海洋石油平台清洗技术

海洋石油平台清洗技术

1该设备的清洁范围和用途1.1平台清洗对象海洋石油平台（以下简称平台）包括用于海洋石油工程研究开发的固定平台、移动平台、单点系泊等辅助设施和其他浮动工具。平台拆除前需要清洗的设施包括:水下生产系统、水下基盘、海底管道及立管、水下软管、平台上部设施。按清洗对象的不同分为:平台上部(设备类、容器类、管系类)和平台水下部分(立管、海底管道)的清洗。需清洗的介质可分为:原油、凝析油、燃料油、化学制剂、热介质油等。1.2清洗和清洗对弃置不再使用的平台,清洗作业以除油为目的,主要对其水下的生产设施、水下管线和水下基盘进行清洗。工艺设施的清洗以流程整体清洗的方式进行,无需对容器和设施再单独进行清洗。如改做它用,再根据详细的用途编制具体的清洗施工方案和操作流程。对弃置后再使用的平台,不仅要对水下的生产设施、水下管线和水下基盘进行彻底清洗,还要对平台上所有设施和工艺流程彻底清洗。清洗过程采用先整体后单独的方式进行,先工艺流程和容器整体清洗,再对设备、容器进行单独清洗。清洗质量要求较高,要保证系统内无任何油迹,达到动火标准。1.3施清洗前准备工作要求平台弃置设施的处理分为改做它用和废弃两种方式。平台弃置设施的清洗目标因后续处理方式的不同而有不同的技术要求。如果改作用于油气生产,设施清洗后必须达到后续维修改造和正常生产的目的,满足如下质量指标:(1)工艺流程设备、管线、容器内无油迹。管线、容器内氧气体积分数不小于20%,可燃气体含量在爆炸极限下限的20%以下;(2)海底管线管内无油滴,海水冲洗时含油量不大于30mg/L;(3)动火作业时不会发生燃烧或爆炸;(4)动火作业时无有毒气体析出。对于其它形式的改作他用和废弃,清洗后不会对环境产生污染即可,垢层、腐蚀产物等不需去除。2高熔点质油泥的沉降压海洋平台设施内的污垢主要以油泥为主,原油在采出后的初加工、外输和贮存过程中,所含的高熔点的蜡质、沥青质、胶质和所夹带的泥砂、无机杂质和水一起沉降下来,在容器和管道内形成油泥。考虑到海上平台空间和清洗时间的限制、设备结构及清洁度的要求,一般采用人工清理、化学清洗和高压水射流清洗三者结合的方法。2.1人工清洁平台上进行人工清理作业时必须使用防爆工具和材料,如:铜铲、塑料簸箕、塑料桶、棉纱等。以目测法或擦拭法判定清洗是否合格。2.2化学洗剂2.2.1清洗前的准备化学清洗常采用循环与浸泡相结合的方式,循环系统由配液槽、循环泵、临时连接管路和清洗对象4部分组成。进行化学清洗首先必须了解清洗系统的现状,做好以下清洗前的准备。(1)取样分析污垢的特性,根据实验结果选择清洗剂,确定清洗工艺。(2)依据现场污垢分布和清洗容积,确定污垢数量,计算清洗剂用量。(3)根据现场调研结果,设计清洗循环系统,确定临时配管、循环泵站(循环泵与配液槽)与系统的连接。(4)在做好人员、设备、工具、材料准备的同时,必须充分考虑海洋石油平台清洗作业的风险,做好相应的安全防护措施。(5)现场施工前要做好清洗系统的隔离和清洗对象的预处理(放空、吹扫、置换),满足循环清洗的前期要求。2.2.2化学清洗工艺化学清洗现场工艺控制主要指对清洗液浓度(酸、碱、铁离子)、温度、pH、流量、流速等条件的控制。完整的化学清洗工艺主要包括碱洗(除油)、水冲洗、酸洗、水冲洗(排酸)、中和钝化的步骤。控制参数见表1。2.2.3除垢率及净化效果化学清洗质量检验方法及指标,执行HG/T2387—92《工业设备化学清洗质量标准》要求。除垢率及洗净率指标见表2。用腐蚀试片测量的金属腐蚀速度的平均值应在6g/(m2·h)以下,酸洗后表面应清洁,并形成良好的钝化膜。化学清洗过程记录真实、完整、数据准确,并出具竣工验收报告。2.3生物及微生物高压水射流清洗适用的结垢物类型包括:各种机械堵塞物、各类盐碱结垢物、氧化铁、金属锈蚀物、油脂及油污凝结物、油漆、焦炭、石蜡、沥青、石灰、石子、沉渣、淤泥、船体上的附着物及海洋生物等。平台上的换热器、容器、开闭排管道、甲板等,常采用高压水射流清洗。2.3.1高压水射流清洗系统的主要构件高压水射流设备整机由高压水发生设备(以下简称泵)、控制系统、执行系统及辅助系统组成。其基本部件包括:泵、调压装置、软管及硬管、喷头及控制装置等。高压水射流清洗系统的建立,除了要有上述主要部件外,还应考虑被清洗对象的结构及其附着物的理化性质等。同时也应该针对不同的清洗对象、清洗特性的要求来选择清洗设备的结构形式。但是,不论选择哪种形式的清洗设备,都关系到一个重要的部件,即喷嘴的选择,包括喷嘴的结构形式与材质、喷嘴的个数与喷嘴的直径等的选择。这些因素对于清洗系统的合理匹配十分重要。2.3.2压力等级的影响高压水射流清洗的工艺参数主要有射流驱动压力、流量或喷嘴直径、功率以及射流的靶距或射程、进给速度与射流打击力等。其中,对于任何水射流工艺系统来说,选择合理的压力等级是关键。清洗各类垢质推荐的高压水射流清洗机工作压力适用值,见表3。2.3.3合格评估管式换热器的清通率为100%,密闭管路系统通畅率为100%,容器、设备表面洁净度满足要求。2.4清洁技术的比较2.4.1清洗工艺的特点(1)可以除去多数物理清洗的硬垢和腐蚀产物;(2)清洗时可以不打开工艺设备,对设备内间隙小的部位也能进行清洗;(3)清洗的时间较短,费工较少;(4)有些化学清洗可以在不停车状态下进行。2.4.2废水污染和污染物处理(1)化学清洗处理不当或缓蚀剂使用不当时,会引起设备严重腐蚀;(2)洗后的废液需要进行处理,否则会引起环境污染;(3)有些化学清洗药剂费用较高,有些药剂对操作人员健康有影响。2.4.3清洗细射流(1)高压水射流的压力与流量可以方便地调节,因而不会损伤被清洗物的基体。(2)高压水射流清洗快速、彻底。例如:下水管道的清通率为100%,清净率为90%以上;热交换器的清净率为95%以上;锅炉的除垢率达95%以上,清洗每根排管的时间为2～3min。(3)清洗成本低,大约只有化学清洗的1/3左右,即高压水射流清洗属于细射流,在连续不间断的情况下,耗水量为1.8～4.5m3/h,功率为35～90kW左右,属于节能型设备。(4)高压水射流清洗用途广泛。凡是水射流能直接射到的部位,不管是管道和容器内腔,还是设备表面,也不管是坚硬结垢物,还是结实的堵塞物,皆可使其迅速脱离粘结母体,彻底清洗干净。高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求,只要求水射流能够达到即可。(5)与化学清洗不同,高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题。与其它清洗方式相比,高压水射流清洗在清洗效果与效率、清洗成本、以及环保等方面具有无可比拟的优势。3清洁程序3.1洗过3.1.1电器设备的选择弃置平台的清洗时机以平台弃置前,工艺设施还能正常运行时进行最为适宜。水源:淡水洁净,无色无味。电源:功率满足电器设备负荷。加热系统:提供热源,满足清洗温度要求。外输设施:保证清洗污油水等及时回收、处理。3.1.2主要设备平台设施清洗作业所需主要设备见表4。3.2清洗设施的选择主要受精于后公用系统平台设施进行清洗应遵循先生产工艺系统、生产辅助系统,后公用系统的基本原则。在不相互冲突的情况下,相互独立的清洗作业可交叉进行。可以从系统中分离的设备、容器等设施可单独清洗。通常采用以下顺序进行清洗。(1)海底管道输油、输气、注水管线等。(2)技术系统原油处理系统、污水处理系统、天然气系统、开式排放系统、闭式排放系统、化学药剂系统、热介质油系统等。(3)化学清洗工艺柴油系统、滑油系统等。清洗工艺的选择按照下述原则进行:大范围管道系统的清洗,采用化学清洗工艺,清洗剂的选择采用除油、除垢清洗剂;系统内单一设备的清洗,采用高压水射流和人工清理相结合的方式。清洗产生的废弃物必须分类存放、回收处理。在平台污水处理系统可用的条件下,尽量就地处理达标排放,否则必须运回陆地,送交资质合格的单位处理。3.3洗过步骤3.3.1高压水射流清洗总黄墙换热器的清洗是平台设备清洗的主要内容之一,分管程清洗和壳程清洗。步骤如下:(1)将换热器与系统有效隔离开;(2)泄放换热器管程及壳程内的介质,拆除换热器的保温层,拆卸换热器封头;(3)设置高压水射流清洗区域和防污染区域;(4)利用高压水射流软枪对换热器管程、壳程进行清洗;(5)现场检查疏通清洗合格后,进行压缩空气吹扫水分;(6)对换热器进行复位,进行水密试验,合格后交验。3.3.2气体污染物有保护容器清洗一般采用人工清洗和高压水射流清洗相结合的方式。步骤如下:(1)确认容器有效隔离,打开人孔盖进行自然通风;(2)容器内气体检测合格(可燃气体体积分数在爆炸极限下限的2%以下,氧气体积分数比大于19.5%),清洗人员方可进入开始作业;(3)连接好高压水射流清洗机,调节至适合工作压力,对容器内壁进行冲洗;(4)用气动隔膜泵将容器内污油水抽排至污油罐;(5)用防爆工具将容器内杂质清出容器,放入专用垃圾箱;(6)用纯棉布将容器内油污、水渍等擦净,检查无遗留物;(7)容器检测合格交验、盲封。3.3.3除垢清洗工艺系统清洗包括生产工艺系统、辅助系统和公用系统的管系清洗。一般以碱洗除油为主,使用碱性水基金属清洗剂,在一定温度下进行循环清洗,达到除油垢的目的。当管系油垢中含有钙垢时,首先进行碱洗,除去部分油污和垢转型,再进行酸洗除垢,最后再进行除油清洗。步骤如下:(1)低点排放系统内介质至指定的容器内,必要时以惰性气体吹扫;(2)隔离清洗范围以外的设备;(3)连接临时管路,建立清洗循环,吹扫残余介质后进行水压试验;(4)配注清洗药液,同时启动加热系统,保证除油清洗温度;(5)根据现场情况选择不同的清洗工艺,同时做好过程监测;(6)及时回收处理清洗废液;(7)清洗完毕,对系统吹扫、干燥,验收合格进行盲封处理。3.3.4盐液清洗施工海底管道多为长距离输油、输水、输气管线,由于清洗的管线较长,采用开路加浸泡的方法。海底管道内的污垢成分复杂,尤其是输油管道,垢层在同一表面既有无机盐,又有凝油、石蜡、胶质,为了尽可能在一个过程中多洗掉几种成分,应根据实际情况,注重清洗介质、清洗助剂、温度、流速和设备的筛选。步骤如下:(1)施工前准备包括:清洗液配制、对海底管道内介质进行置换、系统隔离锁定,建立注液流程,建立残液回收流程;(2)注入清洗液进行浸泡,同时做好过程监测;(3)清洗废液回收,系统大排量冲洗;(4)清洗质量检验,系统恢复。此外,对于海底管道清洗,由于海底管道两端连接设施的不同,应针对实际情况选择不同的清洗工艺。3.3.5废液处理系统全海式海底管道是由平台至FPSO、单点组成,清洗时对于水相管线采用酸洗除垢工艺进行清洗,油相管线采用碱洗除油工艺进行清洗。清洗海底管线时,首先用清洗液注入海底管道内部替换海底管道内部的原有介质,然后对海底管道进行浸泡,以达到除油、除垢的目的。浸泡结束后,可以使用平台或FPSO上的注水增压泵进行冲洗。废液处理方式可分为两种,外输或者利用平台污水处理流程进行处理、达标排放(流程可以接受的情况下)。输水管线清洗过后,先进行过滤,除去废液的杂质,然后加入碱性物质对废液进行中和,将中和后的废液打入流程。清洗油相管线时,由于使用环保型清洗剂,可以直接打入污油水处理流程处理。3.3.6原油输送泵回收半海式海底管道主要为平台通往陆地终端的输油管线,由于管线较长,清洗产生废液也随之增多,清洗工艺一般采用除油清洗剂浸泡的方法进行。使用原油输送泵将清洗剂注入海底管线内替换原油,所替换的原油进入陆地终端处理厂内的工艺系统进行回收。利用清洗剂对原油海底管道进行浸泡,浸泡结束启动原油输送泵进行大排量的冲洗。冲洗所产生的废液,在处理厂有能力接受的情况下,可以直接进入流程。如果冲洗液排量过大,系统生产能力无法接受时,可以进行暂时存储,间歇注入流程进行回收处理。油相管线的清洗废液仍以进入流程为佳,清洗废液中的原油进入流程处理后还可回收利用。4压力水射流清洗作业安全规范GB3838—2002《地面水环境质量标准》;HG/T2387—1992《工业设备化学清洗质量标准》;质技监局锅发(1999)215号《锅炉化学清洗规则》;JB/T8093—1999《高压水射流设备》;JB8526—1997《高压水射流清洗作业安全规范》;JT154—1994《油船洗舱作业安全技术要求》;GB16993—1997《防止船舶货舱及封闭舱缺氧危险作业安全规程》;GB/T12474—1990《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》;GB3552—83《船舶污染物排放标准》;GB8978—1996《污水综合排放标准》;GB18188.1—2000《溢油分散剂技术条件》;GB18188.2—2001《溢油分散剂使用准则》;JB/T4323.1—2000《水基金属清洗剂》;JB/T4323.2—1999《水基金属清洗剂试验方法》;Q/12TG3898—2004《重油清洗剂》;国家海洋局,2002年6月24日,《海洋石油平台弃置管理暂行办法》。5处理废物5.1清洗作业产生的污水清洗作业过程中的排放物主要来源于:(1)化学清洗时产生的清洗废液;(2)高压水射流清洗作业时冲洗水;(3)系统试压时的冲洗水;(4)系统通风排气时产生的少量废气;(5)舱室容器设备内清除的污油泥等沉积物;(6)人工清洗作业时产生的被污染的废弃棉纱、吸油毛毡等工业垃圾;(7)清洗作业过程中产生的生活污水和生活垃圾。其中,冲洗水和清洗废液均为含油污水,对环境的影响主要表现在油污染、酸碱污染和COD的影响。含有原油的废水进入海洋后,会造成明显危害,不仅影响海洋生物的生长,降低海洋的自净能力,而且影响海滨环境。酸碱污染物排入水体,会改变水体的pH,干扰水体自净,并直接影响水生物的生长和渔业生产。高COD的废液排入水体,易致水体缺氧使水生动植物生存困难、大量死亡,水色变混,污染海洋环境。5.2清洗废液含油量根据现行环保法规的要求,施工过程中产生的废弃物必须回收处理、达标排放。清洗废液的处理,首先进行酸碱中和,使污水的pH在6～9的范围内。含油污水的处理,要利用已有污水处理技术和设施,采用化学方法进行处理,排放指标:含油量低于30mg/L,COD低于100mg/L。固体废物的处理原则是:分类存放回收,运回陆地,送交资质合格的部门进行焚烧处理。为了减少清洗废液对环境的影响,清洗作业中要尽量选择环保型药剂。油建渤海装备清洗环保分公司自行研制的重油清洗剂是根据海洋石油平台设施原油污染的特性,以无毒、无腐蚀、环境影响小的化学品为原料进行配制的,可大量用于日常清洗作业中。该产品在配方上,选择多种表面活性剂进行复配,其生物降解性都在90%以上;所用清洗助剂不含磷酸盐,清洗废液不会产生过磷化现象。该产品经天津市产品质量监督检验所验证合格,确立了该公司的企业标准Q/12TG3898—2004,在日常清洗工程应用中已取得了满意的效果。5.3台清洗废液产生量清洗废液的处理是弃置平台清洗作业对环境影响的关键。清洗产生的废液量,随弃置平台规模的不同存在很大差异。据经验估算,浮式生产储油轮清洗废液可达1万～2万t;采油平台清洗废液产生量约1～5kt(工程程实例:明珠号清洗外输废液12000t,友谊号清洗外输废液18900t,渤中28-1南北平台清洗外输废液900t)。清洗废液主要分为两部分,输水管线化学除垢清洗产生的酸洗废液和系统化学除油清洗产生的碱洗废液。废液的处理要根据废液的组成和现场条件,采取不同的处理方式。当清洗作业的平台污水处理系统可以启用,或者经过完善后可以正常运行的前提下,可直接引入平台的污水处理系统就地进行处理,否则必须外输,输送至陆地处理污水处理厂,处理后达标排放。5.3.1采用表面活性剂进行清洗和中和除垢清洗一般采用盐酸。盐酸清洗废液中含有洗垢时溶入的钙、镁、铁、铜等离子,有残余酸,废液的氯离子含量高,往往含有较高的悬浮物,并带有颜色。当根据清洗垢质的需要添加了渗透剂、剥离剂,为了增加除油效果添加了表面活性剂,则清洗废液的COD值也较高。酸洗废液对环境污染的主要因素是:强酸性(pH<1);COD在500～50000mg/L;其他有害物质。盐酸废液的处理一般采用石灰水或氢氧化钠中和、絮凝沉降之后,使水的pH达到6～9。也可采用碱洗废液进行中和。盐酸清洗选择无毒无异味的酸洗缓蚀剂时,色度较浅,COD一般低于2000mg/L。中和后再用活性污泥法进行处理,即可达到工业排放标准。活性污泥法是以活性污泥为主体的生物处理方法,其实质是以存在于废水中的有机物作为培养基,在有氧条件下对各种微生物群体进行混合连续培养,通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程使污水达标排放。5.3.2碱洗液清洗条件及环保效果碱洗一般采用水基金属清洗剂,以清除设备管道内的油污。碱洗剂组成为各种碱性盐类、表面活性剂和清洗助剂,如纯碱、烧碱、磷酸三钠、三聚磷酸钠、硅酸钠、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂等。根据不同清洗对象及要求,在碱洗液中,碱性盐类的质量分数为0.5%～6%,表面活性剂为0～1%。碱洗废液对环境污染的主要因素是:强碱性(pH>9);油含量0～1000mg/L;COD在0～10000mg/L。碱洗废液的处理,一般采