應(yīng)用浮動(dòng)出油裝置實(shí)現(xiàn)原油連續(xù)平穩(wěn)外輸

劉海燕 崔營雙 郭昌文

勝利油田樁西采油廠

由于采出液油水混合液沉降分離時(shí)間不能滿足外輸罐邊進(jìn)邊輸?shù)男枰?，外輸罐長期倒罐運(yùn)行，造成原油外輸系統(tǒng)很不穩(wěn)定，影響了聯(lián)合站的整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)用浮動(dòng)出油裝置可實(shí)現(xiàn)原油連續(xù)平穩(wěn)外輸，提高了外輸油系統(tǒng)的平穩(wěn)性。由于消除了站內(nèi)倒罐循環(huán)時(shí)間，外輸運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)率大幅度提高，相當(dāng)于在原油外輸任務(wù)一定的情況下延長了原油外輸時(shí)間，從而降低了外輸油泵負(fù)荷和外輸油管線壓力高帶來的安全隱患。

浮動(dòng)出油裝置；原油；平穩(wěn)外輸；含水；倒罐

聯(lián)合站原油儲(chǔ)罐是原油脫水處理系統(tǒng)的重要組成部分，儲(chǔ)罐的合理調(diào)節(jié)在原油外輸指標(biāo)任務(wù)的完成過程中起著關(guān)鍵性的作用。由于近幾年采出液油水混合液沉降分離時(shí)間不能滿足外輸罐邊進(jìn)邊輸?shù)男枰廨敼揲L期倒罐運(yùn)行，造成原油外輸系統(tǒng)很不穩(wěn)定，影響了聯(lián)合站的整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。采取了一系列措施降低外輸罐的外輸波動(dòng)幅度，但都不理想。如何提高外輸運(yùn)行系統(tǒng)平穩(wěn)率成為攻關(guān)的一個(gè)重要課題。

1 運(yùn)行狀況調(diào)查

（1）原油儲(chǔ)罐運(yùn)行狀態(tài)簡(jiǎn)介。由于進(jìn)罐原油含水率在1%以上，達(dá)不到交油含水指標(biāo)，需要將沉降后的罐底部的高含水油倒入其他罐，達(dá)到含水指標(biāo)后才能外輸交油，所以在日常運(yùn)行中需要倒罐操作。通常情況下，有三座外輸罐同時(shí)運(yùn)行，一座進(jìn)油、一座靜止沉降、一座外輸。當(dāng)1#罐液位降至接近出油口時(shí)，切換站內(nèi)循環(huán)流程，停止交油，改為進(jìn)油罐。再將2#罐和1#罐的出油閥門進(jìn)行切換，抽1#罐改為抽2#罐，然后切換進(jìn)3#罐的和1#罐的進(jìn)油閥門，將來油從進(jìn)3#罐改為進(jìn)1#罐，同時(shí)將2#罐底部高含水油一并倒入1#罐。在倒油循環(huán)過程中監(jiān)測(cè)含水率，當(dāng)含水率降到0.6%以下時(shí)，切換外輸干線上的倒油流程，開始外輸交油，這就是倒罐的一個(gè)過程。這是目前大多數(shù)聯(lián)合站采取的比較普遍的儲(chǔ)罐運(yùn)行模式。倒罐流程示意見圖1。

（2）倒罐模式運(yùn)行的弊端：①倒罐需要反復(fù)啟停輸，使外輸運(yùn)行不穩(wěn)定，同時(shí)縮短了正常外輸時(shí)間，有時(shí)候一臺(tái)泵排量不夠，需要啟動(dòng)兩臺(tái)，增加了耗電量；②對(duì)庫存量的要求高，當(dāng)庫存量過高時(shí)，外輸油罐還沒輸完，進(jìn)油罐就滿了，當(dāng)庫存量過低時(shí)，外輸油罐輸完時(shí)，進(jìn)油罐進(jìn)的液位很低，這樣都會(huì)造成倒罐次數(shù)增加，減少原油在罐內(nèi)的沉降時(shí)間，并增大職工的勞動(dòng)強(qiáng)度；③倒罐時(shí)油罐下部的高含水油在罐內(nèi)與新進(jìn)原油反復(fù)混合，罐底部油泥砂作為天然乳化劑，混在其中影響油水破乳分離效果，增大外輸油含水指標(biāo)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 倒罐流程示意

2 采取的措施

2.1 強(qiáng)制油罐底水循環(huán)減少倒罐時(shí)間

針對(duì)外輸罐存在底水，無法直接外輸?shù)膯栴}，研究出一種強(qiáng)制油罐底水排放措施，將底水提前排入進(jìn)油罐。

在1#、2#、3#罐手動(dòng)放水匯管上安裝DN159 mm的管線和100 m3/h的離心泵一臺(tái)，出口連接到油罐進(jìn)油匯管。這樣可以在外輸油的過程中將靜止的油罐底部高含水油打入進(jìn)油罐，縮短原來的倒油循環(huán)停輸時(shí)間，在破乳狀況較好的情況下，不需要倒罐也可實(shí)現(xiàn)正常外輸。

2.2 安裝浮動(dòng)出油裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸油

2.2.1 工作原理

浮動(dòng)出油裝置安裝在儲(chǔ)油罐內(nèi)，與罐壁出油管連接，用來防止罐底污水及化學(xué)、機(jī)械雜質(zhì)與油料混合出罐，進(jìn)而保證油罐向外供油的純凈度。適用于國內(nèi)外油品儲(chǔ)運(yùn)、油田、石油化工等行業(yè)各類儲(chǔ)罐。浮動(dòng)出油裝置主要由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)臂（輸油管）、浮子、儀表四部分組成?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過法蘭與罐壁接管連接。回轉(zhuǎn)臂的一端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，另一端與浮子連接。當(dāng)油罐進(jìn)油或出油時(shí)，液位會(huì)上升或下降，浮子也會(huì)上升和下降，由于浮子和回轉(zhuǎn)臂的一端連在一起，回轉(zhuǎn)臂的另一端被連接在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，因此回轉(zhuǎn)臂會(huì)在浮子的帶動(dòng)下做上、下回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；連接浮子的是油的吸入端口，要盡可能地侵入液面下，油從這一端口流入，從另一端口流出進(jìn)入回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，經(jīng)過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)入罐壁接管，然后流出罐外，從而實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)出油這一工藝流程。這樣就可以始終抽取高液位處的低含水原油，確保外輸指標(biāo)達(dá)標(biāo)。浮動(dòng)出油裝置工作示意圖見圖2。

圖2 浮動(dòng)出油裝置工作示意

2.2.2 技術(shù)性能

浮動(dòng)出油裝置的核心部分為萬向頭，即偏執(zhí)型旋轉(zhuǎn)接頭，適用于大口徑浮動(dòng)出油裝置，旋轉(zhuǎn)部分采用不銹鋼設(shè)計(jì)，雙支撐軸承，采用4道密封（兩個(gè)O型圈，兩個(gè)格萊圈）承壓高，使用壽命10年以上。

主要技術(shù)指標(biāo)：公稱直徑DN250 mm，可承受溫度210℃，設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa，浮動(dòng)出油高度1.2～11.5 m（3#罐數(shù)據(jù)），防腐蝕性能：抗氯離子、H2S腐蝕及酸堿。

由于浮動(dòng)出油管由浮筒帶動(dòng)上、下起伏，最大浮起高度由運(yùn)行液位決定，在運(yùn)行過程中就存在一個(gè)浮動(dòng)夾角的問題，如果夾角過大，超過90°，浮動(dòng)出油管浮起時(shí)就有翻轉(zhuǎn)和卡住的危險(xiǎn)，因此必須對(duì)夾角進(jìn)行測(cè)算，以確定最高運(yùn)行液位。

2.2.3 浮動(dòng)出油裝置（3#罐）日常運(yùn)行方案

（1）當(dāng)庫存量低于6 000 t時(shí)，根據(jù)罐內(nèi)油量投運(yùn)1座罐，直接用3#罐邊進(jìn)邊出，冬季生產(chǎn)時(shí)，可定期對(duì)停運(yùn)罐流程進(jìn)行掃線。

（2）當(dāng)庫存量高于6 000 t時(shí)，根據(jù)庫存量的情況，投運(yùn)2座罐，將2#罐和3#罐并聯(lián)運(yùn)行，保持3#罐高于2#罐液位運(yùn)行，定期停輸?shù)寡h(huán)降低2#罐的液位。

（3）當(dāng)庫存量高于8 500 t時(shí)，根據(jù)庫存量情況，投運(yùn)3座罐，將1#罐、2#罐和3#罐并聯(lián)，控制各罐進(jìn)口以控制液位，保持3#罐液位高于其余兩罐，定期對(duì)1#、2#罐進(jìn)行輪流倒循環(huán)降低液位，以維持3#罐高液位運(yùn)行。

（4）當(dāng)庫存高于10 000 t時(shí)，根據(jù)庫存量，投運(yùn)備用罐，將4座罐輪流與3#罐并聯(lián)，操作如庫存高于8 500 t時(shí)的運(yùn)行方案。

（5）對(duì)污水罐上部油層處理，可以根據(jù)含水情況在3#罐外輸過程中直接摻輸；也可以在庫存量和破乳狀允許的前提下一次性向進(jìn)油罐集中出油，再采取倒罐或摻輸?shù)姆绞竭M(jìn)行處理。

3 實(shí)施效果

3.1 效果評(píng)價(jià)

（1）提高了外輸油系統(tǒng)的平穩(wěn)性。由于消除了站內(nèi)倒罐循環(huán)時(shí)間，外輸運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)率大幅度提高，相當(dāng)于在原油外輸任務(wù)一定的情況下延長了原油外輸時(shí)間，從而降低了外輸油泵負(fù)荷和外輸油管線壓力高帶來的安全隱患。

（2）降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度。消除站內(nèi)倒罐循環(huán)時(shí)間后，減少了職工勞動(dòng)工作量，尤其降低了職工在夜間頻繁倒罐的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作風(fēng)險(xiǎn)。

（3）不進(jìn)行倒罐，能降低日常操作對(duì)原油儲(chǔ)罐空間的要求，減小庫存量對(duì)生產(chǎn)的制約程度，增加聯(lián)合站的存油能力。

（4）在破乳較好的日常運(yùn)行中，外輸罐可邊外輸邊排放底水，避免含水油在各罐內(nèi)反復(fù)循環(huán)；在破乳不好時(shí)，可降低對(duì)外輸量的影響，同時(shí)降低各罐倒油循環(huán)引發(fā)的惡性循環(huán)，縮短生產(chǎn)恢復(fù)時(shí)間。

將聯(lián)合站浮動(dòng)出油裝置應(yīng)用前后8組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后可以看出，聯(lián)合站的外輸油系統(tǒng)干線壓力和外輸油含水率都有了比較明顯的平穩(wěn)趨勢(shì)。

3.2 效益分析

（1）降低罐內(nèi)破乳干擾，降低了破乳成本。由于罐內(nèi)破乳效果提升，罐前加藥量降低甚至不加，可節(jié)約破乳劑投加量100 kg/d。

（2）節(jié)省電費(fèi)。單月降耗13 098 kW·h，一年可節(jié)約電費(fèi)12萬元。

（3）投資。浮動(dòng)出油裝置購置費(fèi)用20萬元；施工費(fèi)用2.5萬元；年綜合經(jīng)濟(jì)效益33.3萬元。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.037