井口管汇橇装设计研究

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【摘要】井口管汇橇装设计，主要包含配管布置设计及底橇结构设计两方面内容。本文通过实际例子，对井口管汇橇装设计的程序及注意事项进行了描述。

【关键词】井口管汇 橇装

管汇，顾名思义就是管子的汇集。

井口管汇通常由生产管汇、计量管汇、必要的阀门及相关仪表组成，主要作用是将各单井井流汇集起来输送到下一步的油气处理等装置。需对某口井进行计量时可操纵多通阀将该井井流引向井口计量装置[1]。

海上平台面积狭小，建造成本昂贵，井口管汇系统的设计要求设备占地空间小，结构紧凑，重量轻，安全可靠性高。

1 设计考虑1.1 管线设计

橇装管线须采用密集布置，以减少橇块面积，且需注意充分利用周围空间。所谓密集布置是相对的， 实际上是适当缩小管线之间的间距， 并注意将操作面留在橇块四周。布置时主要考虑下述原则：

（1）应确保管汇装置正常操作及与设备联接正常进行。如：设计止回阀时，首先应明确介质流向，管内介质流向决定其进出口的安装方向；对阀门的形式选择上需注意：升降式止回阀只能用在水平管道上，对垂直管线需选择旋启式止回阀，且介质流向应由下向上。

设计中尚应考虑紧固件的安装空间要求。

（2）管汇上的阀门、仪表等需操作部件应位于操作人员易于接近处，但应注意不能存在操作安全隐患问题。阀门是管汇装置中的关键组成部分，布置设计时应为其提供足够的操作、维修及更换空间，并尽量使其有规则地布置。

对于较大的阀门应在其附近设支架，且其不应该设在检修时需要拆卸的短管上，并考虑取下阀门时不应影响对管道的支撑。

设计时尚应考虑为管系的维修、管子、管件的更换预留出足够的空间。

（3）在满足上述操作、维修要求的情况下，应采用尽量短的管线及尽量少的管件将各支管组装起来，完成整体功能设计。

1.2 底橇设计

整体管线布置完成后，据其对底橇进行设计。底橇尺寸除受制于整体布置范围外，还有橇体本身钢结构的设计问题。通常将橇块本身按简支梁考虑， 且要求其挠度小于L/400， 其中L为橇块长度，设计时安全系数取2。另外，吊耳处及主管支撑处应设计支撑梁。考虑到经济性原则，在满足强度及吊装挠度要求的前提下，应尽量减少型材使用量。

2 设计实例

2.1 总体布置设计

该装置为海上平台用橇装井口管汇装置，集生产及计量管汇于一体，共汇集了10口油井的井流。考虑到后期增产的可能性，设计时进行了两口油井的预留。系统设计压力为11.04MPaG，设计温度115℃，操作介质为油、气、水三相混合物，管线等级900lb。生产管汇主管尺寸为12”，计量管汇主管尺寸6”，平台总体布置要求空间为10000mm×2000mm×3000mm。

一般，生产及计量管汇有横向和纵向并排（相对于甲板面）两种布置形式。考虑到该项目中两管汇的尺寸及纵向空间要求的限制，计划采用横向并排布置。另外，系统中阀门尺寸大、磅级高、数量多，如果采用纵向布置，支撑亦不易实现，因此，最终确定采用横向并排式，支管阀门在橇两边进行操作。

设计规范采取ASME B31.3，材料标准采用ASTM规范。

考虑到强度设计要求，在管线布置设计时优先选用标准管件。对于12”生产管汇主管的设计，预采用三通与三通直接相连的模式以节省空间，减少焊缝以减少可能泄漏点。但是该布置方式中，两支管间距并不满足6”-900lb 保温法兰的安装间距要求，且6”-900lb球阀采用蜗轮蜗杆结构，操作所需空间亦不能满足。综合考虑法兰安装、阀门操作空间及保温要求及两环焊缝焊接热影响区间距的要求，阀门手轮与橇块中心线呈45℃安装，两三通之间加一直管段，整根主管长度保持在10000mm以内。依照生产管汇支管位置定位6”计量管汇支管位置。在保证阀门操作高度及紧固件安装空间的情况下尽量降低汇管高度。

对于闭排管线的设计，主要考虑阀门的操作、维修空间要求，其设计高度按照规格书要求，并因此确定主管线的支撑高度。

通过上述整体布置，该橇的尺寸确定为9750mm×2000mm×2697mm，满足设计要求。

2.2 底橇设计

底橇强度及吊装计算采用ANSYS有限元分析。

3 结论

橇装井口管汇设计主要包含配管布置设计及底橇设计两个方面内容。配设计管主要依据整橇空间要求，并综合考虑可操作原则、可接近原则及经济性原则进行；底橇设计综合钢结构吊装挠度要求、强度要求及管线支撑设计要求进行。

参考文献

[1] 关小虎，等.橇装井口管汇装置的优化设计.石油矿场机械， 2004，33（4）：41-43