海洋石油平台管道系统设计分析

海洋石油平台管道系统设计分析

赵鹏程

天津麦道科技有限公司天津300457

摘要：海洋石油平台总体设计的一项重要工作就是管道系统设计，其中平台管道布置设计、支架设计和应力分析是管道系统设计中的三项重要内容。本文结合海洋石油平台总体设计要求，分析了平台管道布置设计、支架设计和应力分析的原则、要求及其联系，可为今后海洋石油平台管道系统设计提供参考。

关键词：海洋石油平台；管道系统；设计

1海洋石油平台管道布置设计

1.1管道布置设计的基本原则

管道布置设计遵循的设计原则主要包括以下几个方面：（1）合规合理性：海洋石油平台的管道布置设计应符合项目所在国的相关法律法规、标准规范的要求以及工艺要求；（2）安全性：在管道布置设计时应考虑其安全性，如：人员通行处，管道底部的净高不宜小于2.2m；法兰的位置应避免处于人行通道和机泵上方；高温管道应布置在远离操作人员工作之处，该要求如果做不到，那么，管道应当进行隔热处理；再如：凡有可能以不安全姿势操作阀门的位置，或者有危险的地方，都不能安装阀门等；（3）操作维修性：管道布置应不妨碍设备、机泵和自控仪表的操作和维修，在管道布置设计前，对有关设备、机泵和自控仪表的操作维修特点应有足够了解，以便留出足够的空间；（4）可接近性：管道系统上的部件如手动操作阀、仪表等应位于操作人员容易接近之处，如公用站和消防软管站的位置应尽量靠近平台边缘；对于有压力表、流量计等示数仪表的管道，应把阀门配置在能看到压力表、流量计之处，以便操作人员接近操作；（5）美观性：管道布置应整齐有序、横平竖直，成组成排，便于支撑等；（6）经济性：在遵循上述原则的同时，应尽可能以最经济的管子、管件数量进行管道布置设计，如在保证管道柔性及管道对设备管嘴的作用力和力矩不超出允许值的情况下，用最短的长度、最少的管件连接起来，尽量减少焊缝等。

1.2管道布局

对管道进行布局的分析和判断，加强管道在海洋平台石油运输的影响。主要的工作如以下几方面。1）网络预布局：根据不同行业的不同数据进行综合性分析，以确定相关的网络方向的变化，例如，设备在设计过程中必须综合考虑更多的问题，在应用中尽可能地避免出现错误。在制造过程中加强设计变更设计。2）单体的布局，例如，控制阀组的管道布置、主要管道布置和泵的管路等。在设置过程中需要考虑不同的因素，满足制备的空间操作和技术要求，在这个过程中，海洋平台石油运输管道布局问题要及时处理。3）管道设计中，要注意单体的排列，排列时所需的压力要作为管道设计的一部分进行分析，而且根据经验，判断部分管道的特性。如果发现问题需要及时反馈和解决，从而保证管道在设计前期得到一个合理的安排。4）压缩机在进行热应力分析之前，必须进行在入口处的检测，并且管道弯头不直接与压缩机连接，在管道入口处采取一定的措施，进行管道附近的入口过滤器的安装，防止杂物进入压缩机。5）流形的设计主要是在保留管道之间的平台接口的多样性，增加长输管道度的数量，避免短管道的出现，也便于操作和维护。

2管道支架设计

2.1管道支架设置

石油化工管道设计中管道支架设置是非常重要的内容，对于管道设计质量有着重要影响，一旦管道支架设置出现问题，不但会影响管道接下来的使用，还会给企业带来一定程度上的损失，这就需要工作人员从几个方面进行操作：其一，工作人员要沿着塔铺设管线进行设计，逐渐形成一个支架，确保支架有着较高的承载力，这样不但能够承载管道上的重量，还能提高管道运行效率。其二，在对管道支架进行设计时，工作人员要尽可能不使用弹簧架，一方面由于弹簧架的成本较高，需要花费较多的成本，另一方面是整个操作过程较为繁琐，对于施工人员的要求较高。其三，在相同的管道工作人员不要设置较多的吊架，工作人员要根据管道实际情况合理设置吊架，充分发挥吊架的作用，从而达到支撑管道的目的。此外，工作人员还要加强对材料的重视，根据企业实际情况选择合适的管道材料，提高管道运行的安全性，这样不但能够避免管道在运行过程中出现故障，还能为企业带来更多的经济效益。

2.2支架形式选择

海洋石油平台管道的支架形式主要包括以下几点：（1）弹簧支架：弹簧支架一般安装在有垂直膨胀伸缩而无横向膨胀伸缩之处，安装时必须保证弹簧能自由伸缩；（2）弹簧吊架：弹簧吊架一般安装在垂直膨胀的横向、纵向均有伸缩处，吊架安装时，应偏向膨胀方向相反的一边；（3）带底座的弯管支架：底座L型支架专门用于支撑管道系统垂直方向荷载；（4）导向支架或管卡：导向支架或管卡使管子沿轴向移动；（5）限位器：限位器是避免、阻碍或限制管道因热力自由移动的器件；（6）固定支架：固定支架一般是一刚性限制结构，用以保证管道在三个座标轴线方向上，既不直接也不旋转移动；（7）管支托：管支托是焊接在工作管道上的一段管子或钢腿，用以支撑管道。

3海洋石油平台工艺管线防腐设计

海上平台设施的重要组成部分就是海上平台工艺管线，因所处环境因素、流体介质的不同，海洋石油平台工艺管线出现的腐蚀情况复杂多变，因腐蚀造成的后果严重程度大小不一，一旦海洋石油平台工艺管线因腐蚀失效出现严重的油气泄漏，进而引发火灾、爆炸或对设施所在的海洋环境造成严重的生态破坏，将严重影响海上石油平台设施的生产和安全。我国海上石油气的大力开发至今已将近四十年，随着对海上石油平台设施防腐研究的不断深入以及从国外先后引进了多种先进的防腐技术和工艺设备，海洋石油平台工艺管线的防腐技术得到了充分的发展和提高。

4管道压力设计与试验

4.1管道压力设计

进行平台安装时，要确定开放入口方向，远离液位的位置，并尽可能在液体间保持距离，液面应不低于安装标准，同时工作人员需要考虑到管道安装的安全性；严控管道安装技术的要求，而且不能影响换热器的安装以及修理；压力容器的管道布置应考虑流体流动的情况，必须有一定的坡度，再与水泵相连接的位置连通，应在泵附近设计。

4.2管道压力试验

管道压力试验包括水压试验和气压试验；一般不推荐气压试验，设计压力大于0.6MPa的管道，原则上禁止使用气体介质进行压力试验。水压试验时试验压力应为设计压力的1.5倍，且试验压力不小于0.69MPa。气压试验压力为设计压力的1.1倍（除二氧化碳、消防水系统管线外）。压力试验的目的是确认管线系统是否具有足够的安全强度以承受静压和确认接头是否泄漏，压力试验前管线必须仔细检查。压力试验时要仔细检查管线的运行情况以及是否泄漏。所有要试压的管线的焊缝不能涂油漆；开排管线，放空管线，排水管线等常压管线一般不要求做压力试验，但必须做泄漏试验或工作介质试验。试验后修改的管线，应再用原来的试验压力和介质重新做压力试验。所有以前未经试验的管线，要在现场作试验。

结语

综上所述，我们得知，海洋石油平台管道设计要考虑的因素很多，这些因素可以在平台上或多或少地影响管道的设计，规划应以安全、功能、经济、美观为标准，而且能够轻松构建，以确保随后的检查和维护。在管道系统中，使用特殊管道布置方法，是在具体的设计中应该考虑的，从而确保海洋石油平台管道布置设计的满意度。

参考文献：

[1]陈国明，方华灿，黄东升.近海石油钢结构疲劳可靠性研究进展回顾[J].中国海洋平台，1994（z1）：202-207.

[2]王继耕.试论海上石油平台改造工程[J].中国石油和化工标准与质量，2014，（6）：255-256.

[3]唐永进.压力管道应力分析[M].北京：中国石化出版社，2009.