第二篇 海上油气田工艺设计第一章 海上油气田工艺设计总则第一节工艺专业的范围及其设计原则一、 工艺专业的范围在海洋石油工程设计领域，工艺专业的范围不仅与陆上石油有着显著的不同之处，而且 与其自身机构的设置也有很大关系海洋石油设计领域的工艺专业具体包括：工艺、辅助工 艺、总图、配管、海底管道工艺等专业由于不同的专业有着各自的专业特点，所采用的设 计标准和规范，设计的内容，设计深度及设计原则也各不相同，因此，本章所谈到的海上油 气田工艺设计总则主要针对工艺、辅助工艺等专业，配管和总图专业的设计总则分别涵盖在 各自的章节中（详见第二篇第七章、第八章和第九章），海底管道工艺的设计总则详见第六 篇第一章的描述二、 工艺专业的设计原则1. 符合相关的标准、规范和设计；2. 满足油（气）田自身近期开发规模、产品种类、产品质量的要求，兼顾到远期自身增 （减）产、产品种类（质量）变化、附近油（气）田共同开发等方面的需求；3. 积极采用国内外先进、成熟的工艺和技术，降低工程投资；4. 工艺方案的制定要考虑一定的设计余量或适应能力；5. 在满足设计要求的前提下，要尽量降低工艺能耗，控制工艺设备的尺寸和重量；6. 对于采用天然能量开采的油（气）藏，要充分利用其井口压力高的特点进行平台、管 道的工艺方案设计，避免能量的无谓消耗；7. 对于含有酸性介质（如CO2、H2S）的油（气）田，在制定工艺方案时要充分重视腐蚀 对平台设备、管线、海底管道等造成的破坏，并采取相应的解决措施；8. 要考虑生产、操作和维修的要求。
第二节设计基础资料设计基础资料是工艺专业开展设计的基本依据，缺少设计基础资料或是基础资料不准确， 都将对工艺设计或整个项目设计产生严重的影响，甚至会涉及整个项目实施的成败因此， 在确定设计基础资料时，一定要力求准确、全面设计基础资料一旦提交或确认，不能随意 进行更改，如有变更，需要按照正常的程序提出，并要求变更方提供正式的书面通知工艺专业的设计基础资料主要包括以下五个方面：•环境资料•上序专业（油藏、钻采等）提出的基础资料•原油和天然气（伴生气）实验数据•下序专业（机械、仪表、电气、结构等）反馈回来的资料• 产品要求•业主的一些特殊要求下面就针对这五方面逐一进行介绍一、 环境资料1. 油（气）田地理位置2. 油（气）田所在海域的气候概况3. 水深4. 温度设计参数1） 气温（月平均最高、月平均最低、极端最高、极端最低）2） 表层水温（最高、最低、平均）3） 底层水温（最高、最低、平均）5. 海水性质1） 水型2） PH 值3） 阳离子分析（K+， Na+，Mg2+，Ca2+，Ba2+，Fe2+，Fe3+，Sr2+）4） 阴离子分析（CL-，SO42-，CO32-，HCO3-，OH-）5） H2S分析6） 溶解q7） 溶解CO28） 总矿化度9） 总含盐量10） 比重11） 电阻率（ohm.M.20°C）二、 上序专业（油藏、钻采等）提出的基础资料1. 井数（包括总井数、油井数、气井数、注水井数、预留井数等）2. 开采方式3. 调整井要求4. 生产天数5. 平台位置6. 平台、FPSO的自持能力7. 平台、FPSO的定员人数（常住人数）8. 油（气）田生产预测指标1） 生产期内全油（气）田逐年年产量及累计产量（油、气、水、液）2） 生产期内全油（气）田逐年注水量3） 生产期内全油（气）田逐年气油比4） 生产期内全油（气）田逐年含水率5） 生产期内各平台逐年年产量及累计产量（油、气、水、液）6） 生产期内各平台逐年注水量、气油比、含水率9. 油（气）田单井生产预测指标1） 生产期内单井逐年年产量及累计产量（油、气、水、液）2） 生产期内单井逐年注水量3） 生产期内单井逐年气油比（地面）4） 生产期内单井逐年含水率10. 油（气）田生产规模1） 全油（气）田最大产油量（年、日）2） 全油（气）田最大产气量（年、日）3） 全油（气）田最大产液量（年、日）4） 全油（气）田最大产水量（年、日）11. 油（气）田井口压力和井口温度数据1） 生产期内单井逐年井口压力预测值2） 生产期内单井逐年井口温度预测值3） 生产期内单井最大关井压力4） 生产期内注水井逐年注水压力预测值12. 地面原油（凝析油）基本性质1） 标准密度（20°C ）或比重2） 相对分子量3） 特性因数K4） 粘度（20C、50C）5） 凝固点或倾点6） 析蜡点7） 含硫量8） 含蜡量9） 沥青含量10） 胶质含量11） 含盐量12） 酸值13） 残炭含量14） 灰分含量15） 沉淀物含量16） 机械杂质含量13. 地面原油其它性质1） 元素分析（C、H、N、S）2） 微量元素分析（Fe、Cu、Ni、V）3） 沉淀物分析4） 闪点（开口）5） 比热6） 导热系数7） 导电率8） 指定温度下的屈服值14. 天然气（伴生气）基本性质1）天然气（伴生气）组分可以以摩尔分率、体积分率或重量分率的形式表示天然气的全组分。
需要注意的是，在 提供组分时应标明测定或模拟该组分的分离条件（温度、压力）2） 天然气（伴生气）的重组分性质标准沸点（NBP）、分子量、液体标准密度、临界温度、临界压力、临界比容、偏心因子 等3） 硫化物分析（活性硫、硫化氢、硫醇）4） 颗粒杂质粒度分布15. 生产水性质1） 水型2） PH 值3） 阳离子分析（K+， Na+，Mg2+，Ca2+，Ba2+，Sr2+、）4） 阴离子分析（Cl-，SO42+，CO32-，HCO3-）5） 总矿化度6） 总含盐量7） 悬浮物8） 比重9） 电阻率（ohm.M.20°C）三、原油和天然气（伴生气）实验数据原油和天然气（伴生气）实验数据是工艺专业进行方案设计的基础一般要求在项目前 期研究阶段提供此类数据分主要数据和次要数据两类，前者是开展工艺设计的基础，必须 提供；后者是制定工艺方案的有利依据，在项目条件允许的情况下，应该提供1. 主要数据1） 地面原油（凝析油）实验室蒸馏数据2） 凝析油全组分（可以以摩尔分率、体积分率或重量分率的形式表示）3） 凝析油重组分性质如：标准沸点（NBP）、分子量、液体标准密度、临界温度、临界压力、临界比容、偏心 因子等。
4） 油水乳状液实验数据（1） 油水乳状液在不同含水率下的流变性及粘温关系（2） 油水乳状液静态沉降脱水实验数据（3） 油水乳状液电脱水实验数据2. 次要数据1） 地面原油（凝析油）馏分分析2） 地面原油（凝析油）轻质烃馏分数据3） 天然气（凝析气）实验数据（1） 等组成（恒质）膨胀实验用于确定降压过程中流体体积随压力的变化规律，包括相对体积、偏差系数、体积系数， 同时确定与压力对应的凝析油析出量2） 油气体系等容衰竭实验等容衰竭实验是模拟凝析气藏在等温条件下凝析体系在压力和组成不断变化的过程中， 烃类物质的反凝析量以及井流物的组成和性质如何变化的实验四、下序专业（机械、仪表、电气、结构、总图等）反馈回来的资料如：1. 热介质和加热系统加热介质的压力、加热温度、加热流量、持续时间等2. 冷却系统冷却介质的压力、冷却温度、冷却流量、持续时间等3. 仪表和公用空气系统各用户所需仪表和公用空气的规格、温度、压力、流量、持续时间、露点等4. 蒸气系统各用户所需蒸气的规格、温度、流量、持续时间等5. 柴油系统各用户所需柴油的规格、用途、流量、压力、杂质含量、持续时间等6. 化学药剂注入系统各用户所需化学药剂的名称、用途、流量、压力、持续时间、注入点等。
7. 燃料气系统各用户所需燃料气的规格、用途、流量、烃露点、水露点、高热值、低热值等8. 海水系统各用户提出的冷却水量9. 淡水系统各用户提出的饮用淡水量和生产用淡水量10. 平台立面图、各层甲板的总平面布置图及FPSO上部模块平面布置图等五、业主的一些特殊要求这部分是指业主对设计的一些特殊要求而使得工艺的设计条件或基础可能发生变化，如 产品质量、设备选用等，但在设计中，一般要求业主对特殊要求要提供书面文件第三节工艺专业遵循的标准、规范和技术规定一、 国家法律法规•《海洋石油作业安全管理规定》（1986年12月24日）中华人民共和国石油工业部颁发•《海上油（气）生产设施安全调查和技术监督》（1989年1号令）中华人民共和国能源 部颁发•《海上移动式钻井平台和油（气）生产设施一般安全管理规划》（1989年11月17日）能 源部石油作业安全办公室颁发•《海上固定平台安全规则》（2000年9月29日）中华人民共和国国家经济贸易委员会颁 发•《海洋石油开发工业含油污水排放标准》GB4914-85（1985年1月18日）国家环境保护局 颁布•《生活饮用水卫生标准》GB5749-85（1985年8月16日发布）中华人民共和国国家标准•《二氧化碳灭火系统设计规范》GB50193-93（1993年12月21日发布）国家技术监督局、 中华人民共和国建设部联合发布二、 中国海洋石油行业标准及海洋石油总公司企业标准• SY/T 4805-92 《海上结构物上部生产设施的推荐作法》（等同采用API RP 2G）• SY/T 10006-2000《海上井口地面安全阀和水下安全阀规范》（等同采用API RP 14D）• SY/T 10033-2000《海上生产平台基本上部设施安全系统的分析、设计、安装和测试的推荐作法》（等同采用API RP 14C）• SY/T 10042-2002《海上生产平台管道系统的设计和安装的推荐作法》（等同采用APIRP 14E）• SY/T 4810-92 《敞开式海上生产平台防火与消防的推荐作法》（等同采用API RP14G）• SY/T 10043-2002《泄压和减压系统指南》（等同采用API RP 521）• SY/T 10044-2002《炼油厂泄放装置的尺寸确定、选择和安装的推荐作法》（等同采用API RP 520）• SY/T 10036-2001《海洋石油工程设计文件编制规程》• SY/T 10028-2002《海洋石油工程制图标准》• SY/T 10011-1997《海上油田总体开发方案编制指南》• Q/HS 3006-2003《油气分离器设计制造规范》• Q/HS 3001-2003《渤海海域井口平台工艺设计规定》• Q/HS 7011-1993《立式和卧式乳化液处理器规范》•《海上油田开发项目可行性研究技术编制规定》（即将发布）三、国外石油行业标准及企业标准• API RP 14C 《Recommended Practice for Analysis, Design Installation and Testing of Basic Surface System on Offshore Production Platforms》• API RP 14D• API RP 14E• API RP 14G• API RP 14J《Specification for Wellhead Surface Safety Valves and UnderwaterSafety Valves for Offshore Service》。