CN114383554A - 一种水下hipps下游高压段海底管道长度计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，该计算方法包括以下步骤：利用流动保障动态模拟软件OLGA建立水下生产系统数值模拟模型，包括水下井口，井口跨接管，水下中心管汇，海底管道和回接固定平台，且水下中心管汇出口段设置一HIPPS，基于水下井口的最大操作压力确定HIPPS的关阀压力触发点和低压段海底管道的设计压力。基于水下井口的关井压力确定高压段管道的设计压力，模拟水下HIPPS下游海管内不同的堵塞位置，结合输气量和低压管道的设计压力以及从完全堵塞到HIPPS压力触发再到阀门完全关闭的时间，模拟计算出高压段海底管道的长度。

Description

一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法
技术领域
本发明涉及深水油气田开发技术领域，尤其涉及一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法。
背景技术
目前，我国海上油气田开发正在向深水海域发展，高压高温气田采用水下生产系统通过海底管道回接处理设施进行开发是常见的开发模式，且通常采用全压设计，即水下生产系统包括水下设施和海底管道的设计压力与气井的关井压力一致。但对于高压气井其关井压力很高，水下生产系统需采用高压等级的水下管汇和海底管道等必然对其成本要求较高，此种全压设计的方法已经不能满足降本增效的要求。需要水下生产系统对关井进行降压处理，以降低其下游设施的设计压力，进而降低投资成本是一个可行的替代方法，并采用HIPPS(高完整性压力保护系统)和应急关断阀双重保护，以应对不同的突发工况。应急关断保护失效时，HIPPS系统启动应急保护，但由于HIPPS从触发关断到完全关闭需要一定的时间，在此期间压力会继续上升，造成下游管道超压，因此需要在HIPPS下游设置一段高压管段承受其高压，而高压端管道的长度并没有切实可行的计算方法。
发明内容
本发明提供了一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，能够计算出HIPPS海底管道高压段的长度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，包括以下步骤：
S1、利用国际通用的流动保障动态模拟软件OLGA对水下生产系统进行数值模拟，建立包括水下井口、井口跨接管、水下中心管汇、HIPPS、海底管道和回接固定平台在内整体模型；
S2、根据气井的总气量、海底管道出口压力及海底管道入口温度确定海管入口最大操作压力；
S3、基于海管入口最大操作压力确定水下井口油嘴下游高高关断压力，在高高关断压力基础上确定HIPPS压力传感器的设定点压力；
S4、基于水下液压系统的反应时间确定HIPPS的阀门关闭用时；
S5、基于HIPPS压力传感器设定点压力确定海底管道低压段的设计压力；
S6、假定海底管道内某一位置产生水合物堵塞，造成海底管道堵塞位置上游压力升高，当压力高达HIPPS压力传感器设定点压力时，触发HIPPS阀门关闭，在关阀的时间内，堵塞上游管道内压力将继续升高，随着HIPPS阀门开度进一步减小，其压力将达到一个峰值继而降低，直到阀门完全关闭；
S7、模拟海底管道内堵塞出现的不同位置，直到步骤S6中压力峰值与海底管道低压段的设计压力一致时，此时堵塞前海管的长度即为海底管道高压段的长度。
进一步的，水下管汇为丛式管汇，各水下井口通过井口跨接管连接到水下中心管汇上。
进一步的，HIPPS位于水下中心管汇主管出口端，包括3个压力传感器和2个关断阀。
本发明的技术效果为：本发明根据目标高压气田的开发模式和基本参数，利用模拟软件建立包括水下井口、井口跨接管、水下中心管汇、HIPPS、海底管道和回接平台在内整体模型，通过动态模拟计算出的高压段海管长度更精确，更符合现场实际情况，且不用进行大量的试验，人力物力消耗较小，达到降本增效的目的，可以广泛应用于海洋石油工程领域中深水高压气田。
附图说明
图1为本发明中系统的示意图。
附图标记：1-水下井口、2-井口跨接管、3-水下中心管汇、4-HIPPS压力传感器、5-HIPPS关断阀、6-第一连接点、7-高压段、8-第二连接点、9-高压段、10-回接固定平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例，如图1所示，本发明公开了一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，每一步的具体实施如下：
S1、利用国际通用的流动保障动态模拟软件OLGA对水下生产系统进行数值模拟，建立包括水下井口、井口跨接管、水下中心管汇、HIPPS、海底管道和回接固定平台在内整体模型；
水下口高压气井通过井口跨接管连接到水下中心管汇再通过海底管道回接到固定平台；
海底管道包括高压段和低压段，两者之间设有第二连接点，水下中心管汇出口和海底管道入口处设有第一连接点。
HIPPS位于水下中心管汇靠近出口的位置，第一连接点作为压力分界点，其上游为全压设计，设计压力为最大关井压力48700kPaG，其下游由于有HIPPS的保护，可以降压设计，但紧邻HIPPS的海底管道高压段的设计压力仍为关井压力48700kPaG。
S2、根据气井的总气量、海底管道出口压力及海底管道入口温度确定海管入口最大操作压力；
其中海底管道出口压力为11500kPaG，海底管道入口温度44℃；
计算得到海底管道入口第一连接点处的最大操作压力为13100kPaG。
S3、基于海管入口最大操作压力确定水下井口油嘴下游高高关断压力，在高高关断压力基础上确定HIPPS压力传感器的设定点压力；
基于海管入口最大操作压力取一定裕量确定水下井口油嘴下游高高关断压力为14500kPaG，在此高高关断压力基础上取一定裕量确定HIPPS压力传感器的设定点为15000kPaG。
S4、基于水下液压系统的反应时间确定HIPPS的阀门关闭用时；
基于水下液压系统的反应时间确定HIPPS的阀门关闭用时20s，当管道内压力达到步骤S3中HIPPS压力传感器设定点压力15000kPaG时，触发HIPPS的阀门开始关闭，并在阀门关闭时间20s内实现开度从100％到0％。
S5、基于HIPPS压力传感器设定点压力确定海底管道低压段的设计压力；
基于HIPPS压力传感器设定点压力15000kPaG取一定裕量确定低压海管的设计压力20000kPaG。
S6、假定HIPPS下游管道内某一位置产生水合物堵塞，造成堵塞上游压力升高，当压力高达HIPPS压力传感器设定点压力时触发HIPPS阀门开始关闭，在关阀的时间内堵塞上游管道内压力将继续升高，随着HIPPS阀门开度进一步减小，其压力将达到一个峰值继而降低，直到HIPPS阀门完全关闭。
S7、模拟海管内堵塞出现的不同位置，直到步骤S6中压力峰值与海底管道低压段的设计压力20000kPaG一致时，此时堵塞前海底管道的长度即为高压段的长度。
经模拟计算，计算出当堵塞出现在距离中心管汇出口100m时，即海底管道高压段与海底管道低压段之间的第二连接点为距离中心管汇出口100m，堵塞前管道内压力峰值最高达到20000kPaG，因此得出高压段长度为100m。
上述实施例中，如果整个水下生产系统均采用全压设计，15km海管将全部采用设计压力为48700kPaG海管，投资成本要求较高；当采用HIPPS进行降压设计时，除100m高压段采用设计压力48700kPaG，其余14.9km均采用设计压力为低压20000kPaG的海管，从而实现了海管重量和投资降低，达到了降本增效的目的。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，包括以下步骤，其特征在于：
S1、利用国际通用的流动保障动态模拟软件OLGA对水下生产系统进行数值模拟，建立包括水下井口、井口跨接管、水下中心管汇、HIPPS、海底管道和回接固定平台在内整体模型；
S2、根据气井的总气量、海底管道出口压力及海底管道入口温度确定海管入口最大操作压力；
S3、基于海管入口最大操作压力确定水下井口油嘴下游高高关断压力，在高高关断压力基础上确定HIPPS压力传感器的设定点压力；
S4、基于水下液压系统的反应时间确定HIPPS的阀门关闭用时；
S5、基于HIPPS压力传感器设定点压力确定海底管道低压段的设计压力；
S6、假定海底管道内某一位置产生水合物堵塞，造成海底管道堵塞位置上游压力升高，当压力高达HIPPS压力传感器设定点压力时，触发HIPPS阀门关闭，在关阀的时间内，堵塞上游管道内压力将继续升高，随着HIPPS阀门开度进一步减小，其压力将达到一个峰值继而降低，直到阀门完全关闭；
S7、模拟海底管道内堵塞出现的不同位置，直到步骤S6中压力峰值与海底管道低压段的设计压力一致时，此时堵塞前海管的长度即为海底管道高压段的长度。
2.根据权利要求1所述的水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，其特征在于：水下管汇为丛式管汇，各水下井口通过井口跨接管连接到水下中心管汇上。
3.根据权利要求1所述的水下HIPPS下游高压段海底管道长度计算方法，其特征在于：HIPPS位于水下中心管汇主管出口端，包括3个压力传感器和2个关断阀。
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