段塞流捕集器翻身方案的设计

陈邦敏 宋广兴 杜洪杰 李洋 杨铁宁

(1.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028; 2.海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266555)

0 引言

段塞流捕集器是一种多相流管道的终端设备，主要用于捕集多相流管道流出的液塞，进行气液分离，为流程中的来液量波动提供缓冲容积，消除段塞流的严重危害，并为下游处理设备提供稳定的气体和液体流量。段塞流捕集器是一种石油开发中常用的关键设备，在处理流程中液量较大时，常常需要较大规模的段塞流捕集器。由于公路运输车辆对于运输设备尺寸的限制，设备不能超高、超宽、超重。因此部分段塞流捕集器在运输过程中采用侧躺建造，侧躺运输的方式。在运输到达现场后需要进行翻身，才能实现安装。由于段塞流捕集器的工艺特点，其管嘴较多，重量较大，部分设备偏心明显，导致其翻身方案比较难以实施。南海某油气田开发项目采用的大型段塞流捕集器重量超过100t，为使得翻身方案安全可靠，经过详细评估，制定了采用转台支撑，2台履带吊配合的翻身方案。

1 翻身方案设施准备

该项目段塞流捕集器主要依据《压力容器》《卧式容器》《固定式压力容器安全技术监察规程》等标准进行设计。段塞流捕集器外形尺寸12756mm×4211mm×5114mm，重量125.866t。设计压力12.15MPa，设计温度-29℃/49℃，能承受横向加速度0.24g，垂直加速度0.15g，总容积63.7m3，其管嘴密布罐体周身，达30多个。为了满足段塞流捕集器翻身要求，需要准备主要设备包括，750t履带吊2台，根据强度要求选择对应的卸扣，吊带，钢丝绳，辅助绳等(表1)[1]。

吊机起重能力750t，吊装回转半径20m，考虑2台吊机均匀受力，但由于吊机拔杆的差异，主臂倾角略有差异[2]。除主吊设备重量外还需综合考虑吊钩以及吊绳等配套设施的重量，考虑重量不确定系数1.05，动态放大系数1.05。两台吊机的利用率分别为30.96%和31.31%，满足企业标准中对于两台吊机协调作业要求吊机利用率小于80%的要求。为起到段塞流捕集器的支撑作用，同时保证段塞流捕集器在吊机的辅助下能光滑的转动，降低转动摩擦力，防止设备损坏。需要准备转台一套，主要由4个自由转动轮和支撑底座组成。考虑到需翻身的段塞流捕集器重达125.866t，为防止支撑变形，转台底座需要有足够的强度和刚度，针对薄弱区域需要筋板进行加强。

表1 吊装辅助设备/材料

2 翻身方案

段塞流捕集器的翻身方案主要分三步：上转台、旋转、装配底座。

(1)上转台。首先根据段塞流捕集器的尺寸及管嘴布置，调整每个转台滚轮中心距离为1700～1800mm，最佳距离为1800mm，固定滚轮位置，共设置3组转台。在翻身过程中，为保证转台的稳定性及设备旋转空间，需提前将转台通过型钢及钢板进行加高，对3个转台进行整体固定及加强，因外侧的两个转台与设备之间为弧面接触，现场视情况将外侧的两个转台适当垫高20～40mm。将2根Φ70mm×16m的钢丝绳通过1个120t的卸扣与1根80t×16m的吊带连接组成履带吊750-1#吊机的吊索具；履带吊750-1#行驶至合适位置，吊钩缓慢下降至合适高度，将2根Φ70mm×16m的钢丝绳分别与吊机山字型吊钩的两端连接。完成连接后，履带吊750-1#缓慢提升吊索具至合适高度，并控制吊钩至设备连接吊索具位置的正上方；履带吊750-1#吊钩下降至合适高度，现场施工人员将80t×16m吊带的自由端穿过设备本体后与吊带另一端的120t卸扣连接。同理完成履带吊750-1#的锁具连接。两台履带吊吊钩同时提升设备至200mm后应停留约1min，检查无误后，将设备继续缓慢提升至合适高度，通过控制吊臂使设备位于转台正上方，待设备调整方位后，缓慢下放设备至转台上(图1)[3]。

(2)旋转。在准备段赛流旋转前，由于要解除吊机的锁具，重新挂扣。由于段塞流捕集器的重心并不居中，为防止吊机锁具解除后设备在重力的作用下自行旋转，需将设备的两个自带鞍座通过结构垫墩和垫块垫平，起到稳定作用(图2)。

图1 段塞流捕集器吊装上转台

图2 段塞流捕集器临时固定

检查设备平稳后，缓慢下降履带吊750-1#吊钩高度，将其下方80t×16m吊带的其中一个120t卸扣上拆除，将其自由端绕设备大半周后挂紧在设备顶部吊耳上。同样，缓慢下降履带吊750-2#吊钩高度，将其下方80t×16m吊带从卸扣中解除，将其自由端挂在设备底部的吊耳上。连接完毕并确认无误后，移除临时结构垫墩和垫块。750-1#履带吊缓慢提升吊钩，750-2#履带吊缓慢下放吊钩，此过程要时刻观察设备状态，使设备在转台内缓慢均匀转动。通过两台履带吊配合，最终使设备旋转90°，至轴式吊耳位于水平位置(图3)[4]。待翻身完成后，将设备临时固定，拆除两台履带吊上除Φ70mm×16m钢丝绳以外的其他吊索具。

图3 段塞流捕集器翻身过程

(3)装配底座。将底座按中心距图纸要求距离摆放在平整地面上采用两台吊机将段塞流捕集器吊起到底座正上方，履带吊缓慢下放设备至底座上，检查无无误后，使设备重量完全落在底座上，最后根据厂家要求完成底座安装工作。

3 吊装翻身关注事宜

由于吊装过程中主要采用了2台履带吊在转台的辅助下完成段塞流捕集器的翻身，为了保证在整个翻身过程中操作的安全，需要对以下事宜特别关注[5]：(1)吊装用具要求：所有吊索具必须有有效的检验合格证，起吊前应检查所有吊装索具，确保锁具没有破损、断股、断丝等情况。同时还应按设备吊装示意图检查吊索具是否正确，保证每条钢丝绳、吊带与设备水平方向的夹角应大于60°。(2)吊装场地要求：将现场及车道上的障碍物清除干净，确保吊车行走路线的地面足够平坦，吊车能在行进路线上平稳作业。施工前，应将对吊装产生影响的设备附件、结构件等拆除，必须保证设备从吊起到预定安装位置，路线上不能有任何遮挡物妨碍视线或者影响作业。(3)吊装气象要求：吊装时应选择平静的天气，风力小于6级且无间歇性大风。(4)吊装安全要求：在进行吊装作业时，吊车的工作范围内不能有任何障碍物，任何靠近吊装作业区的施工人员必须在安全区域。段塞流捕集器吊离支撑物200mm后应停留约1min，检查所有吊车读数及构件是否存在安全隐患，确认安全后方可进行吊装作业。(5)其他要求：由于段塞流捕集器作为压力容器，其相关部件都经过了严格实验，翻身时应注意保护，避免损伤。在翻身过程中需要随时关注设备重心的变化，如果在过程中需要停止，要保证设备能得到有效地固定。同时现场需根据转台布置位置，提前测量在转动过程各部件的位置，检查转台是否与罐体各个部位碰撞。

4 结论

本文依据南海某油气开发项目遇到的大型段塞流捕集器侧装建造运输，到现场后必须完成翻身才能安装的特殊问题，提出了采用转台，配合2台履带吊的方案完成段塞流捕集器的翻身。其实施结果表明，该方案设计科学合理，翻身过程安全可操作性强。但同时也特别提醒，在翻身过程中要着重关注设备重心的变化，提前预测各管嘴及附件在转动过程中是否会与转台发生碰撞。如果在翻转过程中需要更换锁具等各种原因需要暂停作业，务必要将设备进行固定，防止设备在自重的情况下自行转动，造成损坏。该方案的良好实施结果表明，该翻身方案不仅适用于段塞流捕集器，对于各类圆罐型设备，均可采用此翻身方案。特别对于各类重型圆罐型设备，该翻身方案是一个良好的解决方案。