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1、第八章 总图第一节 概述海洋石油工程所涉及的总图包含油(气)田设施总体布置和单座平台上部设备设施布置两方面工作。总体布置是根据油(气)田生产设施数量与使用要求、拟建平台海域的环境条件、施工方法及建造使用平台的经验,解决工艺布置与结构形式相配合的总体问题;设备设施布置是在总体布置的基础上,将油(气)田开发生产所需的上部生产设备设施安全、合理和经济地布置在有限的平台(或浮式生产储油装置)甲板上。设计时,总图所包含的两方面工作应充分结合考虑,但对于不同的设计阶段,侧重点不同。基本设计前的各阶段,总体布置为重点;基本设计及以后的各阶段重点考虑设备布置。本章描述了总图设计和布置的准则与方法,目的是帮助设

2、计工程师完成海上油(气)田开发所需的合理而又安全的总体布置和设备设施布置。本章适用海上油(气)田开发生产新建和改扩建平台(群)及上部生产设备、设施的布置以及浮式生产储油装置上部生产设备、设施的布置。第二节 总图设计布置主要内容和原则与基础一、 主要内容1. 总体布置,如平台功能、形式、方位、层高、层数等;2. 钻采、集输等工艺设施布置;3. 平台动力设施布置;4. 救生设备及直升机坪布置;5. 靠船设施、起重设备布置;6. 供电、供水、供气设施布置;7. 废油、废水、废气处理设施布置;8. 安全防火及防腐设施布置;9. 备品仓库及材料堆场布置;10. 对内、外通信联络系统布置;11. 办公、居

3、住和生活服务设施面积和HVAC设施布置二、 设计布置原则1. 总体布置应依据油(气)田(群)开发方案、自然条件以及所在海域已建油(气)田(群)规划统一考虑,进行多方案技术经济比较,选取有利于安全生产、保护环境、减少投资、提高经济效益的优化方案;2. 满足安全、防火、消防、人员逃生和救生以及防止污染的需要海上油(气)田生产的原油(天然气)属易燃、易爆、可燃或有毒(如含H2S)物质,潜在着火灾、爆炸、中毒和污染环境(溢漏油、生产/生活污水、固体废弃物等)的危险。总图设计布置应依据有关规范的规定首先预防危险,其次是一旦发生危险则尽可能限制其危害程度和范围,再就是能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。3

4、. 满足生产作业的需要海上油(气)田生产过程是由工艺设计确定,通常按照生产流程顺序和同类设备适当集中的方式进行布置。设备设施布置应为操作管理提供方便,对于主要操作区域、巡检和逃生路线,提供畅通的通道、过桥和梯子等,经常上下的梯子采用斜梯。4. 满足维修及事故处理的需要为保障海上油(气)田安全平稳生产,需要对设备、仪表和管道进行经常性的维护和检修。通常的检修是直接更换故障设备、部件或就地检修。布置时应充分考虑通道、空间以保证维护和检修及事故处理。对于大部件的起吊、搬运(平台吊机不能达到)应考虑设置必要的滑轨及单独卸货平台。5. 满足结构合理性的需要海上油(气)田生产设备设施(简称平台上部组块)布

5、置在生根于海床的固定结构或浮式结构上,合理的设备设施布置将有助于平衡平台甲板桩腿支撑所必须承受的垂直荷载,从而使得整个结构的受力达到最佳。6. 满足海上施工的需要应充分考虑海上施工能够动用到特种机具(如:浮吊、驳船等)能力,以及合理的海上安装方案。根据浮吊的能力,上部组块通常按整块、东西两块等方式设计布置(平台北),也可以将生产设备设施按系统进行模块化设计。7. 以人为本应根据生产的需要,设置合理的作业人员活动场所和床位;并设置安全可靠的登平台设施,确保作业人员上下平台的安全。振动和噪音大的机械设备要尽可能远离生活区,并采取减振、隔振及减少噪音等措施。8. 应力求经济合理设备设施布置应在遵守国

6、家法令、标准规范和满足上述各项要求的前提下,尽可能紧凑布置,以减小甲板面积,同时应避免管道不必要的往返,减少能耗,节省投资和钢材。9. 妥善处理已建工程与新建工程、临时和永久工程的衔接关系,分期建设和考虑发展的可能性。10. 整齐大方观美设备设施布置尽量做到排列整齐、高低协调,管道横平竖直。并力求使管道系统简化。三、 设计基础完成总图布置所必需具备的资料和文件1. 油(气)田地理位置油(气)田所在海域,与陆地、周边已建或在建海上油(气)田(若有)的相对关系。2. 油(气)藏开发方案井口平台数量、每座井口平台开发井及预留井槽数量、油(气)田生产过程中是否增加调整井。3. 钻井、完井、采油(气)及

7、修井方案井口平台数量、每座井口平台开发井及预留井槽数量、井口平台的位置(通常取1口直井的坐标来表示平台的位置)、生产井的钻井和完井方式(钻井船预钻井、平台钻机)、调整井的钻井和完井方式(自升式悬臂钻井船、平台钻机)、采油(气)方式(自喷、机采、气举)、以及修井方式(自升式悬臂钻井船、平台修井机、平台钻机或修井船)。4. 油(气)田所在海域自然条件海域的风玫瑰、波浪、海流和水深等环境条件(环境条件的原始资料必须可靠、连续和有代表性)。5. 预计的油(气)田生产组织机构每座平台生产定员、如果安装有平台钻机或修井机还应包括相关操作人员(确定生活住房床位)。6. 工艺、公用流程图、工艺、公用管道和仪表

8、流程图、设备表这些图表中表示出工艺设备、辅助生产设备和管道的设计与操作条件、规格型号、外形尺寸等以及设备与管道的关系。7. 平台建筑物的类型和建筑面积,如:中央控制室、马达控制间、变压器间、应急发电机间、CO2间、维修间、储藏间和化验室等。8. 海上施工机具的资源,如浮吊、机具的能力及使用情况等。9. 油气田所在海域可能使用的最大直升机机型或常用机型。第三节 规程、规定和法规1. 海上固定平台安全规则国经贸安全(2000)944号2. 民用直升机海上平台运行规定民航总局令第67号3. 海洋石油工程制图规范SY/T100284. 海上结构物上生产设施的推荐作法SY/T48055. 海上固定平台直

9、升机场规划、设计和建造的推荐作法SY/T48066. 敞开式海上生产平台防火与消防的推荐作法SY/T100347. 石油设施的电气安装一级危险区一类和二类的分类推荐作法SY/T100418. 海上生产设施的设计和危险性分析推荐作法API RP14J9. Solars规范10. 入级和第3方检验:必须遵守检验机构的规范11. 国标及强制性应遵循的规范、规定第四节 总体布置一、 平台功能1. 有人和无人驻守井口平台根据油(气)藏开发方案要求的井口平台数量,钻井、完井、采油(气)及修井方案和业主的操作要求或惯例,确定井口平台有人或无人驻守。通常油(气)井数不多、单井产能较高、具有自喷能力、上部设施较

10、少、不安装自持式修井机、油(气)田范围内存在提供生产生活支持的中心处理平台或浮式生产装置的井口平台应按无人驻守井口平台设计。2. 平台自持能力通常海上油(气)田远离陆地,平台维持生产需要的生产、生活等物资主要通过供应船提供,要求平台具有一定的自持能力,因而在总体设计时应考虑足够空间用于储存淡水、燃料油、化学药剂、备品备件和食品等。一般情况下,平台自持能力按715天考虑。二、 平台形式海上油(气)田生产平台功能可分为井口平台和中心处理平台两大类。井口平台又细分为采油(气)平台和具备钻井或修井能力的采油(气)平台;中心处理平台细分为具有集油(气)和工艺处理及生活动力设施而无井口的综合平台、具有集油

11、(气)和工艺处理及生活动力设施且带井口的综合平台、具有集油(气)及工艺处理及生活动力设施且带井口并具备钻井或修井能力的综合平台。对于仅有1座生产平台的油(气)田,平台形式通常设计成带井口的中心处理平台,当其周边存在可依托的生产生活设施时,也可设计为采油(气)井口平台等。对于有2座和以上生产平台的油(气)田,通常其中1座平台设计成中心处理平台或立管平台,该平台一般相对其它诸平台而言是几何中心、或产能最大、或流体性质较差(如含H2S、CO2等)。上述的平台形式都是比较典型的,在实际运用过程中,应根据实际情况,如油(气)田所处海域水深、地理位置及规模等因素分析采用单独平台或是组合平台,如:采油(气)

12、井口平台+中心处理平台、带井口的中心处理平台+生活动力设施平台等。平台形式的通常根据油(气)藏开发方案要求的井口平台数量,钻井、完井、采油(气)及修井方案,海上安装方式和安全分析等技术因素结合经济性进行综合对比而确定。无论井口平台还是中心处理平台,通常按开式结构设计。在增加挡风墙的平台上应考虑通风。三、 平台方位平台方位是平台向北朝向与平台所在海域真北(大地北)相对关系,习惯上以与平台的长边垂直的方向表示平台北。平台方位的确定关系到平台直升机甲板、靠船设施、火炬和安全泄压系统、逃生系统、海管、电缆和立管的布置设计,须综合考虑平台所在海域常年主导风向、主导表层海流(海浪)方向以及本海域已建平台方

13、位等因素。根据主导表层海流方向确定平台的主要靠船设施布置位置,以使靠船免受主要逼近海流的影响,并有助于避免停泊船只撞击平台。实际运用中,对于重要的生产平台均采用对称布置靠船设施。平台靠船采取旁靠和尾靠两种方式,无论旁靠还是尾靠都要求船舶的船头朝向与海水的主流向大致相同或相逆。通常渤海海域船舶习惯采用尾靠,而南海海域则采用旁靠或尾靠。逃生系统的布置设计也要考虑主导表层海流方向,以使事故状态时推下的救生艇尽快随流远离平台。根据常年主导风向确定直升机甲板、火炬和安全泄压系统的布置,直升机甲板布置在上风向;火炬和安全泄压系统则布置在下风向。表2-8-1为我国大部分海上油(气)田海域的常年主导风向和海流

14、方向。表2-8-1 我国大部分海上油(气)田海域的常年主导风向和海流方向海域与油(气)田名称常年主导风向(来向)常年主导表层海流方向(去向)渤海海域锦州20-2凝析气田SSWSW秦皇岛32-6油田SSWWSW南堡35-2油田SSWWSW绥中36-1油田SSWSW曹妃甸18-2油田SSW2800(涨潮),1000(落潮)歧口18-1油田ESE2760(涨潮),860(落潮)渤中26-2油田SSW3040(涨潮),1240(落潮)渤中13-1油田SSW2800(涨潮),1000(落潮)渤中28-1油田SSW3040(涨潮),1240(落潮)东海海域平湖油气田NNW春晓气田群NNESSW南海西部海域

15、崖13-1气田NESSW涠洲油田群NENWNW文昌油田NESW东方1-1气田NENNW南海东部海域惠州油田NESW陆丰13-1油田NESW西江油田ENENE流化11-1油田NEW番禺4-2/5-2油田NEW平台方位以图形方法表示,它是平台方位、常年主导风和海流的组合图,具体表示方法见图2-8-1。我国部分已建或在建海上平台方位、常年主导风和海流组合图参见图2-8-2。图2-8-1平台(群)方位(a) 渤海海域(b)东海海域(c) 南海东部海域(d) 南海西部海域图2-8-2 我国部分已建或在建海上平台方位、常年主导风和海流组合图四、 平台坐标平台坐标是指将要建设的生产平台在海上油(气)田中具体

16、位置,通常取平台的一口井或平台几何中心点坐标,采用WGS-84坐标系。平台原点坐标(直井)由钻井专业提供。五、 甲板面积目前海上油(气)田生产平台基本上采用桩基钢结构导管架支撑上部设备设施,导管架最常用的为4和8腿。平台单层甲板面积等于导管架顶部工作点围成的面积及从工作点起向外最大悬臂所构成面积之和,见图2-8-3 平台甲板示意图。导管架工作点间的距离通常为1220m;从甲板边缘到工作点的悬臂跨距尽量不要超过工作点跨距的一半,但支撑生活楼和直升机甲板的悬臂可另行考虑。对于6腿和8腿导管架,沿平台长向的每组导管架工作点间距离尽可能比沿平台短向的导管架工作点间距离小。图2-8-3中水平轴线A、B分

17、别与竖向轴线1、2、3、4相交,各交叉点就是导管架工作点。图2-8-3 平台甲板示意图六、 平台分层海上油(气)田开发需要许多生产设备和设施,若将这诸多的设备布置在一个平面上是不合理和不经济的,有效的方式是分层布置,多层甲板既能使平台可利用面积达到最大,又能减小基础(导管架)尺寸且充分利用空间。海上平台由于其功能不同,通常具有14层甲板,即上层甲板、中层甲板、下层甲板和底层甲板。参见图2-8-4平台竖向示意图。功能单一、生产设施较少的平台通常设置12层甲板就完全满足需要;中心处理平台则须考虑34层甲板。图2-8-4平台竖向示意图七、 甲板高度合理地选择平台甲板高度既能节省投资,又可使平台美观实

18、用。确定甲板高度必须考虑的因素有每层甲板所布置的设备设施高度、管带仪电桥架的高度、检修空间、预计海上安装浮吊吊臂长度和举升能力等,对于个别较高设备,如塔类可考虑穿过上层甲板,而不必因其高度而增加整个甲板高度。对于需要利用自升式钻井船修井或钻调整井的平台,预计将要采用自升式钻井船的气隙高度和悬臂的工作范围也将是考虑的因素。部分海上油(气)生产平台甲板高度范围统计见表2-8-2。表2-8-2 部分海上油(气)生产平台甲板高度范围统计甲板高度(m)中心处理平台井口平台上层甲板中层甲板51048中层甲板下层甲板4847下层甲板底层甲板3.54.53.54.5底层甲板与海面间的高度应按设计环境条件时潮汐

19、与波浪最不利组合情况下的最大波峰高程以上,并留有至少1.5m的间隙设计,即可以按下式进行估算:底层甲板标高=2/3百年一遇的波高+百年一遇高水位+底层甲板结构梁高+1.5m对于渤海区域按50年一遇的波高考虑,其它海域为百年一遇的波高。最终结果应与结构专业依据环境条件计算出一致。底层甲板在特殊情况下可以采用格栅。八、 平台与钻井船相对位置油(气)田开发中后期通常会增打调整井以弥补产量的下降,对于不设平台钻机或侧钻功能修井机的生产平台,将采用自升式悬臂钻井船钻井,因而总体设计时,应根据预计采用钻井船的型号、最大气隙高度及船体高度,将需要钻井侧的平台上部组块悬臂减小以适应钻井需要,上层甲板井口区附近

20、尽量不布置或布置高度较低的设备。总体设计时还应该考虑钻井船二次踩原脚印就位。目前海洋石油系统自升式悬臂钻井船钻井有渤海4、8、10、12、南海1和4号共计6艘,其悬臂梁的可钻覆盖尺寸为最大向艉部悬出4060,横向移动2024。通常与钻井船最近一排井到平台边缘的距离为2.23m,其中逃生通道宽度为11.5m。钻井船靠近平台最外侧的轮廓线与平台应保持足够的安全距离。参见图2-8-5平台与钻井船相对位置示意图。图2-8-5 平台与钻井船相对位置示意图九、 平台模块钻机和修井机1. 平台模块钻机平台模块钻机由钻机主体、动力、钻井泥浆(含泥浆净化处理设备)、油料罐(柴油)、水罐(淡水)、固井泵、灰罐、吹

21、灰(P-tank罐)空压机及净化装置、其他设备(测井设备、录井房、化学药剂库)等模块和钻井管子堆场组成。设计时根据具体情况,可将油料罐、水罐、海水系统、工厂/仪表风系统及应急发电系统等与平台相关生产设备共同考虑。钻井设备及其系统设施平面布置尽量保证钻井工艺流程顺畅、各类作业方便、操作安全可靠。同时在进行钻井设备布置时,还要考虑逃生路线及所有设备的操作和维修空间,使工作人员能尽快安全到达集合区。整套平台模块钻机的设备设施布置在平台上层甲板上,但受平台甲板面积的限制,钻机各部分不可能布置在一层甲板上,必须充分利用空间分区、分层布置,通常按23层布置设计。钻机主体布置在上层甲板井口区上方,能作横向和

22、纵向移动,对平台的每一口井进行钻井/修井作业。钻机主体的底座分为上下两层,以实现双向移动,下底座的滑道至少有1条与甲板结构工作点的大梁重合;钻机的其它设备设施根据甲板面积有多种不同的布置方式,通常动力、钻井泥浆(含泥浆净化处理设备)、固井泵及其他设备(也可布置在第二层)布置在下层(上层甲板);吹灰(P-tank罐)空压机及净化装置、可控硅(SCR)、马达控制中心(MCC)等布置在第二层;钻井管子堆场布置在第三层;灰罐放置在上层甲板上,其既可布置在平台边缘或钻机主体附近,也可布置在钻机主体与钻井泥浆(含泥浆净化处理设备)之间。如果甲板面积较小部分,设备如泥浆净化处理设备也可布置在钻机主体的下底座

23、上。图2-8-6为其中一种平台模块钻机设备设施布置示意图。平台模块钻机的设备设施在平台上层甲板上占据的面积约为长3750m,宽30m左右。钻井管子堆场通道外边缘与钻井管子堆场相邻最近1口井的距离不宜小于23m。平台上层甲板上应根据实际情况留出物资材料卸货区。2. 修井机平台修井机由主机(井架、动力机组、绞车、转盘、上下底座、司钻房)、泥浆泵组、泥浆罐、防喷器系统、附属设备和修井管子堆场组成。修井时非连续性使用的淡水、海水消防水以及压缩空气等由生产平台提供,修井设备中不包含相应的泵、罐等。修井机设备及其辅助系统设施平面布置尽量保证修井工艺流程顺畅、各类作业方便、操作安全可靠。同时在进行修井设备布

24、置时,还要考虑逃生路线及所有设备的操作和维修空间,使工作人员能尽快安全到达安全集合区。(a)钻机上层布置示意图(b)钻机下层布置示意图图2-8-6 平台模块钻机设备设施布置示意图修井机设备设施布置在平台上层甲板上,主机布置在上层甲板井口区上方,能作横向和纵向移动,对平台的每一口井进行修井作业。主机的底座分为上下两层,以实现双向移动,下底座的滑道至少有1条与甲板结构工作点的大梁重合。修井机设备设施根据甲板面积有多种不同的布置方式,通常有下底座的滑道与堆场的油管呈900布置;下底座的滑道与堆场的油管平行且在滑道内布置。如果甲板面积较小,部分设备也可布置在修井机主体的下底座上。图2-8-7为其中一种

25、修井机设备设施布置示意图。图2-8-7 修井机设备设施布置示意图修井机设备设施在平台上层甲板上占据的面积约为长1731m,宽2035m。管子堆场外通道边缘与管子堆场相邻最近1口井的距离不宜小于13m。当修井机不具备钻调整井功能时,需要动用自升式悬臂钻井船进行平台钻井,因而要求修井机在自升式钻井船打调整井覆盖整个井位时,不与钻井船悬臂结构发生干涉(即避让),确保自升式钻井船补打调整井作业和施工。修井机避让根据钻井船型号、平台井口区位置等有不同的布置,图2-8-8为两种较为典型的修井机避让布置示意图。有关钻机和修井机设备详细布置请参看本手册第三篇第九章。(a)纵向避让(b)水平向避让图2-8-8

26、典型的修井机避让布置示意图十、 总体布置示意图在上述各方案获得确认后,依据确定的方案绘制油(气)田总体布置示意图,该图反映整个油(气)田开发主要工程设施及设施间的相对关系等,如平台数量、平台特征点(或原点)、海管走向、海管登陆点等重要标志点的经、纬度及与之相应的直角坐标。在绘制总体布置图时,还应考虑周边已建设施,如平台、海管及电缆等与新建设施的关系。图2-8-9为总体布置示意图实例。图2-8-9 总体布置示意图第五节 平台设备设施布置一、 设备设施布置要点平台设备设施布置设计时必须要考虑的因素:1. 两条主要逃生通道;2. 燃料源与点火源分离;3. 安全区和危险区4. 操作和操作人员所需空间;

27、5. 维修需要的空间;6. 为防止意外机械事故所需的空间;7. 针对点火源所需的保护空间;8. 为控制火灾所需要的通道空间;9. 预留设备所需的足够敞开空间;10. 特殊设备(振动、噪音);11. 管系简化的设备布置二、 设备布置分区1. 平台区域划分海上油(气)田生产的原油(天然气)属易燃、易爆、可燃物质,为确保安全生产,根据SY/T10041,将有限的生产平台上划分为危险区和非危险区;危险区又可分为0类、1类及2类危险区(危险区分类定义参见海上固定平台安全规则)。海上平台受甲板面积的限制,设备设施间或危险区与非危险区间没有足够的安全消防间距,必须设置防火墙或保护墙进行分隔。2. 设备布置分

28、区海上生产平台受甲板面积限制,布置应考虑充分利用有限的甲板和空间,以保证安全、逃生、操作、维修等需要。易按照各生产设备设施的功能进行分区布置,通常整座平台可大致分为5个区域,即:井口区1) 油(气)生产处理区2) 公用设备设施区3) 平台装卸区和预留区4) 生活区井口区属1类危险区;油(气)生产处理区按2类危险区考虑;公用设施、其它辅助设备和生活区则划为非危险区;柴油系统和含油污水处理系统宜布置在油(气)生产处理区。除非采取安全措施,危险区内不应有明火设备,如柴油机和锅炉等类似设备。三、 平台逃生通道海上平台逃生的基本手段就是把通道通至临近靠船的登船点、救生艇和直升飞机,因此,设备设施布置设计

29、时必须考虑能保证平台上所有人员的逃生,有标记明显的脱险通道。每个区域尽可能有方向相反的两条脱险通道。每层甲板应至少设有两条尽可能远的,便于快速到达救生艇甲板的主要脱险通道和脱险梯道。主要脱险梯道应从顶层甲板依次延伸向下至工作甲板,并与导管架上的脱险梯道相通,直至接近水面的人员着落处。主要脱险通道和脱险梯道必须是从平台的各个地方都可以使用,所有脱险通道最小净宽不小于1m,局部不小于0.8m,净空不小于2.2m,原则上不允许有超过7m 长的“死胡同”,否则应设逃生通道和应急出口。脱险梯道最小净宽不小于0.8m,斜度不大于500。生活楼到直升机甲板梯道的宽度应考虑担架通过。扶梯总长度超过8m,在中途

30、应设置过渡小平台。当扶梯的安装不可行时,垂直梯也可用作脱险通道。所有高度超过2m的直梯应设安全防护笼或其它的安全装置。四、 平台设备平面布置设备布置应进行整体考虑,各设备之间应留有一定的空间,既要使工艺流程合理顺畅并能简化管道系统,又要满足操作、维修及事故处理的需要,同时还要提供安全逃生通道,兼顾管带走向、电缆托架、HVAC管系以及通讯电缆等。对无人驻守平台,应设置安全可靠的登平台设施以及防止外部人员登上平台的装置。1. 井口区布置井口区是平台上最危险的区域,应将其与平台剩余区域相隔离,并且尽可能远离生活区。井口必须布置在甲板易于通向钻机、修井设备并能提供足够结构性支撑的位置,应与火源、燃料、

31、机械及下落物体相隔离或被保护起来。对于有井口的生产平台,所应用的钻机和修井机的类型及需钻的井数决以及项目工程进度定了井口区的位置和大小,通常较大平台的井口一般布置在平台的一侧,井口与其它区域可用防火墙相隔离,临海面不设防火墙,以使井口区有良好的自然通风条件。井口也可设于围蔽区内,但应按有关规范、标准的要求设置必要的通风设施。井口区的主要设备是采油(气)树,采油(气)树间的相对位置通常由钻机、井口设备、操作和维修等因素决定。一般来说,两个采油(气)树间中心距为1.52.5m,常用间距为1.82.3m。利用自升式悬臂钻机钻井的井口区,钻井船一次就位能完全覆盖的井数为20口,井间距1.8×

32、2m。井口区隔水套管对于单筒单井通常为24、单筒双井通常为36。测试、生产管汇尽可能与井口布置在一个区。对于高温高压自喷井的采油(气)树,由于其外形尺寸较高大,为便于操作维修,井口区通常设置一个高出甲板22.5m夹层。2. 油(气)生产处理区布置油(气)生产处理区主要包括油(气)管汇、井口控制盘、分离器、脱水器、天然气压缩机、液烃泵、液烃储罐、清管器收发装置、油(气)换热器、加热器、天然气计量以及管系等设备,这些设备都是发生火灾潜在的燃料源,因此,在设备布置时,应使该区域的设备尽量远离点火源,或与点火源隔开。区内的转动机械应采用防爆电机或气动设备。油(气)生产处理区的设备如无充分隔离保护不应该

33、布置在潜在点火源设备的上方或下方。由于油(气)生产的工艺流程是井口区的井口物流经采油(气)树、管汇到达油(气)生产处理区的分离器等处理设备,而且这两个区的设备设施都是潜在的燃料源,因此,井口区和油(气)生产处理区的设备设施应靠近布置,这样既能符合工艺流程要求,又能简化相互间的连接管道。3. 公用设备设施区公用设备设施区主要包括淡水、海水、污水处理、发电、仪表工厂风、燃料、化学药剂、甘醇再生、热介质、排放、消防和通信等系统的设备以及中控室、马达控制间、变压器间、维修间、CO2间和化验室等设施。公用设备设施应布置在非危险区。如果燃料系统采用油(气)田自产原油或天然气作燃料,则相应的处理设备应布置在

34、油(气)生产处理区;污水处理系统中的生产含油污水处理设备应布置在危险区。公用设备设施中的燃油发电机、透平发电机、明火加热甘醇再生塔、热介质炉等设备以及中控室、马达控制间、变压器间、维修间、化验室等设施都属于潜在火源(燃火设备),设计布置时,应将其远离井口区和油(气)生产处理区,若因条件所限使某些燃火设备布置在危险区内,则应将这些设备封闭并保证足够的正压通风。同区内燃火设备与相邻其它设备的间距不小于4.5m,否则应利用防火墙隔离。淡水、海水、仪表工厂风等系统设备则宜布置在危险区和燃火设备之间。生活污水处理、消防、中控室、马达控制间、变压器间、维修间、CO2间和化验室等设施可邻近生活区布置。发电设

35、备、生活污水处理设施和空调设备通常布置在靠近生活住房区域,这样可以简化从公用系统到生活区所需要的管道电缆。4. 生活区生活区人员高度集中,应尽最大的可能使生活住房免受外来火灾、爆炸和噪音的影响。同时,由于生活区内包括厨房和吸烟区,是潜在的点火源,因此,应布置在平台的非危险区内,并尽可能远离井口区、油(气)处理区等潜在泄漏燃料的区域,且在平台的上风向,以便达到“隔离”的目的,增强人员的安全感。在条件许可的前提下,生活区尽可能设置在单独的生活平台或生活动力平台上,与生产平台栈桥相连。两个平台的间距应综合考虑安全、结构、环境、钻井等因素。当平台甲板上没有足够的空间,生活区和生产区或钻机在同一层甲板上

36、,应用防火墙或公用区以及足够的空间将它们隔开,防火墙可以是独立的建筑物,或是住房构造的一个组成部分。由甲板的结构钢支撑的独立防火墙,必须容许提供所需的两条逃生通道;作为生活区建筑物总体一部分的防火墙,则不得在墙上设窗,并尽量减少开口。生活区至少设有两个尽可能远的便于达到露天甲板和登艇甲板的脱险通道,脱险通道应建在与生产区相对的住房外面,将人员暴露在潜在火源和热源的情况降为最低,每个脱险通道应便于通过并且没有障碍,沿通道的所有出口门应易于开启。生活区住室的门应向内开,所有通向露天甲板的出入口的门应向外开,餐厅等公共处所的门应向外开或为向两面开关的活动门。有机械设备和工艺设备的房间应设有两个向外开

37、的门,并至少有两条与甲板逃生通道相通的逃生通道;如果房间的任一点到房间出口不超过7m,可只设一个出口。生活区的上方和下方严禁布置钻井和油气处理设施。生活区大小应根据油(气)田生产规模、定员确定。生活楼层高不应小于3.5m,房间净空不宜小于2.3m。表2-8-3 给出了平台生活区每人需要占用的面积。表2-8-3 生活区人均占地面积房间m2/人备注住房(带卫生间)6.57.44.65.6二人间四人间住房3.74.6厨房0.65干货库0.19冷库0.19可容纳制冷机/冷冻机餐厅0.84洗衣间0.37娱乐/休息室1.39电视室0.28医务室0.19公共厕所/更衣间0.56设在第一层甲板热水器0.19走

38、廊/梯道2.32建筑物2.5413.9典型范围,取决于1、2、4人间的数量用于生活楼的空调机组及相关设备和生活热水罐可布置在生活楼顶。表2-8-4列出部分油(气)田生活楼外型尺寸。表2-8-4 部分油(气)田生活楼外型尺寸油(气)田名称长×宽×高(m)层数床位(个)绥中36-128×14.5×9.9376锦州9-326.8×13.5×9.9362锦州20-224×9.8×9.9343歧口18-122×9.6×9.9354歧口18-520×9×9.9344南堡35-2(CEP)

39、20×16.5×13.9480平湖21×18×10.5392春晓30×16.5×16490惠州26-117.8×14.7×12.9356惠州32-218.3×12.5×12.9350西江24-330×12.5×22.5590涠州12-127×9.8×14480东方1-123.8×11×10.5360涯城13-114×10.7×13.53365. 平台装卸区和预留区1) 装卸区海上油(气)田为了维持其安全正常生产,需要

40、通过工作船定期运送生产消耗品(如化学药剂)、备品配件和生活必需品。同时,平台上较大型设备也需要送到陆地工厂维修等,因此,布置设计时要考虑足够的装卸区。装卸区的位置与平台吊机同侧,且在吊机吊臂范围内。上层甲板装卸区通常布置在生活区附近,面积要求能同时放置2个20英尺的集装箱及相应的通道;上层甲板以下每层甲板(底层甲板除外)的装卸区是在平台边缘向外悬臂形成的装卸甲板,面积根据实际情况确定,通常为6×3m,层与层之间的装卸甲板应错位布置。装卸区的数量主要依据平台吊机数量,通常在吊机侧的每层甲板(工作甲板除外)上设1个;如果主甲板以下的甲板预留了较大型设备位置,则需在其附近设置1个装卸平台。

41、2) 预留区根据开发方案的要求,部分油(气)田在生产的中后期需要在平台上增加处理设备,如污水处理、泵、发电机和压缩机等,因此,设计时应为将要增加的设备预留下布置空间。预留区在满足工艺流程要求的前提下,应尽量安排在平台吊机或其它施工机具便于到达的区域,以利于设备安装就位。通常发电机、压缩机及其附属设备的预留区设置在上层甲板,其它设备根据需要可布置在上层甲板或以下甲板。上层甲板以下甲板的预留区其上部必须留出吊装孔或在平台甲板边缘设置装卸平台。五、 竖向布置通常海上油(气)生产平台都具有2层以上的甲板用于布置必需的设备设施,根据平台层高差,按照工艺流程要求将某些设备分别布置在不同标高的甲板上,就能达

42、到充分利用位能节省设备(如增压泵)费用的目的;将泵布置在较低标高的甲板上,也能为其提供一个大的正吸入压。甲板层高空间合理利用能减少甲板面积节省费用,换热器或加热器可以考虑设置双层布置;公用设施房间也能设计成2层等。六、 防火墙海上油(气)平台由于受甲板面积限制,布置时难以采用常规物理空间分离点火源和燃料源,通常利用防火墙或遮蔽物来达到目的。防火墙(甲板)由不燃材料制造,其作用是阻止火焰蔓延和提供热遮蔽。但其也存在着限制自然通风和妨碍逃生的缺点,因此,设计时应注意只有在设备不可能充分隔离的情况下使用防火墙(甲板),并将其对逃生路线的影响减致最小。海上平台使用防火墙(甲板)共有A、B、C及H等四个

43、级别,其中用于危险区与非危险区隔离的防火墙(甲板)是A和H级。两者间差异的关键是试验火源和要求承受的耐火时间不同。目前海上平台常用防火墙(甲板)的最高要求是A60或H60级。A级和H级二者之间的异同见下表2-8-5。表2-8-5 A和H级防火墙比较A级H级· 应以钢或其它等效材料制造· 应以钢或其它等效材料制造· 应有适当的防挠加强· 应有适当的防挠加强· 其构造应在60min的标准耐火试验至结束时,能够防止烟及火焰通过· 其构造应在120min的标准碳氢化合物燃烧耐火试验至结束时,能够防止烟及火焰通过· 应用认可的不燃材料

44、隔热,使在下列时间内,与原始温度相比较,其背火面的平均温度增高不超过139;且在包括接头在内的任何一点的温度增高不超过180;· “A60级” 60 min· “A30级” 30 min· “A15级” 15 min· “A0级” 0 min· 应用认可的不燃材料隔热,使在下列时间内,与原始温度相比较,其背火面(火源为碳氢化合物燃烧)的平均温度增高不超过139;且在包括接头在内的任何一点的温度增高不超过180;· “H60级” 60 min· “H0 级” 0 min· 必须按“标准耐火试验”的要求对用于“A”级分

45、隔的隔壁和甲板试样进行一次耐火试验,并取得发证检验机构的认可。· 必须按“标准耐火试验”的要求对用于“H”级分隔的隔壁和甲板试样进行一次耐火试验,并取得发证检验机构的认可。对海上原油生产处理平台,设计按级防火墙考虑满足海上固定平台安全规则要求。对天然气生产处理平台,目前已有多个项目按级防火墙考虑。不同区域间详细防火墙等级应严格按海上固定平台安全规则中相关要求执行。在同一危险区域,也能通过增加防火墙进行消防防护区再划分,从而达到减小消防泵功率的目的。七、 单体设备、设施布置1. 直升机甲板及直升机加油站1) 直升机甲板无人驻守生产平台的直升机甲板应布置在远离井口区的安全区;在住人平台上

46、的直升机甲板多数布置在生活楼的上面,通常直升机甲板结构与生活楼顶之间的空气间隙不小于1.8m,该间隙能够使空气流动且减少喘流。直升机甲板的面积是由其使用目的和降落的直升飞机尺寸两个因素决定,当直升机甲板不考虑布置其它设备时,甲板面积按所用直升飞机旋翼(单旋翼和横列式双旋翼直升飞机)转动时最大全长为直径形成的圆形区域设计,参见图2-8-10直升飞机甲板尺寸。通常直升飞机甲板为正方形,其它形状也可采用。表2-8-6给出了常用直升飞机参数。图2-8-10 直升飞机甲板尺寸布置时直升飞机甲板只能设在2100抵/离扇区内,参见图2-8-11直升飞机甲板示意图;而且直升飞机甲板2100扇区的1800范围内

47、,甲板边缘至水面51的斜坡以外,不允许有固定障碍物,参见图2-8-12直升飞机甲板无障碍物扇形面;高于直升飞机甲板平面0.25m以上的设施,只能设在主起降方向一侧1500扇形区内,对其高度的限制如图2-8-13所示。设计的直升飞机主起降方向应尽量与主导风向逆向平行。图2-8-11 直升飞机甲板示意图直升飞机甲板应设两个方向不同的通道,通道比甲板面低约1m的位置设置小平台用于布置保护直升飞机的泡沫消防炮,甲板周围应设宽度不小于1.5m的安全网。图2-8-12 直升飞机甲板无障碍物扇形面图2-8-13 直升机甲板1500扇形区障碍物限制示意图表2-8-6 常用直升飞机参数直升飞机总重(公斤)旋翼直

48、径(米)总长(米)着陆设施类型数目接触面积cm2占总重量的百分数制造:型号通用名称前后前面后面前面后面Aerospatiale351-BLama2,30511.012.9雪橇式316-B2,20511.012.9轮式122975942872318-CAlouette1,65610.212.1雪橇式319-BAlouette2,25011.012.9轮式12330-JPuma7,39315.118.2123396781543332-LSuper Puma8,35115.618.7轮式224657353664341-GGazelle1,80010.512.0雪橇式350 C/DASTAR1,950

49、10.713.0355 FTwin Star2,30510.713.0360Dauphin2,79911.513.4轮式21360-C2,99411.513.4轮式21212.9122.68416360-C2,99411.513.4雪橇式212.9122.68416365-C3,40111.513.4轮式21212.9122.68416365-C3,40111.513.4雪橇式Augusta/AtlantieA-109Nirando2,45011.013.1轮式12129129A-109A2,60011.013.112791172673Bell Helieopter47G1,33811.313

50、.3雪橇式2239395150205 A-14,30914.717.42252524025206-BJet Ranger1,45210.111.82239393428206-LLong Ranger1,81411.312.922212Twin5,08014.717.52252524034214-BBig Lifter7,25815.219.0Boeing VertolBO-105C2,3009.811.8雪橇式23423,13418.330.2轮式426040Ch-47 23422,68018.330.2221007503107-1110,03015.225.3123233231798,482

51、14.918.1121058529FairchildFH-11001,24710.812.7雪橇式Hiller雪橇式UH-12-L-41,40610.812.4UH-12E/E-41,27010.812.4Hughes269A/BHughes 3007587.78.8雪橇式269CHughes 300C9308.29.4369HS(Std)Hughes 500C1,1588.09.2369DHughes 500D1,3628.19.3SikorskyS-55T3,26516.219.0轮式22258258S-58T5,89717.120.1217232264412S-61 N/L8,70818

52、.922.3216973484315S-623,58316.219.021348348Skvcrane/S-6419,05022.027.012S-65C19,05022.026.912994994S-764,40013.417.512135135S-78-C9,07216.419.821471471有关设计直升机甲板的尺度、布置、标志、安全设施等具体要求,应严格遵循中国民航总局第67号令民用直升机海上平台运行规定。值得注意的是烟气和冷放空管禁止排向直升机甲板。由于直升飞机是由吸入大量空气的透平来驱动的,在吸入的空气中,即使可燃气体的浓度在最低爆炸极限以下,也能供给透平足够的燃料,引起透平超速

53、运转,影响直升飞机控制。2) 直升机加油站直升机加油站由燃油储罐、加油泵、流量计和加油枪组成。燃油储罐的安放地点应通风良好,必要时应有降温措施,且应尽可能远离居住处所、逃生通道、救生艇登艇场所和热源;还应设有能把油罐应急抛入海中的装置。加油泵尽量靠近燃油储罐布置。2. 平台吊机平台吊机的主要作用是从供应船上装卸货物,满足供给;其次是辅助进行日常设备维护和钻修井,如压缩机气缸、泵、发电机或明火加热器内的火管、换热器的管束等搬运;再就是人员上下平台。吊机的数量和形式的选择取决于平台的尺寸和形状,通常小型平台设1台吊机,大型平台对侧设2台吊机。平台吊机布置在上层甲板上面与靠船码头同侧的吊货区。吊机位置应满足平台的正常作业要求,但不应防碍修井机或自升式钻井船的操作以及不

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