海上天然氣石油鉆井平臺電伴熱系統(tǒng)

日期：2021-05-28 10:23:31

　　天然氣作為清潔能源和化學(xué)原料都極具價值。從勘探到分銷和最終使用的地點，天然氣需要多個加工步驟。這些步驟需要能夠遠(yuǎn)距離輸送天然氣、回收氣流中包含的有價值成分，以及提供方法安全去除氣體中所含的有毒和對環(huán)境有害的成分。為確保安全的工作流程，近海石油和天然氣工業(yè)給電伴熱解決方案提出了許多挑戰(zhàn)。

　　通常情況下，我們?yōu)楹錃夂蛑谢虮睒O地區(qū)運營的船舶提供兩種主要的伴熱應(yīng)用和三個層級的海洋和近海工業(yè)保護(hù)。一般而言，這意味著電伴熱解決方案的近海石油和天然氣應(yīng)用可分為三個領(lǐng)域。

　　1.海上天然氣鉆井平臺電伴熱防寒

　　逃生通道、走道、樓梯和扶手的防冰或除冰。結(jié)冰是在嚴(yán)寒地區(qū)工作的最大問題之一。平臺表面、走道和樓梯上的海水噴霧結(jié)冰和大氣結(jié)冰會導(dǎo)致滑倒事故。另外還要采取門和安全艙口的防凍措施。冰凍的門密封件會在出現(xiàn)警報時導(dǎo)致嚴(yán)重的安全危害。為減少安全危害和確保安全操作，必須為堆放區(qū)、直升機甲板、天窗、救生艇吊艇架和GPS及通信天線提供防凍保護(hù)。天線結(jié)冰會影響船舶的通信和定位。水管防凍保護(hù)對于生產(chǎn)和加工用水管道、淡水/飲用水和廢水管道以及防火管道都必不可少。

　　海上天然氣平臺需要電伴熱保溫的位置：大氣結(jié)冰和海水噴霧結(jié)冰會導(dǎo)致積冰；需要對扶手和樓梯進(jìn)行除冰以避免事故發(fā)生；平臺表面結(jié)冰會導(dǎo)致滑倒事故 — 避免事故的發(fā)生對于工作區(qū)域至關(guān)重要；救生艇區(qū)域。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統(tǒng)

　　2. 海上天然氣鉆井平臺電伴熱加工區(qū)域

　　第二項應(yīng)用保護(hù)寒冷和北極的天氣中的加工管道和設(shè)備。加工的需要和產(chǎn)品的特性也是采用伴熱的原因。粘性產(chǎn)品必須加熱后才能運輸。近海生產(chǎn)平臺上一些設(shè)備（例如分離器）在石油和天然氣生產(chǎn)階段可能會形成蠟（石蠟）。電伴熱可以防止在分離器上形成蠟和水合物，避免它們影響到儀器的運行和堵塞加工管道。其他需要伴熱的石油和天然氣加工設(shè)備包括測試分離器、第一和第二級分離器、提升氣系統(tǒng)、壓縮機、滌氣器提升氣模塊、燃?xì)庀到y(tǒng)等。除了加工設(shè)備外，出于操作和安全的目的，以下區(qū)域也需要進(jìn)行防凍保護(hù)：裝卸管線、燃?xì)庹羝亓鞴芫€、防火管線、帶材和清潔管線、燃油油管、儲罐和容器、甲板及油艙清洗管線、機房燃料和滴管、交叉管線、歧管和安全噴淋。

　　維持加工溫度的應(yīng)用特別需要正常運作的控制系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的伴熱部分既可以被視為心臟，但同時也是提供操作大腦的監(jiān)視和控制系統(tǒng)。由于伴熱系統(tǒng)必須在任何時候能夠運行，因此需要有內(nèi)置的冗余來確保在系統(tǒng)的任何部分出現(xiàn)故意或關(guān)閉時，它的備份可以在維修和恢復(fù)主要運行模式前起到替代的作用。

　　另外在設(shè)計綜合控制系統(tǒng)時也必須考慮數(shù)據(jù)整合、通信和用戶界面偏好。該控制系統(tǒng)必須易于使用，但又能阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問。運營商應(yīng)該能夠在本地訪問關(guān)鍵參數(shù)，而系統(tǒng)應(yīng)能經(jīng)由業(yè)界公認(rèn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議傳輸關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統(tǒng)

　　3. 海上天然氣鉆井平臺電伴熱保持居住區(qū)舒適

　　在這些區(qū)域，維持熱水溫度和防止淡水管道凍結(jié)起到重要作用。凍結(jié)的水管可能會爆裂和損壞管道系統(tǒng)，從而不能確保向工作人員提供可靠的供水。應(yīng)用電伴熱系統(tǒng)的三個層級取決于環(huán)境溫度、低溫下的產(chǎn)品特性，以及風(fēng)速和風(fēng)向。通常，標(biāo)準(zhǔn)情況的地區(qū)氣溫大約是 -15°C，寒冷地區(qū)大約是 -30°C，而北極地區(qū)大約是 -45°C。

　　DNV建議的防寒基本要求是：

　　防冰和除冰的加熱功率容量不得小于：開放甲板區(qū)域、直升機甲板、舷門、樓梯等為 300 瓦/平方米；上層結(jié)構(gòu)為 200 瓦/平方米；配備內(nèi)部加熱的欄桿為 50 瓦/米；這些是最低的加熱輸出要求。個別情況下，由于空氣對流，較低的環(huán)境溫度和/或較高的風(fēng)速會增加熱量損失，應(yīng)相應(yīng)地增加熱量輸出。

　　設(shè)計伴熱系統(tǒng)時應(yīng)將以下因素納入考慮因素：

　　操作區(qū)域的降雪；環(huán)境溫度；操作區(qū)的風(fēng)速；水源。

　　根據(jù)防寒計劃，對船舶的上層結(jié)構(gòu)表面和系統(tǒng)進(jìn)行伴熱或去冰時要考慮：開放甲板區(qū)域、舷門、樓梯、可能結(jié)冰的上層結(jié)構(gòu)區(qū)域，以及欄桿。電伴熱解決方案用于防止一系列應(yīng)用設(shè)施的凍結(jié)，例如：暴露在外的管道、艙通風(fēng)孔、儀表、再循環(huán)殼閥門、舷外排放口和排水系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行有限元分析 (FEA) 模擬，以確認(rèn)和核實每個設(shè)計。通常情況下，所有的產(chǎn)品和解決方案必須根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)得到驗證，并且滿足海洋以及石油和天然氣近海危險和惡劣環(huán)境應(yīng)用的要求。

海上天然氣鉆井平臺電伴熱系統(tǒng)

　　Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 0

　　樣品 FEA：環(huán)境溫度= -30°C，溫度 = 15℃，風(fēng)速= 0

　　Beispiel FEA: Umgebungstemperatur = -30°C, Raumtemperatur =15°C, Windgeschwindigkeit = 20 m/sec.

　　樣品 FEA：環(huán)境溫度= -30°C，溫度 = 15℃，風(fēng)速= 20 米/秒

　　為確保安全、可靠和高效運行，對近海石油和天然氣應(yīng)用的電伴熱系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和施工至關(guān)重要。加熱電纜設(shè)計有許多不同的類型和構(gòu)造，并且應(yīng)在考量中納入主營相應(yīng)產(chǎn)品制造的伴熱供應(yīng)商和最佳解決方案的選擇。對于項目工程的重要組成部分不應(yīng)心存僥幸，因為系統(tǒng)故障可能會導(dǎo)致運營商和近海設(shè)施所有者的高昂成本和重大損失。另外必須考慮伴熱系統(tǒng)所有組件暴露其中的惡劣環(huán)境，加熱電纜的材料選擇和工藝對于確保長時間的運行壽命關(guān)系重大。

　　要想以合理的成本成功實施可靠且高效的系統(tǒng)，在規(guī)劃階段使用最先進(jìn)的設(shè)計工具（包括提供最佳布局和故障分析的多維建模軟件）必不可少。加熱電纜與單獨規(guī)劃和設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，是實現(xiàn)可靠且高效伴熱系統(tǒng)的解決方案。