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(wú)人駐守平臺(tái)的不斷增加，根據(jù)油田設(shè)施的特點(diǎn)，通過(guò)海水注水管線進(jìn)行消防的方案也隨即產(chǎn)生，SZ36-J區(qū)SZ36-1二期工程項(xiàng)目都采用了這種方式進(jìn)行消防。在QHD32-6項(xiàng)目基本設(shè)計(jì)后期，我們針對(duì)油田特點(diǎn)，對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化比較，旨在選出一種比較適合多平臺(tái)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(guān)鍵詞：消防水方案優(yōu)化WHPFPSOKeywords:firewaterschemeoptimization1概述QHD32-6ft田是由中外合資開(kāi)發(fā)，中方為作業(yè)者的大油田，年產(chǎn)原油四百萬(wàn)噸，油田位于我國(guó)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(tái)，一艘浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置（FPSO），一座單點(diǎn)系泊（SPM,6條從SPME各井口平臺(tái)白海底

4、電纜，6條各個(gè)井口平臺(tái)的海底集輸管線，6條至各個(gè)井口平臺(tái)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(jì)劃兩年三階段依次進(jìn)行投產(chǎn)：一期，井口平臺(tái)A、B、SPMFPSCM相應(yīng)的海底管線和電纜；二期，井口平臺(tái)C、D及相應(yīng)的海底管線和電纜；三期，井口平臺(tái)E、F及相應(yīng)的海底管線和電纜；為了確保油田順利投產(chǎn)，油田在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、鉆井、完井生產(chǎn)等各個(gè)階段的危險(xiǎn)性分析都十分重要。合理采用風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，減低風(fēng)險(xiǎn)概率是油田設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。安全、消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化正是保證QHD32-6tt田安全可靠生產(chǎn)、保證油田低風(fēng)險(xiǎn)、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(shè)計(jì)開(kāi)始啟動(dòng)。首先要考慮消防方案，之后就是對(duì)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(dòng)力再到具體消防設(shè)施的選擇會(huì)有不同的形式。海上油田消防系統(tǒng)的選擇更受到動(dòng)力、空間、結(jié)構(gòu)等各方面因素的限制，到目前為止還沒(méi)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(duì)消防水方案進(jìn)行優(yōu)化。消防水方案的選擇關(guān)系到全油田的安全，一個(gè)好的消防水方案一定是可操作性強(qiáng)，技術(shù)性能滿足規(guī)范要求，經(jīng)濟(jì)性好，又能夠防患于未然，將火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)

6、，并能在火災(zāi)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(dòng)防范類(lèi)型，即在接到消防信號(hào)后在最短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)消防系統(tǒng)，從而對(duì)該區(qū)域?qū)嵤┫来胧唇档驮O(shè)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(tái)及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是：以預(yù)防為主，在平臺(tái)上各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮到可能發(fā)生的各種緊急情況，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全措施。2.1平臺(tái)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(tái)，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(tái)B產(chǎn)出的生產(chǎn)流體經(jīng)過(guò)多相流量計(jì)計(jì)量后輸往井口平臺(tái)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(diǎn)系泊裝置（SPM,在SPMt來(lái)自井口平臺(tái)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(chǔ)油裝置（FPSO進(jìn)行處理。井口平臺(tái)C、E的流程與平臺(tái)B的流程相同，井口平臺(tái)D、F的流程與平臺(tái)A的流程相同。平臺(tái)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(guò)跨接軟管到SPM然后通過(guò)相應(yīng)的海管到達(dá)每一個(gè)平臺(tái)。2.1.1 方案1常規(guī)消防方案在QHD326由田的基本設(shè)計(jì)初期，曾經(jīng)考慮按常規(guī)消防方案執(zhí)行，即在每個(gè)井口平臺(tái)上都設(shè)有一套獨(dú)立的消防水系統(tǒng)。在A、B、C、D、E、F平臺(tái)上均配備兩（主/備）臺(tái)消防泵，每臺(tái)消防泵提供此平臺(tái)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(guò)濾器、消防環(huán)路、噴

8、淋閥、噴頭以及其他的消防設(shè)施組成。當(dāng)平臺(tái)起火時(shí)直接啟動(dòng)該平臺(tái)的消防泵，抽取海水，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾處理后，消防滅火。這種方案是一個(gè)嚴(yán)格執(zhí)行MO曲范的方案。此種消防方案沒(méi)有什么技術(shù)難點(diǎn)，簡(jiǎn)單易行。當(dāng)一個(gè)平臺(tái)著火后，其他平臺(tái)的生產(chǎn)不受影響。并且無(wú)論幾個(gè)平臺(tái)同時(shí)著火，都可以同時(shí)進(jìn)行滅火，沒(méi)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(tái)都為無(wú)人駐守平臺(tái)，這就給消防泵、消防管線以及其他消防設(shè)施的檢修和維護(hù)帶來(lái)了困難，并且當(dāng)平臺(tái)著火時(shí)不能及時(shí)啟動(dòng)消防泵，進(jìn)行消防滅火。更重要的一點(diǎn)是不經(jīng)濟(jì)。表1方案1的具體分配平臺(tái)代號(hào)選擇項(xiàng)ABCDEF消

9、防泵（臺(tái)）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(guān)斷閥/邏輯控制啟動(dòng)消防泵，打開(kāi)噴淋閥，即可實(shí)施每個(gè)平臺(tái)的水消防2.1.2 方案2注水消防同時(shí)進(jìn)行方案方案2是在每一個(gè)平臺(tái)上不設(shè)消防泵，只在FPSOt設(shè)一主一備兩臺(tái)消防泵供六個(gè)平臺(tái)使用，在SPMh將消防管線與注水管線連接起來(lái)，利用海底注水管線將消防水打到所需區(qū)域。它分三個(gè)消防區(qū)考慮，即AB平臺(tái)為一個(gè)消防區(qū)，DC平臺(tái)為一個(gè)消防區(qū)，E、F為一個(gè)消防區(qū)。A、B平臺(tái)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(tái)的消防也不會(huì)影響A/B/E/F和A/B/C/D的正常注水。當(dāng)A平臺(tái)起火后關(guān)閉A、B平臺(tái)上的注水閥，開(kāi)啟消防泵，打開(kāi)A平臺(tái)的噴淋閥，進(jìn)行滅火。與此同時(shí)，除了與A平臺(tái)共用一條注水管線的B平臺(tái)外，其他平臺(tái)的注水作業(yè)繼續(xù)進(jìn)行。要使其它平臺(tái)的注水正常進(jìn)行，那么從FPSSJSPM就必須有三條獨(dú)立的消防水跨接軟管，這樣才能通過(guò)關(guān)閉相應(yīng)的關(guān)斷閥，保證注水管線內(nèi)流動(dòng)是處理好的生產(chǎn)水，否則消防水會(huì)進(jìn)入其他注水管線。缺點(diǎn)是這種方案只考慮了一個(gè)平臺(tái)著火的情況，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的平臺(tái)著火時(shí)，因消防水量不夠而無(wú)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(shè)計(jì)帶來(lái)了難度。另外，由于QHD32-6油田的SPM無(wú)人值守的，這就給消防系統(tǒng)的檢修和維護(hù)帶來(lái)了困難，并且當(dāng)平臺(tái)起火時(shí)能否及時(shí)啟動(dòng)消防系統(tǒng)還是一個(gè)問(wèn)題，見(jiàn)圖1。表2方案2的具體分配平臺(tái)代號(hào)選擇項(xiàng)ABCDEFFPSCSPM消防泵（臺(tái)）/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(guān)斷閥32232316跨接軟管及單點(diǎn)通道2套邏輯控制切換關(guān)斷閥，啟動(dòng)消防泵，打開(kāi)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?jī)蓚€(gè)平臺(tái)共用一條注水管線，當(dāng)A平臺(tái)起火時(shí)，將A、B平臺(tái)共用的注水閥和A平臺(tái)的噴淋閥打開(kāi)，其他所有閥關(guān)閉，這時(shí)海底的注水管線將轉(zhuǎn)化為消防管線，啟動(dòng)在FPSOt的消防泵，就可以實(shí)施A平臺(tái)的滅火作業(yè)。與此同時(shí)，B、C、DE、F平臺(tái)的注水作業(yè)關(guān)閉，不能繼續(xù)生產(chǎn)。當(dāng)B、C、DE、F平臺(tái)起火時(shí)，其邏輯控制與A平臺(tái)起火時(shí)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(diǎn)通道，同時(shí)保證了消防系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但與方案2一樣的是，消防水量只考慮了一個(gè)平臺(tái)著火的情況，當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的平臺(tái)著火時(shí)，因消防水量有限而無(wú)能為力。并且當(dāng)一個(gè)平臺(tái)

13、著火時(shí)，必須關(guān)閉其他平臺(tái)的注水管線，影響了其他平臺(tái)的正常生產(chǎn)，見(jiàn)圖2。表3方案3的具體分配平臺(tái)代號(hào)選擇項(xiàng)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(guān)斷閥3223232跨接軟管及SPM!道/1邏輯控制切換關(guān)斷閥，啟動(dòng)消防泵，打開(kāi)噴淋閥2.1.4 三個(gè)方案比較由以上三個(gè)方案對(duì)比來(lái)看，方案1有十二臺(tái)消防泵，每臺(tái)按150kW計(jì)算，估算每臺(tái)消防泵20萬(wàn)，消防泵總價(jià)240萬(wàn)，由于各個(gè)平臺(tái)為無(wú)人駐守平臺(tái)，每次消防泵的操作維修費(fèi)用需要考慮，還有人員的上、下平臺(tái)及其他相關(guān)費(fèi)用，這樣計(jì)算下來(lái)，投資較高，雖然

14、達(dá)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(méi)有布置在每一個(gè)平臺(tái)上，但一主一備的消防泵嚴(yán)格執(zhí)行MO覬范，而且MOE上沒(méi)有明文規(guī)定消防泵與噴淋閥的距離。關(guān)于消防時(shí)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(diǎn)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(gè)關(guān)斷閥，并且增大了SPM的規(guī)模。因此認(rèn)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(guān)平臺(tái)的注水停止作業(yè)引起的損失費(fèi)用不包括在內(nèi))的情況見(jiàn)表4。表4方案比較方案技術(shù)可行性成本投資%海管消防泵跨接軟管及SPM!道關(guān)斷閥方案1易沒(méi)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(dòng)力模塊(POWEMODULE熱站模塊(HEATINGSTATIONMODUDE五個(gè)工藝處理模塊(PROCESSTREATMENTMODUDE其中，動(dòng)力模塊和熱站模塊為安全區(qū)，工藝模塊(五塊)為一級(jí)二類(lèi)D組危險(xiǎn)區(qū)，該區(qū)域需有消防水系統(tǒng)保護(hù)。五個(gè)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(shè)備為雙系列，主要的分離器尺寸都在ID4mx16.5T/T以上，這整個(gè)區(qū)域設(shè)備布置密集，中間沒(méi)有任何隔離，一處著火一定會(huì)殃及其他各處，因此，一定要設(shè)計(jì)合理的消防

16、系統(tǒng)，才能解決此問(wèn)題。消防水方案選擇從技術(shù)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(gè)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(jì)算如表5。表5消防水量計(jì)算火區(qū)保護(hù)區(qū)域火區(qū)設(shè)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(gè)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(jiàn)：如此密集的布置危險(xiǎn)性較大。2.1.2 方案2與相鄰區(qū)域同時(shí)噴灑五個(gè)區(qū)域從整體上難以分開(kāi)，中間加防火墻強(qiáng)行分開(kāi)也不現(xiàn)實(shí)。那么一處火災(zāi)必定會(huì)殃及相鄰區(qū)域。因此提出相鄰區(qū)域就近防護(hù)，即當(dāng)模塊1處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，模塊2處也實(shí)施噴淋，模塊2處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，模塊1處和模塊3處也同時(shí)噴淋，以此類(lèi)推進(jìn)行消防保護(hù)。相鄰區(qū)域噴灑消防水量需求計(jì)算如表6。表6相鄰區(qū)域噴灑消防水量需求計(jì)算火區(qū)保護(hù)區(qū)域需被保護(hù)設(shè)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(jì)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(guò)配置電量，噴淋閥需要5個(gè)，分成五個(gè)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(gè)區(qū)域從方案2得出下列邏輯，既然是分成五個(gè)區(qū)域，何不就每一個(gè)模塊成一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，中間加水幕系統(tǒng)。1) 水幕是一種成熟的技術(shù)，在建筑設(shè)施中常?？紤]。它的含義是在需要加防火墻隔開(kāi)，而現(xiàn)實(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)可使用水幕系統(tǒng)進(jìn)行分隔如舞臺(tái)。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(kāi)。根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)并參考相應(yīng)的規(guī)范，這樣的設(shè)計(jì)是允許的。方案3所需消防水量計(jì)算如表7。表7方案3所需消防水量計(jì)算火區(qū)保護(hù)區(qū)域需被保護(hù)設(shè)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