海上新开发油气田生产准备良好作业实践
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1.1.4 “三新三化”管理要求

1.1.4.1 “三新三化”总体情况

“三新三化”具体指新技术、新材料、新工艺和标准化、国产化、简易化。“三新三化”的优良传统,能够有效降低油田开发成本。2017年集团公司工作会议重申贯彻“三新三化”理念,降低开发成本。集团公司还为此成立了“三新三化”领导小组,并于2017年3月召开首次会议,全方位部署“三新三化”工作。

“三新三化”是个系统工程,必须以系统性的思维和方法来推动。要严格遵循集团公司“三新三化”顶层设计,例如,严格遵照集团公司发布的工程建设“三新三化”推荐产品及技术清单。具体落实时,以项目需求为导向,充分识别项目投资架构、主要技术风险,在了解国内外市场和技术的基础上,责任到人,步步落实。

项目前期研究伊始,湛江分公司相关部门及生产代表就主动介入,提出“三新三化”具体建议,纳入总体开发方案(overall development plan,ODP)。随后严格遵守相关规范标准,严谨试验。例如,东方1-1气田一期工程建设项目中的12in(1in=2.54cm,下同)大口径软管国产化前,湛江分公司项目组成员熟读、消化软管国际标准规范,踩准技术关键控制点,然后咨询国内外相关专家,获得信息与技术支持,再与国内厂家反复开展相关试验,引入权威第三方严格检验每一道程序。环环严格、丝丝入扣,最终实现软管国产化。为探索深水油气田水下开发技术,湛江分公司将原本可以用常规技术方案开发的崖城13-4气田作为深水气田开发,研制了一批适合深水油气田开发的专利产品和创新技术。文昌9-2/9-3/10-3项目通过“三新三化”,国产化设备达到90%,并在高温高湿的海上环境中高效完成平台设备全方位连接调试,将建造费用降低了1.6亿元。

湛江分公司在实施项目“三新三化”的过程中既大胆创新又谨慎实施。组块建造前,理清设备设施运行原理、功能与标准,编写“三新三化”清单与管理程序,周密分析、识别潜在风险点,制订针对性举措。具体实施中,与相关厂家一起动态跟踪,严格试验、严谨审查。

1.1.4.2 “三新三化”工作原则及流程

(1)工作原则 “三新三化”要确保技术可行、风险可控,能够满足项目使用要求并同时满足规范要求,满足工程工期决策时间点要求。推行过程需识别对各个阶段调整/优化的影响,反馈至各个阶段调整“四评/四篇(安评、环评、职评、节能评估/安全篇、环保篇、职卫篇、节能篇)”。

“三新三化”并非“一用就灵”。如果新技术、新材料、新工艺尚不成熟,贸然推广应用反而适得其反。说到底,通过“三新三化”提质增效,必须考虑周全。

对于技术成熟、质量可靠、有同类应用业绩的新技术、新材料、新工艺及国产化产品,我们大胆推广应用;对于较成熟、质量较可靠但应用少的,则应充分论证与试验,谨慎应用。

南海西部由于面临油气藏的特殊性,如深水、高温高压,因而新的工程建设项目大多没有成熟的“三新三化”产品与技术可用。对此,湛江分公司结合项目实际,积极探索,研究成功后再应用,因而面临的风险更大,如履薄冰。湛江分公司的做法是:积极探索但不冒进。探索时,从设计阶段就要求适当高于规范,毕竟规范只是最低要求。但高于规范开展工作,合作方从其利益出发一般是拒绝的,这就要求我们不仅要有扎实的技术功底,还要有主人翁的责任心,去说服合作方。

(2)各阶段工程管理办法

① 启动阶段 编制针对具体项目的“三新三化”工作策略,包括各方推荐和自主实施的“三新三化”工作清单和匹配工程里程碑的论证工作计划等,“三新三化”工作策略内部专项评审后由工程和业主审批。

② 运行阶段(前段) 按照计划节点开展工作,编制专项工作月报。通过厂商/施工调研、技术方案审查、相关技术和管理风险识别/应对等方面,充分论证“三新三化”的可靠性,编制论证报告/可行性分析报告/优化报告。

③ 运行阶段(后段) 审查审批通过后,进入采办/施工执行阶段,着重审查厂商质量控制过程文件、设备材料证书,QA/QC(quality assurance/quality control,质量保证/质量控制)小组和技术人员驻厂/场监督严控“三新三化”制造和施工过程质量。

④ 收尾阶段 进入“三新三化”阶段并进行完工总结,做好应用后的评价为后续推广积累经验,做好知识产权保护、专利申请等工作,将具体项目的“三新三化”工作成果转化为持续的技术竞争力。

(3)工程专项工作流程 “三新三化”专项工作流程图如图1-1所示。

图1-1 “三新三化”专项工作流程图

1.1.4.3 “三新三化”在文昌9-2/9-3/10-3项目中的运用

文昌9-2/9-3/10-3项目伊始,就确定了作为源头提质增效、推进“三新三化”试验田的主基调。推动“三新三化”,培养企业国产化能力,与公司未来的产业规划保持一致。通过方案优化、技术创新、管理创新等措施,从设计源头上全面推行“三新三化”工作,在提质增效方面形成了可推广的样本。文昌9-2/9-3/10-3气田群项目通过开展“三新三化”工作,国产化设备应用达到90%,并在高温高湿的海上环境中高效完成了平台设备全方位连接调试。

文昌9-2/9-3中心平台组块(下称文昌组块)重12800t。仅在组块建造中,就成功应用新技术15项,新材料1项,新工艺10项,标准化14项,国产化27项,简易化6项。例如:新技术方面,采用外试压技术安装膨胀弯管;新材料方面,将干气外输海管由无缝管改为高频焊缝管;新工艺方面,摒弃以前“一刀切”使用镍镉电池,应急机启动电池等按需采用不同电池;简易化方面,减少排风机、低压开关柜;标准化方面,推广使用井口控制盘的标准化设计。

此外,文昌9-2/9-3/10-3气田群项目是首次由海油工程独立承揽完整水下EPCI总包工作的项目,联合项目组通过严格审查、管理优化和技术改进,推动并实现了脐带缆、水下软管和水下阀门等一大批国产化水下设备的应用。例如:通过优化工艺流程,优化干气和湿气压缩机的驱动方式,由燃气内燃机驱动改为电力变频驱动,解决了因配产变化大压缩机选型难的问题;通过优化平台总体布置、有效的振动分析计算和加强平台强度,解决了平台振动源多的问题等。与此同时,项目团队集中攻克了海油多项技术难题,如立管防腐体系优化、海水提升泵质量提升、冶金复合弯小半径弯头制造工艺困难等,实现了多项设备的国产化。

(1)新技术的运用

① 建造一体化 计划匹配方面,实现详设图纸提交计划、厂家资料送审计划、施工用材料到货计划、设备到货计划的合理匹配。优化工序方面,优化施工工序,实现图纸、人力、材料的最优化结合。降本增效方面,节省人力、场地及生产机具等资源,减少返工,提高生产效率,降低生产成本,提升施工质量。建造一体化新技术示意图如图1-2所示。

图1-2 建造一体化新技术示意图

② 生活设施一体化 项目管理方案由简单的生活设备设施购置变为集前期调研、中期设备配套及房间布置、后期安装调试和维护保养等于一体的工作。项目最大限度地提升了生活楼空间和设施的使用效率,改善了生活设施的服务质量。生活设施一体化模式,实现了“抱团取暖,降本增效”的目标,同时也深化了与关联单位的合作机制,为今后项目管理模式的优化奠定了基础。

(2)国产化的运用 文昌9-2/9-3/10-3项目国产化产品分类统计表如表1-1所示。一类16项,以往复式压缩机、三甘醇(TEG)脱水/再生撬、水下管汇为代表;二类9项,以脐带缆和水下软管为代表;三类2项,分别为LMU和水下阀门国产化。

表1-1 文昌9-2/9-3/10-3项目国产化产品分类统计表

① “国产化”产品质量管控措施 项目组将安排相关人员参加厂商原材料入厂检验工作,厂商需报批设计文件和图纸供业主、设计人员和第三方认证机构审查,审查通过后方可排产;厂商需报批产品关键部件品牌及选型供项目组批准;产品制造的关键节点将安排相关人员参与见证,部分产品(如水下设施)将安排人员对产品生产的全过程进行见证;厂商需按合同的要求取得第三方船检机构颁发的产品认证证书和合同中规定的产品相关证书;对于产品出厂试验及验收,将安排相关人员参加,并对问题进行记录、跟踪和关闭处理;对于产品在平台的调试工作,将安排专人跟踪,对出现的问题进行记录、跟踪和关闭处理。

② 国产往复式天然气压缩机的运用 3台湿气压缩机和2台干气压缩机机头采用进口产品,1台低压压缩机机头采用国产产品,驱动电机选用国产防爆电机,特种装备公司完成所有往复式压缩机整体的成撬设计、制造、调试、运输、售后服务等工作。国产往复式天然气压缩机示意图如图1-3所示。

图1-3 国产往复式天然气压缩机示意图

③ 国产三甘醇脱水/再生撬的运用 海工特种装备公司选择与国外技术成熟的厂商(如朗鲁、Escher等)合作,引进国外成熟的工艺系统设计技术并消化吸收,完成了容器设计制造与整体成撬,充分发挥了特种设备公司在这一方面的技术优势。国产化后,TEG脱水/再生撬可节约工期4个月左右,节约成本20%左右,约1900万元。

④ 国产水下脐带缆的运用 水下脐带缆信息表如表1-2所示。

表1-2 水下脐带缆信息表

⑤ 国产LMU的运用 由海洋工程安装公司承揽,依托科研项目的应用成果,由安装公司自主设计并完成结构件制造、产品装配、检验和试验工作。LMU信息表如表1-3所示,示意图如图1-4所示。

表1-3 LMU信息表

图1-4 LMU示意图

⑥ 国产水下球阀的运用 水下阀门以匣阀与球阀为主,作为水下生产系统的核心设备,对于水下油气资源的开发有着非常重要的作用。然而,水下阀门在市场和技术方面长期以来由国外少数几个阀门公司垄断,不仅价格奇高,供货周期长达1年,而且交货条件十分苛刻。水下阀门后期维护保养工作也常常受制于人。

为打破国外垄断的局面,实现国产水下阀门零的突破,文昌9-2/9-3/10-3气田群工程项目联合海油工程、阀门厂家成立水下阀门国产化专项联合小组(下称联合小组)开展了技术专项攻关。联合小组仔细研读相关规范,借鉴进口水下阀门技术资料,充分辨识水下阀门研发期间的质量风险点,并对设计、材料、制造、试验的过程实行全方位质量把关。经过两年的努力,联合小组成功解决了水下阀门水下防腐、海底外压、水下执行器、阀门可靠性等难题,制造出样机,并通过了美国石油协会(API)的性能、使用寿命和高压舱测试。设计、制造和测试全过程通过了集团公司相关部门和专家评审,最终形成了一套国产化水下阀门设计选材、加工制造、检验测试的技术文件和规程。

水下阀门成功国产化可使采购价格降低40%以上,供货期缩短约5个月,成功打破了国外厂家的技术封锁。

⑦ 中压变频器国产化 文昌9-2/9-3/10-3气田群共有四台中压变频器,厂家为上海能科节能股份有限公司,变频器都是NC HVVF系列高压变频调速装置,此产品以高可靠性、易操作、高性能为设计目标。NC HVVF系列高压变频调速装置采用单元串联多电平结构、无速度传感器矢量控制。产品具有如下特点:

a.高-高电压源型变频调速系统,直接高压输入,直接高压输出,不需输出变压器。

b.单元串联多电平结构,多脉冲整流,多电平PWM输出,不需输出滤波装置,可接普通高压电机,对电缆、电机绝缘无损害,电机谐波少,减少轴承、叶片的机械振动,输出电缆可长达1000m。

c.无速度传感器矢量控制,闭环矢量控制和V/F控制菜单可选。

d.允许高压电网电压最大波动±35%。

e.高压主回路与控制器之间为光纤连接,安全可靠。

f.内置PLC,模拟量、开关量I/O可编程序,可扩展,易于改变控制逻辑关系,适应多变的现场需要;内含工艺变量PID闭环控制功能,可开环运行,也可闭环运行。

g.故障自动复位功能,转速跟踪再启动功能。

其中中压变频器为“三新三化”技术在文昌气田项目的一项重要应用,中压变频器“一拖二”功能即一台变频器同时控制两台压缩机,可节省一台变频器的占地空间和采购费用。