钟广锋

海洋石油固定平台海水冷却器的选型优化

钟广锋

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

海洋石油固定平台冷却器主要采用海水进行冷却，因此在冷却器选材方面需要特殊考虑，钛管做冷却器拥有独特优势，它具有最好的防腐蚀、抗泥砂磨损等特点。海洋固定平台由于空间狭小，平台结构承载能力受限，不同型式的冷却器尺寸和重量差别很大，因此选择合适的型式，在海水冷却器选型阶段具有重要意义。

海洋石油；固定平台；海水冷却器；钛管；选型

管壳式换热器以外壳中的封闭管束壁面来作为热传递工具，是间壁式换热器的一种。

管壳式热器操作快捷方便、设计结构较为简单且原材料的选择多，可以在高压、高温等环境下正常工作，所以管壳式热器在海洋石油固定平台上的应用特别广泛。本工程项目主要使用管壳式换热器作为海水冷却器，将来自生产管线温度较高的原油经海水冷却到合适的温度后输出。管程、壳程设计压力：1.38MPaG；管程、壳程设计温度：140℃；外形尺寸：DN800×4 450×（10+3）/12mm。U型管换热器传热管束是呈U形弯曲，管束两端固定在同一块管板上下部位，再由管箱内的隔板将其分为进口和出口两个部分的，而完全消除了热应力对管束影响。U型管换热器结构简单、应用方便。

1　材质的选择

铜合金在海水中是传统冷却器管子的常用材料，腐蚀有脱锌与点蚀的两种形式。90/10和70/30CuNi管在结垢后比黄铜更容易产生脱镍与点蚀。冷却器铜管耐蚀性靠表面生成一层氧化亚铜的保护膜，由自然建立氧化膜的生成期较长，往往通过人工建立保护膜，如采用含铁铜合金促进生成的抗蚀簿膜。另外，防护效果还取决于膜剥离与海水冲蚀，随着膜的逐渐破坏，应该定期注入铁离子补膜。

钛金属材料虽然成本比较高，但其使用寿命长，钛材是海水冷却器的首选材料之一。铜合金表面膜具有局限性，使用过程中需要用辅助的防护措施，而且使用过程中维护与管理不到位，可能会存在失效的问题。

2　海水冷却器的类型选择

每一种海水冷却器的型式都有固定的应用范围，在固定场合下工作的海水冷却器被换到其他环境或场合，冷却器的性能和传热效果都会不一样，所以，根据不同的实际情况来选择不同的海水冷却器是非常重要的一个环节。影响海水冷却器的选择的因素是多方面的，主要体现在：流体的性质；压力、温度和允许压降范围；流量大小及热负荷；设备的尺寸、材质、结构、重量；设备维修和清洗的要求；安全性能、性价比和使用寿命等方面。

设计之初，由于考虑的油田采出的原油粘度较高，需要经常对设备进行抽芯清洗，采用了管程走原油的工况。但是有一些缺点：①由于换热管内径较小（直径约19mm），原油粘度较高容易造成换热管堵塞，尤其在U型弯位置。换热器在不工作时，管内原油如果没有及时置换出来，易造成原油凝管；②重量和尺寸较大，直径约为DN1 200，单台重量约10t，整橇重约在30t；③海水走壳程后，壳体和换热管都要求防海水腐蚀，都需要用钛管，费用较高。

由于海水走壳程后使得海水冷却器整橇重量较重，并且对整个平台导管架承载力构成影响，而且壳体和换热管都需要钛管，费用较高。因此对其进行了优化，选取海水走管程，解决了以上问题：①由于原油在壳程不会造成换热管内堵塞，换热管表面凝结原油可将换热管抽出来清洗；②设备尺寸重量较小，其单台直径约为DN700，单台重量约3t，整橇重约在20t。③原油走壳程设备筒体选用Q345R即可，管程材质选为钛合金。但是不利条件是需要定期抽芯清洗，但此设备设计为1用1备工况，不会对油田生产运行产生影响。在工艺流程都能满足正常生产的前提下，原油走管程由于整橇重量和钛管重量都会增加，因此选择海水走管程。

3　结束语

在海水冷却器选材过程中，对于防护措施和海水用材应充分考虑具体的环境因素，合理选用不同的海水冷却器，抗腐蚀性能强的材料深受工程技术人员的喜爱，钛作为海水冷却器的材料虽然设备成本较高，但使用寿命长，应作为海洋固定平台海水冷却器首选。在海洋石油固定平台海水冷却器选型中，除考虑结构强度、材料来源、安全性等方面，还应考虑整体尺寸和重量对甲板结构的影响。设计阶段是非常重要的阶段之一，工程技术专业人员在设计海水冷却器的时候，应多方面考虑经济运行、型式选择及设备成本等多方面因素，从而使设计满足生产需求。

［1］ 周常蓉，朱卫华.海洋环境下钢结构的腐蚀机理［J］.科协论坛，2008，（9）.

［2］ 余存烨.滨海石化厂使用钛冷却器技术经济分析［J］.石油化工腐蚀与防护，2004，（2）.

Selection and Optimization of Sea Water Cooler for Offshore Oil Fixed Platform

Zhong Guang-feng

Cooler of offshore oil fixed platform mainly uses seawater cooling，so the special consideration is needed for the selection of the cooler，and the titanium pipe has a unique advantage，it has the best corrosion resistance，anti mud sand wear ability and so on.Due to the narrow space of the platform and the limited capacity of the platform structure，the size and weight of the different types of cooler are very different，so the choice of the appropriate type is very important in the selection stage of sea water cooler.

offshore oil；fixed platform；sea water cooler；titanium tube；selection

P752

A

1003-6490（2016）06-0186-01

2016-06-16

钟广锋（1984—），男，湖南澧县人，工程师，主要研究方向为机械设备选型及故障诊断。