挪威北海油田生活模块管线设计分析.doc

1、1挪威北海油田生活模块管线设计分析内容摘要: 挪威北海油田的海上生活模块多为高端生活模块，其特点是造价高、质量好、舒适度高、少维修或免维修。本文介绍了挪威北海油田海上生活模块按 NORSOK 标准设计的各管路系统的特点，为国内承接满足 NORSOK标准的高端海上生活模块的管线设计提供参考。 关键词：北海油田 NORSOK 管线 设计 中图分类号： TU279.7+6 文献标识码： A 文章编号： 引言 北海油田位于英国和欧洲大陆之间的海域 ，大部分是英国和挪威的专属经济区，是欧洲重要石油、天然气产区。北海油气资源丰富，海底石油藏量仅次于波斯湾和马拉开波湾而居世界第三位，日产原油约 600万桶，

2、世界石油市场约 6.4%的供货来源于此。挪威自上个世纪 90 年代起油气产量超过英国，成为一个新兴的油气生产国。挪威目前在北海油田共有三十多个海上油气田，由于北海油田海上气候环境极为恶劣，因此为海上操作人员提供安全、舒适的生活和工作环境已成为油田持续开发和保证油气产量的重要因素。挪威北海油田的海上生活模块具有是造价高、质量好、舒适度高、少维修或免维修的特点，其主体结构多为铝合金材料，在配置上基本上做到每个定员一个独立的房间，每个房间内配2备包括卫生单元在内的所有生活、娱乐设施，因此其每个生活模块的造价可能高达几亿挪威克朗。本文主要介绍本文介绍了挪威北海油田海上生活模块按 NORSOK 标准设计

3、的各管路系统的特点，为国内承接满足NORSOK 标准的高端海上生活模块的管线设计提供参考。 挪威北海油田 生活楼管路系统介绍 在挪威北海油田的海上生活楼及直升飞机甲板上，其管路系统组成与国内生活楼相比有所不同。除了一般生活楼所配置的供水（冷热水）系统、生活污水排放系统、压缩空气系统、消防水灭火系统、直升飞机甲板消防水及泡沫灭火系统、飞机加油系统、空调冷水系统外，在挪威北海油田的海上生活楼中还设置了真空清洁系统、空调加热介质系统和高压水冲洗系统。真空清洁系统主要是为了满足清洁人员日常清理卫生的需要，空调加热系统则是根据北海冬季严寒的特点而专门设置的采用热水加热送热风的冬季供暖系统，高压水系统则是

4、为了对特定区域进行冲洗。 上述管路系统的设计及建造通常执行 NORSOK 标准。NORSOK 标准是由挪威石油工业协会基于认可的国际标准而专门制定的。其目的是确保油田开发及操作更加安全、增值及提高成本效率，并试图替代相关石油公司的内部标准。NORSOK 标准中涉及生活楼配管的相关标准主要包含在标准号 H-CR-002、 L-001， L-002， L-005， L-CR-003， L-CR-004 及 C-001 中。 挪威北海油田 生活楼管路系统设计分析 32.1 供水（冷热水）系统 挪威北海油田海上生活楼的供水系统通常按 NORSOK 标准进行设计，其系统原理与国内生活楼基本相似，包括日常

5、生活用冷水、热水、卫生冲洗水等系统。其特殊之处主要体现在以下几点： 管路流量及管子尺寸根据 Kommunenes Sentralforbund 出版发行的 挪威配管标准手 册 ”Normalreglementet forsanitranlegg, Tekniskebestemmelser” ，以及挪威标准“NS 6070 Marine industry Sanitary systems, Installation of fittings andequipment”.“ NS 6071 Marine industry Sanitary systems, Supply systems”来确定。 根

6、据 NORSOK 标准，在厨房，公共卫生区域如更衣间等配备足够数量的冲洗软管站，软管站需分别提供冷热水，这一点在国内的项目很少要求； 厨房集气罩一般设有淡水冲洗管路，在咖啡厅的窗户上也要求提供冲洗水。国内项目基本没有类似要求； NORSOK 标准要求供水系统压力一般不大于 6BAR, 紫铜管路流速一般不大于 2.5m/s；;热水循环系统热水 的流速一般不大于 1 m/s; 所有管路布置时都隐藏在壁板内部，几乎没有明管；供水管路布置一般都是从上向下布置；个别地方为了不出现明管，也采取局部从下向上布管； 热水系统水温一般为 55C, 在热水器的出口设有一个温度调节阀自动调温；根据 NORSOK 标

7、准 C-001 的要求，冲洗软管站等需要提供水温在 80 C 左右 的热水; 42.2 生活污水系统 挪威北海油田海上生活楼的生活污水系统须满足 NORSOK 标准的相关要求，在重力排放式生活污水系统中，通常黑水、灰水合并在一起，经污水处理装置处理合格后排海。与国内项目相比，该系统在设计方面的特殊之处主要体现在以下几点： 所有黑水灰水全部管路连接在一起（真空马桶系统除外） ，这样可大大减少污水管线的长度，但污水处理装置的容量要增大很多。在污水处理装置外形尺寸不受限制的情况下采用，可有效降低投资成本； 污水管路的尺寸按 Kommunenes Sentralforbund 出版发行的管路手册 ”N

8、ormalreglementet for sanitranlegg, Tekniskebestemmelser” ，以及挪威 国家标准“NS 6070 Marine industry Sanitary systems, Installation of fittings and equipment”.“ NS 6072 Sanitary systems, Sloping Sewage Systems”来确定。 污水管线尺寸确定的具体步骤为： 根据 Normalreglementet for sanitranlegg 手册中的“图23”按管子的安装斜度确定管子的设计流量； 按 Normalregl

9、ementet for sanitranlegg 手册中的“图19”中的曲线 B 确定最大正常流量。这些值作为确定管子尺寸的基本依据。 然后根据 Normalreglementet for sanitranlegg 手册中“图 18“中给出的各下水设备的流量值，计算生活污水原理图 P 在北海油田 SNORRE LQE 生活楼中，该下水管道为 8”的不锈钢管. 在厨房，洗衣间，更衣室等需要冲洗的公共场所，要求安装大型的方形地漏，地漏位置一般由舾装专业定位在房间总布置图上；地漏内配备水封及污物滤篮； 污水管道上的清洁口一般位于卫生单元或卫生设备后部的检修通道内，检修口为管子上三通加管盖的形式； N

10、ORSOK 标准中对清洁口的间距有具体要求：污水管室外最大 40 米，室内最大 20 米；90 度弯头处都要加清洁口。 污水管路上的所有弯头均采用 45 度弯头，几乎不采用 90 度弯头。这样可使管路水流通畅，不易堵塞。 2.3 生活楼真空清洁系统 为满足生活楼打扫卫生的需要，在挪威北海油田的海上生活楼上通常都配备了中央真空清洁系统。该系统由中央真空抽吸设备、相关管路以及分布在各层的插头组成。中央真空设备一般布置在单独的机械间6内，通过管路连接到设置在生活楼每层走廊内的吸尘器插头上，以方便清洁人员使用。每个插头上设有电气触头开关,以此控制真空设备的启停。该系统为干式和湿式组合操作系统，吸尘软管

11、直接连在插头上吸尘，为干式操作方式；在吸尘软管及插头间就地安置便携式液体分离器，以避免液体通过管道吸入到真空设备，为湿式操作方式。. 在真空清洗管路系统的主干立管的最下部设有一个分离器,用于接收吸入到管道中的杂物,同时该装置上安装了真空阀,当干管中风速不大时自动进风以维持正常的工作压力(风速). 真空清洗系统的设计条件是：同时使用的用户最多 5 个，每个用户的最大空气流量为 120M3/H, 管路允许的最大空气流速为 15m/s。该系统的设计及安装通常以厂家提供的资料信息为基础，并通过对管道进行流阻计算确定真空设备的压力参数。 2.4 生活楼压缩空气系统 压缩空气系统分仪表气及公用压缩空气两种

12、。NORSOK 标准对公用压缩空气及仪表气系统并没有太多的特殊要求，其供气用户主要为各公用站，防火风闸，以及外部防火门等。除防火风闸以及一些仪表需供应仪表气外，其他如防火门等都可以供给公用气。 （但有的项目防火门连接的是仪表气，如挪威北海油田的 SNORRE A VERKSTEDMODUL） 。 NORSOK 标准特别要求外部防火门需气动打开，每个外部防火门上配备一个小空气罐在紧急情况下提供气源。空气罐一般可随外门一起订货。 72.5 空调冷却水系统 在挪威北海区域的海上生活楼，由于夏季海水温度较低，因此夏季的空调冷风一可以通过海水直接冷却新风获得的，这与我们常规的制冷机闭式冷媒水冷却系统不同

13、。这与当地的自然环境及海况有关, 一般不适用于在中国区域的项目。 该系统的海水来自平台上的海水提升泵，空调新风经 AHU（空调风处理单元）中的海水冷却盘管冷却后送到生活楼各居住舱室。 2.6. 空调加热介质系统 挪威北海油田海上生活楼的空调加热一般采用热水加热，热水来自平台的热水锅炉，经热水泵站单元连接 AHU 上的空气加热盘管。系统中设有温度计，隔离阀以及流量控制阀，高点放空及低点泻放等。 由于热水温度较高，加热系统的材料一般为双相不锈钢。 2.7. 生活楼及直升飞机甲板开排系统 在挪威北海油田的海上生活楼及直升飞机甲板，对所有露天的甲板都要设置开排管路系统，以及时有效地将该区域的雨水或消防

14、水排走。 开排系统的设计计算按挪威标准管道手册 ”Normalreglementet for sanitranlegg” 第 2.1.2 节的有关要求进行。 计算总流量（Q）时按最大雨量为 0.02l/s/m2； 按露天甲板的面积逐层计算各个管路所承接的雨水总量； 对飞机甲板还需要考虑三门泡沫炮，两个双介质灭火软管站及飞机8甲板喷淋（当要求设置时）灭火介质的流量总和。其他配备水消防设备的甲板也要同时累加消防设备使用时的流量； 根据挪威生活楼管道手册 ”Normalreglementet for sanitranlegg” Fig.32 可以查得各种规格的管路在不同安装坡度下所允许的最大流量，这

15、样就可以根据每个管子的流量总和查得最合适的管子尺寸。 立管的设计流量，根据 NORSOK 标准 P-001 按伯努里方程计算而得。压头按管子充满液体时 50的可用压头计算。 各层甲板的开排系统通常连接到一个或几个排水总管上，然后集中排海。也可将上一层甲板的排水通过管路直接泄放到下一层的甲板上，排水经下层甲板表面通过该层的排水管逐级泄放，直至排海。在这种情况下计算排水管管径时，下层管径计算时要考虑其上各层甲板面积的总和。 2.8 生活楼消防水系统 生活楼消防水系统的设计需满足 NORSOK 标准 S-001 Technical Safety 的有关要求，特别是该标准中的 ANNEX H 中的有关

16、要求。与国内项目相比，挪威北海油田生活楼上的消防水灭火系统有以下几个特点： 生活楼内一般不设置水喷淋系统，取而代之的是在生活楼内布置若干个消防软管站，每个软管站内含压力调节阀以及不超过 25 米的 1“内径软管； 软管站布置在走廊时一般要凹进去布置，以免影响通道；不可避免9时，也可以悬挂在天花板下方，软管站的软管向下拉出消防，在为 ARKER 公司建造的 H6E DRILLING RIG 生活楼上有处类似设计； 按 NORSOK 标准，每个软管站的设计流量为 8M3/H, 这比我们国内的要小很多； 消防系统管线材料一般为钛金属材料，耐腐蚀能力强，重量轻，但价格昂贵； 在救生艇区域一般设置雨淋系

17、统（DELUGE SYSTEM）,设有自动控制雨淋阀组，这种布置在国内项目没有要求； 尽管是位于北海区域，但室外的消防总管可以不做电伴热及绝缘。它的做法是在消防总管上安装一路 1.5”的放水支路，这个支路在冬季室温低于 0 度时打开让总管保持一定的水流以免水管结冰；据 LEIRVIK 公司管线专业负责人 ALF MAGNES LONING 先生介绍，冬季北海的气温很少达到 0 度以下，所有才有这样的设计思路。但在 SNORRE LQE 生活楼上，我们注意到消防总管做了电伴热。 2. 9 直升飞机甲板消防水及泡沫灭火系统 NORSOK 标准将安全放在重要位置，因此挪威北海油田的海上生活楼及直升飞

18、机甲板消防水及泡沫灭火系统与国内项目相比有很大不同。其显著特点是安全可靠性高，自动化程度高。具体体现为： 每个直升飞机甲板要配置三门泡沫消防炮，呈 120角布置；泡沫炮一般为自动炮，消防炮不仅能从飞机甲板控制中心控制启停及喷射10角度，还能在一个泡沫炮附近控制其他两个泡沫炮。为达到自动化目的，在管路系统上设有泡沫消防阀组撬快，撬快内包含控制阀及自动化仪表等，还接有电加热盘管防止冰冻；泡沫炮的自动装置部分也设有电伴热装置以防止冬季结冰； 每个飞机甲板还配置两个双介质灭火软管站，每个软管站内包括泡沫和干粉两种介质，通过消防水混合后进行消防作业； 在某些平台如挪威北海的 GJa 平台的直升飞机甲板，

19、设有地面喷淋系统（POP-UP SPARY） 。该系统要求在直升飞机甲板上安装足够数量的地面喷淋头，当飞机起火时能迅速启动象喷泉一样将飞机包围从而达到消防的目的。该系统设有一个喷淋阀组撬快，其中包括喷淋阀组、控制仪表及消防水、泡沫管线等，该阀组可以从直升飞机控制室或中控室进行遥控。 泡沫管路系统一般来自平台中心泡沫系统，不同于国内项目直升飞机甲板配备自己独立的泡沫系统；泡沫管路系统与消防水系统一样，也是环形回路系统； 基于以上特点，该系统的造价要远远高于国内项目。 2.10 高压水系统 在挪威北海油田的一些生活楼上设置了高压水冲洗系统，用于对直升飞机控制室(HTTC)以及餐厅等场所的冲洗。该系统的高压水来自于平台上专门设置的高压水泵，在上述区域的的公用站设置高压水接头及软