余丹 杜奕恒 袁圓 童國斌 李雅智

摘 ?要：采氣平臺(tái)在日常鉆井作業(yè)生產(chǎn)中，MRU每日廢鹽生產(chǎn)量非常大，鹽罐廢鹽處理是否及時(shí)高效的清理，直接影響氣田經(jīng)濟(jì)效益。在可燃爆炸性氣體可能產(chǎn)生的作業(yè)環(huán)境區(qū)域，現(xiàn)有的人工采用手動(dòng)方式拖拉鹽罐效率低而且存在安全隱患。如果鹽罐采用機(jī)械式拖拉，即運(yùn)用機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)原理進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，將大大地提高生產(chǎn)作業(yè)效率和操作安全性。

關(guān)鍵詞：MRU;鹽罐拖拉;電動(dòng)絞車;防爆;安全

中圖分類號(hào)：TU262.2 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-8937（2015）02-0013-02

隨著海洋石油深水開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，乙二醇的回收和脫鹽作為深水油氣田開發(fā)流動(dòng)性保障的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，已在一些油氣田中得到了應(yīng)用。

乙二醇回收脫鹽系統(tǒng)（MRU）是一項(xiàng)復(fù)雜的大型工藝模塊，是深水氣田開發(fā)防止水合物生成，保證水下產(chǎn)出流體順利輸送上岸的重要的保障性設(shè)施。其運(yùn)轉(zhuǎn)是否良好，可靠程度及自動(dòng)化程度等，直接影響水下生產(chǎn)設(shè)施的開發(fā)和經(jīng)濟(jì)效益。

1 ?鹽罐機(jī)械拖拉設(shè)計(jì)方案背景

1.1 ?MRU傳統(tǒng)脫鹽再生技術(shù)描述

乙二醇（MEG）作為水合物抑制劑，在井口節(jié)流前注入海底管道，并在海上平臺(tái)的三相分離器中被分離出來，分離后的溶液成為MEG富液，之后進(jìn)入再生系統(tǒng)，再生后的溶液成為MEG貧液，被重新注入井口，作為防止水合物生成的抑制劑，循環(huán)利用。

南海某深水天然氣番禺采氣平臺(tái)采用MRU傳統(tǒng)脫鹽再生法，將富液中的水分脫除，同時(shí)將鹽分和不會(huì)揮發(fā)雜質(zhì)去除。

1.2 ?鹽罐拖拉設(shè)計(jì)系統(tǒng)組成

鹽罐安裝在采氣平臺(tái)生產(chǎn)模塊第三層甲板面（海拔58.3 m）。平臺(tái)左右舷甲板吊機(jī)在鹽罐被吊運(yùn)清理前，必須通過電動(dòng)絞車先將其拖拉出來;在鹽罐被吊運(yùn)清理后，必須通過電動(dòng)絞車再將其拉回復(fù)位。

整套鹽罐拖拉系統(tǒng)中，包含鹽罐裝載車（帶手動(dòng)棘輪剎車）、小車導(dǎo)軌、防撞碰墊、滑輪組、鋼絲繩及船用卸扣等。

鹽罐安裝在裝載車上，船用卸扣栓接鹽罐和鋼絲繩，電動(dòng)絞車通過出繩和收繩帶動(dòng)鹽罐裝載車在小車導(dǎo)軌上滾動(dòng)拉出和復(fù)位。

另外，鹽罐裝載車底部需要布置一套數(shù)顯稱重裝置，用于監(jiān)測鹽罐滿載工況下的總重量。

2 ?機(jī)械拖拉系統(tǒng)主要構(gòu)件設(shè)計(jì)選型

2.1 ?絞 ?車

鹽罐安裝在露天危險(xiǎn)區(qū)域，區(qū)域等級(jí)為Class I Zone 2 Group IIA，因此我們選用防爆電機(jī)，防爆等級(jí)EXdII CT4，電氣防護(hù)等級(jí)IP56。鹽罐最大運(yùn)行速度2.2～3.7 m/min，我們選用大減速比低轉(zhuǎn)速電動(dòng)絞車。

電動(dòng)絞車的使用功能在此也能叫做卷揚(yáng)機(jī)，起到水平拖拉鹽罐的作用。

鹽罐空載狀態(tài)下，負(fù)荷為2 353 kg;滿載狀態(tài)下，負(fù)荷為11 953 kg。

結(jié)合底部拖拉小車自重，鹽罐空載狀態(tài)的整體最大重量約2.5 t（25 kN），鹽罐滿載狀態(tài)的整體最大重量約12 t（120 kN）。由于鹽罐是通過絞車?yán)瓌?dòng)拖車，在鋼軌上滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查詢：鋼制車輪與鋼軌的滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.05～0.1。

鹽罐滿載狀態(tài)下的重量G=120 kN;

摩擦系數(shù)取最大fa=0.1;

電動(dòng)絞車工作載荷：

Q=K1×K2×fa×G;

K1是動(dòng)載荷參數(shù)，一般K1=1.1;

K2是不均勻載荷參數(shù)，一般K2=1.1～1.25。

由以上公式可得：

Qmax=1.1×1.25×0.1×25=3.48 kN（鹽罐空載時(shí)）

Qmax=1.1×1.25×0.1×120=16.5 kN（鹽罐滿載時(shí)）

結(jié)合現(xiàn)場鹽罐拖拉過程的分力損失、絞車工作效率及現(xiàn)場實(shí)際情況分析，我們選擇工作載荷35 kN（SWL=3.5 t）的電動(dòng)絞車。

2.2 ?鋼絲繩

鋼絲繩采用多股鋼絲繩，由多個(gè)繩股圍繞一根繩芯捻制而成。結(jié)合鋼絲繩做滑輪組跑繩的安全系數(shù)K=5。

鋼絲繩的破斷拉力

P=許用拉力Q×安全系數(shù)

K=30×5=150 kN（鹽罐滿載時(shí)）

參考《GB/T 20118-2006一般用途鋼絲繩》標(biāo)準(zhǔn)中，鹽罐滿載拉出選用纖維芯鋼絲繩（6×37 S+FC，繩股為1+6+15+15結(jié)構(gòu)，直徑為φ18 mm），性能較好;鹽罐空載復(fù)位時(shí)，連接鋼絲繩選用纖維芯鋼絲繩（6×37 S+FC，繩股為1+6+15+15結(jié)構(gòu)，直徑為φ12 mm），性能較好。

2.3 ?滑輪組

針對(duì)鋼絲繩的選型直徑，結(jié)合《JB/T 9005.8-1999起重機(jī)用鑄造滑輪型式、尺寸、輪轂和軸承尺寸》和《GB/T 27546-2011 起重機(jī)械、滑輪》標(biāo)準(zhǔn)，我們選用帶雙NJ209型圓柱滾子滾動(dòng)軸承（一般密封、無內(nèi)軸套）的MC尼龍耐磨防腐滑輪。

2.4 ?船用卸扣

根據(jù)鹽罐空載和滿載工況下，鋼絲繩的許用拉力載荷，由《GB 559-1987船用卸扣》標(biāo)準(zhǔn)得知，鹽罐滿載拉出時(shí)可選用圓柱銷圓形卸扣O4-39.20（拉力載荷3.92 t）;鹽罐空載復(fù)位時(shí)可選用圓柱銷圓形卸扣O4-24.50（拉力載荷2.45 t）。

3 ?穿繩方案布置

在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)場作業(yè)者按照?qǐng)D1（鹽罐拉出過程示意圖）和圖2（鹽罐復(fù)位過程示意圖）所示穿繩布置鹽罐在整個(gè)過程中的拉出和復(fù)位都達(dá)到了良好的效果。

4 ?結(jié) ?語

采用目前的鹽罐拖拉技術(shù)方案，使MRU模塊產(chǎn)生的鹽罐廢鹽清理工作過程盡量達(dá)到機(jī)械自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)緊湊，控制靈活。同時(shí)，在后續(xù)的油氣田MRU項(xiàng)目中，我們將會(huì)考慮更進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，比如設(shè)置限位行程開關(guān)，小拖車車輪安裝自動(dòng)（氣動(dòng)或液壓）剎車片等。雖然額外增加初期物質(zhì)投入成本和運(yùn)營成本，但是節(jié)省了作業(yè)過程中的操作者人數(shù)，也大大提高了生產(chǎn)作業(yè)效率及安全性能。

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