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西东管道项目骨干成员合影。

  截至11月19日,工程建设有限公司(CPECC)首个高端市场前期咨询服务业务——阿布扎比西东战略管道(简称西东管道)项目设计进度达到95.5%,月底收官已胜利在望。

  北京分公司项目经理董恒告诉记者:“CPECC在阿布扎比市场耕耘多年,已经打响了品牌。这次业主破例邀请我们参与FEED设计,接手其中最难的几个部分。”

  董恒所说的“最难的几个部分”,就包括西东管道项目全线瞬态模拟及原油批次输送研究(简称流动保障研究),即通过多个专业模拟软件,对即将建设的管道进行完整重现,对所有可能遇到的问题进行仿真模拟,以验证管道设计的合理性。历时半年,历经艰辛,10月18日,3个流动保障研究报告终于通过业主批复。

  挑战“前所未有”

  西东管道规划2种原油运营模式,分别为最高7500万吨/年和最低4000万吨/年,用于输送3种类型的海上原油。1条管道、2种运营模式、3种原油,如何合理确定管道壁厚、设计水击泄压系统,确保管线日后运行安全;如何在有罐容约束条件的前提下满足油品调配,合理确定批输顺序和次数,正是流动保障研究要重点解决的问题。

  是交给外部高水平咨询公司做,还是自力更生?北京分公司内部曾有过不同的声音。北京分公司副总经理、时任工艺室主任房昆,带领设计人员深入研判,最终下决心自主承担,并抽调优秀设计人员,分成OLGA、SPS两个软件模拟小组同时进行。

  OLGA小组负责研究4座海上装卸码头、海底汇管、不同油轮型号带来的参数改变,以及陆海装卸作业区和储存罐区;SPS小组负责研究陆上500公里管线(途经3座泵站、15个站间阀室),以及外输接收终端和战略储油洞库。业主要求:所有控制节点、控制逻辑都要在软件模型中体现出来。建模工作量之大、模拟难度之高,前所未有。

  面对紧张的工期,整个团队承受着巨大的压力。梳理工艺流程、查找设计输入文件、搭建软件模型,两个小组你追我赶,都想早些完成任务。OLGA小组承担的工作量更大,夜深人静的办公室里,经常可以看到刘火强、宋莉、朱宜亮等人在忙着测高程、量尺寸、数弯头、调程序、建模型……

  业主对动态模拟的颗粒度要求极高。从海底到陆上管线,从已建设施到新建设施,从泵的最小回流控制到紧急关断,每个输油、卸油操作流程及阀门关断动作都要进行精准模拟,哪怕是一个小小的弯头、三通,都要在软件模型中精准体现。

  时间不觉已到了5月。经过两个多月的紧张工作,OLGA小组共梳理出74种工况,搭建了249个模型,SPS小组共梳理出68种工况,搭建了102个模型。

  一边搭建模型,一边模拟计算。OLGA软件模型多次出现不收敛的问题——由于模型流程复杂、控制逻辑众多,致使软件模型如同人被石头绊住一样,无法继续运行。经过多方努力,问题依然没有办法解决,小组成员陷入一筹莫展的境地。OLGA小组负责人刘火强带领小组成员多方查阅资料,并依靠内部技术专家张国栋、李涛等人,成功找到了解决办法。

  面对2种运营模式、3种原油交叉输送,还要区分冬、夏季的复杂运输方式,SPS小组负责人程小姣带领王珏、刘健伕等人,像蚂蚁搬家一样,一次次计算、一点点尝试,希望能最大限度地减少因油品混合输送造成的高品质原油损耗。

  迎战巨量修改

  首次承担ADNOC高端市场前期咨询业务,让项目团队成员深切体会到业主要求之高、监管之严。从设计输入、技术路线确认到静态模拟、动态模拟结果,每个关键节点,业主都会逐一审查。

  9月底,流动保障研究A版报告终于提交给业主。大家怀着忐忑不安的心情,等待着业主的反馈,没想到等来的却是业主的526条意见。“有些意见我们根本摸不透业主的意图,不知道该怎么回复,也不知道怎么修改。”宋莉回忆说。

  “这些意见中,大概有1/3是技术意见,其他都是措辞之类的非技术问题。我们和业主沟通才明白,业主是把我们的报告作为标杆,严格要求,以便将来为同类项目提供参考。”董恒向记者解释道。

  张国栋曾参与中东地区多个项目建设,能理解把握业主意图。他临危受命,利用国庆假期,带领团队成员逐条梳理业主意见,并对图纸逐张分析讨论,吃透站场工艺、控制逻辑和操作流程。同时,在4级校审基础上,增加线上会议评审环节,对业主意见逐条进行回复、关闭。向业主正式汇报前,内部先预演,做到用英文流利汇报,自信展示。

  开创多项先例

  10月18日,OLGA、SPS两个小组成员呕心沥血的研究成果——陆海连接区域、陆上长输管道动态模拟研究及陆海终端储配系统批次输送3个研究报告,一次通过业主批复。更让他们自豪的是,多项成果开创了国内外大型长输管道设计先例,对保证管线平稳、安全运行,降低管线建设成本具有重要作用,同时也为后续详细设计工作的开展提供可靠的研究数据。

  陆海连接区域上,在国内率先实现船载泵,码头装卸鹤管、海管充装,陆上提升泵的统一模拟,以及陆上管道增压泄压、水击泄压系统校核和真空系统校核综合动态模拟研究。OLGA小组通过研究发现,在业主负责的FEED部分,存在过度设计问题,建议业主将12套水击泄放阀改为1套,重新确定安装位置,有效保护管线运行安全。

  在长输管道区域,成功总结出一套完整的长输管道变壁厚研究流程及验证校核方法。SPS小组通过研究发现,管道整体选取的21毫米壁厚过高,造成高等级钢材使用量很大,建议业主将壁厚控制在14.3至19.1毫米范围内,可满足正常生产和突发事故对管道的安全要求,由此减少钢材使用量超过1000吨。

  批次输送上,项目团队首次攻克减阻剂、批次输送和自动收发球相结合的复杂输送模型研究,实现单管批次输送3种不同油品并输量最高达150万桶/日(折合7500万吨/年),末站油罐内油品API度浮动控制在0.5度以内。“这说明原油密度变化很小。”程小姣读博士学位期间曾做过批次输送课题研究,此次由她独立攻下这一难题。她说:“自动收发球的控制是其中最难的。电脑24小时开机,晚上跑一遍,白天看结果,连着测试了一个多星期,才得到正确的批次输送模拟结果。”

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  西东管道是一条直径48英寸(1.2米)、长约500公里的大口径输油管道,西起杰贝尔丹那港,东至富查伊拉港,横跨阿联酋,是继阿布扎比原油管线之后建设的又一原油输送大动脉。西东管道项目建成后,最高可承担7500万吨/年原油出口重任,占阿布扎比原油出口量的一半以上。

  今年2月,CPECC北京分公司成功中标阿布扎比国家石油公司(ADNOC)西东管道项目FEED设计(基础设计)。

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