郝榮杰,史素青,李 鵬,劉 俊,郝 豐
1.中國石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司,北京 100085
2.中國石油國際勘探開發(fā)有限公司,北京 100034
中國石油自2008年進(jìn)入尼日爾以來,一直致力于該國的石油工程建設(shè),隨著尼日爾第一個(gè)上下游一體化項(xiàng)目AGADEM油田一期100萬t/a工程、AGADEM油田至ZINDER煉廠管道工程、ZINGER煉油廠工程等相繼建成投產(chǎn),標(biāo)志著尼日爾石油工業(yè)走上一個(gè)新的開端。2015年,作為AGADEM油田一期工程的補(bǔ)產(chǎn)油田,AGADI油田被開發(fā),AGADI油田產(chǎn)能為30萬t/a,投產(chǎn)后對(duì)一期工程的穩(wěn)產(chǎn)起到?jīng)Q定性作用,保障了對(duì)下游的原油供應(yīng)。AGADEM油田地處撒哈拉沙漠深處,氣候炎熱干燥,沙塵暴頻繁,環(huán)境條件十分惡劣。如何更好地選擇設(shè)計(jì)方案,減少現(xiàn)場人員運(yùn)行、操作、維護(hù)工作量是擺在設(shè)計(jì)人員面前的重要課題。
AGADEM油田一期包括GOUMERI及SOKOR兩個(gè)油田,集中處理站(CPF,Central Processing Facilities) 位于GOUMERI油田,在SOKOR油田建有一座轉(zhuǎn)油站 (FPF,F(xiàn)ield Processing Facilities),SOKOR與GOUMERI之間相距約58 km,由1條12 in(1 in=25.4 mm)輸油管道將SOKOR油田分離出的油水混合物輸送到CPF集中處理。AGADI油田位于GOUMERI和SOKOR兩個(gè)油田之間,西北距離CPF約33 km,東南距FPF約25 km。已建輸油管道設(shè)有供AGADI油田原油接入的閥室。
AGADI油田日產(chǎn)油約6000桶(1桶=0.159m3),日產(chǎn)液量為7 500桶,氣油比為12 m3/m3,油品性質(zhì)較差,凝固點(diǎn)約24℃,集輸較為困難。
泵站設(shè)計(jì)時(shí)考慮了氣液混輸和氣液分輸兩套方案。
方案一:氣液混輸方案,主要工藝流程見圖1。
圖1 氣液混輸方案的工藝流程
方案二:氣液分輸方案,主要工藝流程見圖2。
圖2 氣液分輸方案的工藝流程
對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選,結(jié)果如表1所示。
表1 AGADI油田集輸方案比較
從操作、維護(hù)、管理及投資較省的角度綜合考慮,AGADI油田推薦站內(nèi)集輸工藝采用氣液混輸方案。
由于現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣,配件需要從國內(nèi)采購,供應(yīng)周期長,維修維護(hù)困難,為避免在維修過程中出現(xiàn)其他正常運(yùn)行的混輸泵也損壞而影響油田正常生產(chǎn),本項(xiàng)目混輸泵采取兩用兩備的形式進(jìn)行配置。
目前油田常用混輸泵為螺桿泵,有單螺桿泵、雙螺桿泵等幾種形式。
單螺桿泵具有可輸送含沙量較高的原油、維護(hù)相對(duì)簡便、價(jià)格低等特點(diǎn),但是對(duì)輸送量大且壓力高的原油,選用單螺桿泵進(jìn)行輸送較為困難。
雙螺桿泵具有輸送量大、輸送壓力高等特點(diǎn),但是價(jià)格較貴,耐油品含沙能力較弱,維護(hù)較為復(fù)雜。
結(jié)合本項(xiàng)目氣油比不高、輸送量適中等特點(diǎn),混輸泵選用單螺桿泵。
AGADI油田混輸泵站工藝流程如圖3所示,井口來液進(jìn)入入口管匯,通過混輸泵泵送到集中處理站(CPF)處理?;燧敱冒惭b現(xiàn)場情況如圖4所示。
圖3 混輸泵站工藝流程
圖4 混輸泵安裝現(xiàn)場
AGADI油田混輸泵采用4臺(tái)單螺桿泵(Q=100m3/h、ΔP=3.6 MPa、兩用兩備),產(chǎn)品為中德合資耐馳公司的混輸泵,根據(jù)泵入口壓力控制變頻器來調(diào)節(jié)混輸泵的轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)定生產(chǎn)的目的,出口設(shè)置了超壓保護(hù)停泵及回流,能做到自動(dòng)控制、無人值守。
在壓力狀態(tài)下混輸泵允許的氣態(tài)體積占總體積的比例一般不超過95%,為防止出現(xiàn)局部進(jìn)氣過多,造成混輸泵定子與轉(zhuǎn)子干磨,需要設(shè)置補(bǔ)液泵。當(dāng)定子溫度超過設(shè)定值時(shí)補(bǔ)液泵會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),抽取進(jìn)液匯管內(nèi)的液體,注入混輸泵內(nèi),達(dá)到潤滑轉(zhuǎn)子和定子的目的。
混輸泵選用API 676-2009標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)要注意數(shù)據(jù)表需要按最新規(guī)范要求,采用附錄A中針對(duì)混輸泵的數(shù)據(jù)表,不能直接套用普通單螺桿泵的數(shù)據(jù)表。舊版API 676-1994附錄A中只有一個(gè)針對(duì)回轉(zhuǎn)式容積泵的數(shù)據(jù)表,但2009版已經(jīng)將輸送液體和氣液混輸所用泵的數(shù)據(jù)表分開列出,設(shè)計(jì)者對(duì)此要充分注意。
自AGADI油田2015年6月投產(chǎn)以來,混輸泵已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行3年多,運(yùn)行效果良好,實(shí)現(xiàn)了AGADI油田無人值守的目標(biāo)。這一期間混輸泵沒有出現(xiàn)大的檢修、更換零部件作業(yè),只有日常維護(hù)管理工作。
AGADI油田兩臺(tái)混輸泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏流現(xiàn)象,兩泵的運(yùn)行頻率有所差異。
分析主要原因?yàn)榛燧敱脼閱为?dú)控制。雖然進(jìn)口管道做了均衡入口布置,一旦有細(xì)微的差別,如入口過濾器清理狀況、局部堵塞程度的不同等也會(huì)影響泵的入口流量的匹配,造成泵的偏流。目前,兩臺(tái)泵流量均在各自混輸泵正常流量調(diào)節(jié)范圍內(nèi),局部的偏流不影響泵的使用。
通過上述分析,在未來的工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
(1)優(yōu)選考慮采用單泵運(yùn)行模式。
(2)由于混輸泵站一般均設(shè)計(jì)成無人值守站,因此為防止單泵運(yùn)行故障引起的停輸及油田停產(chǎn),泵進(jìn)出口盡量設(shè)置電動(dòng)開關(guān)閥,以便及時(shí)遠(yuǎn)程啟動(dòng)備用混輸泵。
(3)進(jìn)一步探索實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)混輸泵變頻器之間的匹配調(diào)控模式,當(dāng)兩臺(tái)泵的頻率差超過一定的數(shù)值時(shí),固定一臺(tái)泵的頻率,只調(diào)節(jié)另外一臺(tái)泵的頻率,這樣可有效控制偏流的幅度。
尼日爾AGADEM油田二期建設(shè)工程區(qū)塊多,分布廣,產(chǎn)量低,油氣集輸需要大量建設(shè)增壓泵站?;燧敱媚軌蚝芎玫剡m應(yīng)沙漠無人值守環(huán)境,做到自動(dòng)控制,從而減少操作維護(hù)人員,降低安保要求,還能大幅降低建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用,在類似集輸環(huán)境內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。