高速、無油集成電機(HOFIM)壓縮機單元驅動,安裝在一個20米高的模板結構中,占地面面積為75米×45米,總重量約4800噸。為保證運營商的進度和系統的正常功能,這個尺寸十分必要,Nyborg說。

Aasgard“是一個計劃驅動的項目”,涉及許多個行業第一和幾個技術資格認證?!斑@使得這項工作一旦開始進行,就很難實施下去??赡茉谌蘸螽斈慊叵肫饋?,你會發現現實中改進比想象當中更多。但我不認為我們就可以在項目期間有所保留,因為絕不容許失敗。它必須從第一次安裝到正常操作過程中都要做到順利運行,“Nyborg說。

挪威國家石油公司就這個戰略達成了協議,Nyborg堅持認為,該戰略是正確無誤的?!斑@是我們完成目標唯一的選擇,該系統安全可靠。通過測試、調試、啟動和連續操作,該系統一直保持著良好的工作狀態?!?/span>

尺寸縮減

Aasgard團隊早就認識到,第一個系統的一些要求在之后的安裝中可能不再需要了。為了挑戰一些要求并提出改進建議,工程師在整個項目中做了詳細的記錄,并編制了一份被Nyborg命名為“改進機會”的清單。

“在該項目中,我們必須確定可能遇到的挑戰,日后一起去解決。并沒有像海底壓縮百科全書或行業標準這樣的東西。所以我們必須找出所有潛在的難題,并找到解決方案?!?/span>

“在項目實施期間我們發現,如果你有足夠時間,你就能進行改進。在下一個項目中,這些改進就可能會是降低成本,減小尺寸和重量。因此,我們指導工程師去發現改進機會,因而我們創建了一個改進機會紀錄,從而他們可以紀錄下經驗教訓以及他們想要改善的部分?!?/span>

Aker和MAN Diesel&Turbo公司的工程師利用該紀錄清單為簡化海底壓縮系統概念打下基礎,這些公司表示簡化后的海底壓縮系統的尺寸和重量將不到第一個系統的一半,從而顯著降低安裝成本。同時,第二代海底壓縮系統具有與第一代完全相同的功能,Nyborg說。

“我們的重點是我們所謂的無風險優化。對于那些頂尖工程師來說,這是他們做決策的一個明確指標。這意味著你可以明確的說,優化后的系統與當前運行的系統具有相同的性能。通過不帶任何風險的改進,并保留Aasgard的所有功能,我們能夠創建一個適合新項目的優化系統?!?/span>

新配置適合所有在標準四口生產井平臺的壓縮系統模塊,因而,這樣就不需要再部署一個用于安裝的重型提升船只。

該設計將每個機組的模塊數量從13個減少到7個,大大簡化了水合物預防系統,優化了處理管道,并使用Aker Solutions的新型Vectus控制系統及兼容電力促動器的SIS2,將每個機組的跳線數量從155個減少到50多個。

成熟技術

MAN Diesel&Turbo石油和天然氣上游主管Basil Zweifel說,在海底系統中心安裝的壓縮機是一個長達十年的項目。

“最大的挑戰是使內部部件足夠堅固,能夠處理井內液氣流,”他說。目前在現場有100多臺采用MAN公司HOFIM技術的壓縮機?!暗撬麄冎械拇蠖鄶刀加糜诠艿罋鈮嚎s,而管道氣既干凈又干燥。

HOFIM壓縮機系統使用高速感應電機和主動磁軸承,減少了干氣密封件,潤滑油系統和齒輪箱等組件的使用。系統變得更簡單,因此更可靠,Zweifel說。

Zweifel 還說道:“如果沒有這個系統,你會有一個好的起點。當你開始設計,就會涉及質量保證,設計穩健性,以及通過減少不需要的組件來簡化系統。為了確保其可用性和可靠性,我們在Aasgard上花了很多精力。

雖然第二代海底壓縮系統將比Aasgard體積更小、部件更少,但壓縮機本身保持不變,Zweifel 說。

“原則上,我們不想將壓縮機做很大改變。我們將采用來自Aasgard的成熟技術,主要變化是關于接口的優化以及海底HOFIM壓縮機與井下氣體系統的集成。

自從Aasgard的壓縮系統投入使用后,MAN就為采油平臺系統提供了類似的HOFIM壓縮機單元?!拌b于處理水面以上氣體的需求,我們開發的海底壓縮技術也已被應用于水面項目。

到目前為止,應用結果都令人鼓舞,他說?!拔覀冊絹碓蕉嗟亓私獾綑C器在處理質量較差氣體方面的效果以及不同氣體組成對機器性能方面的影響。這種了解不是來自于實驗室,而是來自實際作業,有了深入了解才能為提高氣體壓縮能力提供基礎。因此,我們對該機器的實際工作能力很有信心?!?/span>

簡單優化

Aker與MAN合作優化了新壓縮機系統的電源。電力分配會增加成本,特別是那些長期開發階段中的高壓海底電纜。

“我們一直在尋找一些簡單的改進方法,”Nyborg說。例如,Aasgard系統的原始計劃要求所有模塊一次性安裝在箱式基架上。然而,重型貨運承包商卻要逐個提起模塊。Aker在第二代的概念中保留了獨立提升模塊的功能,從而每個機組就不再需要400噸基架。

同樣,Aasgard項目要求每個單獨的模塊,泵、壓縮機、分離器等應該是獨立的。通過消除這一要求,工程師能夠將模塊進行分組,并將每個機組所需數量減少了一半。

“這些變化都不會對系統功能產生任何負面影響,”Nyborg說?!鞍褑为毜哪K都聚集在一起后,系統的效果會更好,因為系統的管道和連接器等數量會變少?!斑@將反過來減少壓降,簡化安裝和干預操作,他補充說。

Nyborg說,目前,第三代海底壓縮系統工作也已開始啟動,第三代海底壓縮系統即高容量壓縮系統,通過進一步拆除海底泵及電源來簡化結構。

“作為主要的泵供應商,這可能看起來有點奇怪,但進一步開發海底壓縮系統的第三步就是去除泵,并將氣體和任何從井中出來的物質直接導入壓縮機。

然而,目前,Aker Solutions公司認為,海底壓縮和優化設計的應用實例將激發挪威和其它地區以外的更多項目。

“我們已經設法與第二代相結合,將尺寸減小了50%,并降低了成本,”Nyborg說?!拔覀円呀浤軌驅⒔M件的復雜性和數量減少約50%。這使得整體應用效果更好。該系統工作良好,體積更小,重量更輕,更便宜。由于不需要重型起重船,該系統可以安裝在世界上任何地方?!?/span>

他繼續說道:“世界上有很多大到中等類型的氣田,并且當儲層壓力開始耗盡時,通常需要壓縮。越接近井,壓縮開發效果更好。海底壓縮可以減少二氧化碳,減少環境足跡,如果沒有平臺,該系統將更安全?!?/span>

英文原文請點擊 (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色