郭 靖，白劍鋒，王榮敏，劉 艷

（1.西安長(zhǎng)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(xiǎn)維修中心，重慶 401220）

0 引言

油井正式接入集輸流程前需進(jìn)行井場(chǎng)試油投產(chǎn)作業(yè)，在試油投產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中會(huì)排出一定量的油氣混合物，長(zhǎng)慶低滲透油田平均單口井排放液量為20～30 m3。目前現(xiàn)場(chǎng)的常用方法是：井口排出的油氣混和物通過(guò)橡膠軟管回收至井場(chǎng)臨時(shí)污油池露天存放，再由汽車?yán)\(yùn)至附近站場(chǎng)集中處理。鑒于這種回收方式會(huì)造成環(huán)境污染和安全隱患，筆者結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際，采用創(chuàng)新型思維模式對(duì)試油投產(chǎn)作業(yè)時(shí)的油氣分離工藝及裝置進(jìn)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(zhǎng)慶油田轄區(qū)涉及5省15地 （市）61個(gè)縣（區(qū)）的10個(gè)飲用水源保護(hù)區(qū)、16個(gè)水庫(kù)、42條河流以及6個(gè)自然保護(hù)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(hù)及治理難度較大。同時(shí)，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作日益重視，出臺(tái)了一系列政策法規(guī)，因此企業(yè)環(huán)境保護(hù)責(zé)任重大[1]。

井場(chǎng)試油及抽汲作業(yè)排出的油氣混和物露天回收和存放時(shí)，落地原油會(huì)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(yán)重危害周邊自然環(huán)境并污染大氣層。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前長(zhǎng)慶油田年均新鉆油井近8 000口，新建井場(chǎng)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(zhǎng)慶油田正值上產(chǎn)階段，隨著產(chǎn)建區(qū)塊的不斷擴(kuò)大，多層系疊合開(kāi)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(chǎng)試油投產(chǎn)作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)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(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。同時(shí)，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(huì)給井場(chǎng)操作員工及附近居民帶來(lái)安全隱患；加上井場(chǎng)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(shí)，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(wèn)題，設(shè)計(jì)并研制了一種適用于井場(chǎng)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(chǔ)運(yùn)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(diǎn)包括：

（1）對(duì)井場(chǎng)來(lái)液進(jìn)行緩沖。

（2）使油氣混和物在有限的空間內(nèi)達(dá)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(chǔ)設(shè)備儲(chǔ)存。

（5）考慮設(shè)備需要維護(hù)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(jiàn)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(jìn)入橇裝密閉分離裝置 （有腔體的密閉容器）進(jìn)行氣液分離，氣體通過(guò)伴生氣管道引至井場(chǎng)邊緣安全位置放空，液體通過(guò)管道進(jìn)入儲(chǔ)油箱，然后用汽車?yán)\(yùn)至附近集油站場(chǎng)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(zhǎng)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(jí)分離等工藝進(jìn)行裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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(jìn)口、氣體整流、氣體出口及反沖洗四個(gè)裝置區(qū)， 見(jiàn)圖 2 （a）、 （b）、 （c）、 （d）。 為方便設(shè)備在使用過(guò)程中的移動(dòng)、搬運(yùn)及重復(fù)利用，在裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮了設(shè)備橇裝化功能，并將設(shè)備進(jìn)行集成組裝，最終完成的橇裝密閉分離裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 2 （e）。

2.3 工作原理

設(shè)備工作時(shí)，井口來(lái)液首先通過(guò)液體進(jìn)口裝置進(jìn)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(dá)設(shè)備底部，此后設(shè)備內(nèi)部上方氣體穿過(guò)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(guò)氣體出口裝置中的捕霧絲網(wǎng)3后通過(guò)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(guò)計(jì)量后，通過(guò)與出油口法蘭16相連接的管道輸送至站內(nèi)儲(chǔ)存設(shè)備，為了防止設(shè)備液體外排時(shí)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(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將反沖洗介質(zhì)注入與反沖洗進(jìn)口法蘭14相連接的反沖洗分水管13中，然后通過(guò)反沖洗噴嘴15對(duì)設(shè)備底部進(jìn)行沖洗。

3 現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)慶油田超低滲透第一項(xiàng)目部莊52-31井場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明設(shè)備運(yùn)行狀況良好，實(shí)現(xiàn)了油氣混合物從井口至儲(chǔ)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(shí)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(zhǎng)慶油田2012年多個(gè)新建井場(chǎng)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(fèi)用；設(shè)備替代了傳統(tǒng)的井場(chǎng)臨時(shí)污油池，降低了井場(chǎng)生產(chǎn)管理難度、生產(chǎn)維修成本及員工勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)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(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

研發(fā)的新型橇裝密閉分離裝置具有如下特點(diǎn)：

（1）實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)試油投產(chǎn)作業(yè)時(shí)的油氣密閉分離和儲(chǔ)存。

（2）現(xiàn)場(chǎng)使用適應(yīng)性強(qiáng)、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(dá)到100%。

鑒于橇裝密閉分離裝置在長(zhǎng)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(zhǎng)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(hù)，1994，4（3）：16-20.

[3]劉小江，王斌儒，李中和，等.淺析長(zhǎng)慶油田隴東油區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀及對(duì)策[J].科學(xué)時(shí)代，2011，9（2）：35-38.

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

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