郭 靖，白劍鋒，王榮敏，劉 艷

（1.西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018；2.西南油氣田分公司重慶氣礦重慶搶險維修中心，重慶 401220）

0 引言

油井正式接入集輸流程前需進行井場試油投產(chǎn)作業(yè)，在試油投產(chǎn)作業(yè)過程中會排出一定量的油氣混合物，長慶低滲透油田平均單口井排放液量為20～30 m3。目前現(xiàn)場的常用方法是：井口排出的油氣混和物通過橡膠軟管回收至井場臨時污油池露天存放，再由汽車拉運至附近站場集中處理。鑒于這種回收方式會造成環(huán)境污染和安全隱患，筆者結(jié)合生產(chǎn)運行實際，采用創(chuàng)新型思維模式對試油投產(chǎn)作業(yè)時的油氣分離工藝及裝置進行了研究。

1 試油投產(chǎn)作業(yè)的安全隱患因素分析

1.1 環(huán)境因素

長慶油田轄區(qū)涉及5省15地 （市）61個縣（區(qū)）的10個飲用水源保護區(qū)、16個水庫、42條河流以及6個自然保護區(qū)，生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)眾多。油區(qū)地處黃土高原，梁峁溝壑縱橫，地形支離破碎，環(huán)境保護及治理難度較大。同時，國家對環(huán)境保護工作日益重視，出臺了一系列政策法規(guī)，因此企業(yè)環(huán)境保護責(zé)任重大[1]。

井場試油及抽汲作業(yè)排出的油氣混和物露天回收和存放時，落地原油會污染土壤及附近的水源系統(tǒng)[2]，造成土質(zhì)和水質(zhì)污染；析出的伴生氣露天揮發(fā)，嚴重危害周邊自然環(huán)境并污染大氣層。據(jù)統(tǒng)計目前長慶油田年均新鉆油井近8 000口，新建井場1 000座以上，極易發(fā)生原油泄漏污染事故，環(huán)境因素非常敏感。

1.2 安全因素

目前長慶油田正值上產(chǎn)階段，隨著產(chǎn)建區(qū)塊的不斷擴大，多層系疊合開發(fā)區(qū)塊、高油氣比區(qū)塊以及大井組數(shù)量的增多，井場試油投產(chǎn)作業(yè)的安全風(fēng)險也隨之加大。原油具有易燃、易爆和易揮發(fā)性，伴生氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱容易燃爆，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。同時，由于地層原油成分復(fù)雜，部分區(qū)塊的伴生氣還可能含有少量CO或H2S[3]，它們都屬于劇毒介質(zhì)，直接排放到大氣中會給井場操作員工及附近居民帶來安全隱患；加上井場施工作業(yè)人員的違規(guī)操作及吸煙、明火等不確定性因素較多，在試油投產(chǎn)作業(yè)時，由于油氣露天回收而引起著火、爆炸及人員損傷的可能性較大。

2 橇裝密閉分離裝置的研制

為解決油井試油投產(chǎn)作業(yè)造成的環(huán)境污染及安全隱患等問題，設(shè)計并研制了一種適用于井場試油投產(chǎn)用的橇裝密閉分離裝置。

2.1 工藝流程

為滿足儲運需要，在油氣集輸工藝中將采出物氣液兩相分離，并采用不同管道輸送，主要借助油氣分離設(shè)備完成。橇裝密閉分離裝置的主要工藝技術(shù)點包括：

（1）對井場來液進行緩沖。

（2）使油氣混和物在有限的空間內(nèi)達到充分分離。

（3）將分離出的伴生氣收集后輸至安全位置放空。

（4）將分離出的原油自壓至存儲設(shè)備儲存。

（5）考慮設(shè)備需要維護和清洗，增加設(shè)備反沖洗及排污流程。

根據(jù)技術(shù)要素分析，最終確定橇裝密閉分離裝置的工藝流程 （見圖1）為：設(shè)備入口與采油井口原油匯管聯(lián)通，井口采出油氣混和物經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流減壓后，進入橇裝密閉分離裝置 （有腔體的密閉容器）進行氣液分離，氣體通過伴生氣管道引至井場邊緣安全位置放空，液體通過管道進入儲油箱，然后用汽車拉運至附近集油站場集中處理。

圖1 橇裝密閉分離裝置油氣分離工藝流程示意

2.2 裝置結(jié)構(gòu)

常規(guī)油氣分離器按外形分為立式和臥式兩種[4]。綜合考慮長慶油田原油性質(zhì)、地形等因素[3]，選取臥式氣液兩相分離設(shè)備，并采用旋流分離[5]、氣體整流、多級分離等工藝進行裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計。

根據(jù)油氣分離的工藝要求，將氣液分離裝置劃分為液體進口、氣體整流、氣體出口及反沖洗四個裝置區(qū)， 見圖 2 （a）、 （b）、 （c）、 （d）。 為方便設(shè)備在使用過程中的移動、搬運及重復(fù)利用，在裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮了設(shè)備橇裝化功能，并將設(shè)備進行集成組裝，最終完成的橇裝密閉分離裝置結(jié)構(gòu)見圖 2 （e）。

2.3 工作原理

設(shè)備工作時，井口來液首先通過液體進口裝置進行旋流分離，使得氣體從旋流分離筒6上部逃逸，液體沖撞緩沖板10后到達設(shè)備底部，此后設(shè)備內(nèi)部上方氣體穿過氣體整流裝置的蛇形板組5，使得氣體中攜帶的液體經(jīng)聚結(jié)后沿蛇形板組5落入設(shè)備底部，最后氣體自下而上穿過氣體出口裝置中的捕霧絲網(wǎng)3后通過與氣體出口法蘭1相連接的管道輸送至安全放空區(qū)域；設(shè)備內(nèi)部液位經(jīng)過計量后，通過與出油口法蘭16相連接的管道輸送至站內(nèi)儲存設(shè)備，為了防止設(shè)備液體外排時產(chǎn)生渦流，在與出油口法蘭16相連接的設(shè)備內(nèi)部接管中設(shè)置了防渦流擋條；在設(shè)備清掃時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況將反沖洗介質(zhì)注入與反沖洗進口法蘭14相連接的反沖洗分水管13中，然后通過反沖洗噴嘴15對設(shè)備底部進行沖洗。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

3.1 應(yīng)用情況

橇裝密閉分離裝置于2012年2月在長慶油田超低滲透第一項目部莊52-31井場進行試驗，結(jié)果表明設(shè)備運行狀況良好，實現(xiàn)了油氣混合物從井口至儲油箱的密閉分離，污油全部回收，伴生氣安全排放，而且由于設(shè)備橇裝化，可實現(xiàn)快速連接和拆除，使用方便。該裝置隨后被成功推廣應(yīng)用于長慶油田2012年多個新建井場中。

3.2 產(chǎn)生的效益

橇裝密閉分離裝置為多種功能集合體，設(shè)備制造成本較低；采用該設(shè)備后消除了環(huán)境污染和安全隱患，降低了年環(huán)境治理費用；設(shè)備替代了傳統(tǒng)的井場臨時污油池，降低了井場生產(chǎn)管理難度、生產(chǎn)維修成本及員工勞動強度，減小了企業(yè)與地方因油氣污染引發(fā)的矛盾和政府對企業(yè)環(huán)保要求的壓力。該橇裝密閉分離裝置具有較好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。

4 結(jié)束語

研發(fā)的新型橇裝密閉分離裝置具有如下特點：

（1）實現(xiàn)了井場試油投產(chǎn)作業(yè)時的油氣密閉分離和儲存。

（2）現(xiàn)場使用適應(yīng)性強、利用率高。

圖2 氣液分離裝置構(gòu)造示意

（3）設(shè)備操作方便，并能保證伴生氣分離后安全排放。

（4）污油回收效果好，回收率達到100%。

鑒于橇裝密閉分離裝置在長慶油田的應(yīng)用效果較好，可嘗試將該設(shè)備推廣至其他油田。

[1]解智堂.原油泄漏防控技術(shù)在長慶油田的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備，2011，（10）：63-65.

[2]申建平.含油污泥的處理與應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護，1994，4（3）：16-20.

[3]劉小江，王斌儒，李中和，等.淺析長慶油田隴東油區(qū)生態(tài)環(huán)境保護現(xiàn)狀及對策[J].科學(xué)時代，2011，9（2）：35-38.

[4]馮叔初，郭揆常.油氣集輸與礦場加工[M].東營：中國石油大學(xué)出版社，2006.

[5]成仕鋼.兩級旋流分離工藝的應(yīng)用試驗研究[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2005，18（2）：33-34.