李園英 顧嫣 梁世英 李佳

摘要：針對(duì)聯(lián)合站原油脫水工藝及設(shè)備中存在的問(wèn)題，分析論證了通過(guò)分離器結(jié)構(gòu)改造以及自控升級(jí)提高分離器調(diào)節(jié)的精確度與穩(wěn)定性、增設(shè)脫氣筒改善一次沉降罐的氣擾問(wèn)題，以及通過(guò)運(yùn)用浮動(dòng)收油工藝提升收油系統(tǒng)運(yùn)行效率等方案，最終達(dá)到減少相關(guān)耗能設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷的目的，預(yù)計(jì)年經(jīng)濟(jì)效益270萬(wàn)元。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;分離器;脫氣筒;浮動(dòng)收油

1、生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

埕東聯(lián)合站位于山東省東營(yíng)市利縣刁口鄉(xiāng)內(nèi)，投產(chǎn)于1992年1月，隸屬于河口采油廠集輸大隊(duì)，承擔(dān)著埕東油田、飛雁灘油田的原油處理外輸、污水處理外輸、天然氣外輸?shù)热蝿?wù)。目前埕東聯(lián)進(jìn)站液量為5.6-6.2×104m3/d，來(lái)液綜合含水率為97%左右，含砂約為0.03%，溫度60℃，含水原油經(jīng)過(guò)熱化學(xué)沉降后含水降至1.8%以下外輸，凈化原油約1500t/d。

流程描述：井排來(lái)液首先進(jìn)入三相分離器進(jìn)行油氣水預(yù)分離，分離器出油經(jīng)加熱爐升溫至75℃后進(jìn)入1#一次沉降罐;出水進(jìn)入5#、6#兩座一次沉降罐，5#、6#罐頂層原油通過(guò)收油泵及加熱爐提升至70℃以上回到1#罐;出氣經(jīng)過(guò)兩級(jí)重力分離后外輸，外輸天然氣壓力0.06MPa-0.15MPa。

原油處理系統(tǒng)目前主要設(shè)備有：5000m3拱頂原油儲(chǔ)罐6座，其中一次沉降罐3座，二次沉降罐1座，三次沉降罐1座，凈化油罐1座;三相分離器8臺(tái);3500kW加熱爐1臺(tái)，2300kw加熱爐5臺(tái)，用于原油脫水加熱及站內(nèi)采暖。

2、存在的問(wèn)題及分析

2.1三相分離器效率低下

三相分離器是集輸聯(lián)合站的第一道處理工序，其運(yùn)行狀況直接關(guān)系到下游油氣水的處理難度及成本，是影響聯(lián)合站整體工藝效率的關(guān)鍵因素。埕東聯(lián)合站現(xiàn)有八臺(tái)三相分離器，日處理液量超過(guò)5萬(wàn)方、日產(chǎn)氣量超過(guò)3萬(wàn)方。

目前站內(nèi)單臺(tái)三相分離器有效容積180m3，停留時(shí)間基本在所需時(shí)間下限運(yùn)行（滿負(fù)荷運(yùn)行），出油含水65%，出水含油4500mg/l，顯著高于油田平均水平，導(dǎo)致下游加熱爐、收油泵、油罐負(fù)荷增加，能耗物耗成本上升。

2.1.1分離器積沙的影響與分析

分離器積沙會(huì)占用分離器有效沉降空間、污染填料，造成分離器效率下降。埕東聯(lián)合站每臺(tái)分離器有六個(gè)沖沙閥、通過(guò)沖沙閥連接的排沙管線定期將分離器底部積沙沖至沖沙池。從近年來(lái)從需要停產(chǎn)進(jìn)行人工清沙的分離器內(nèi)部可以看出分離器內(nèi)部積沙高度達(dá)到0.5m、填料下部被油泥砂堵住失去聚結(jié)能力，分析原因主要為兩點(diǎn)：一是近年來(lái)稠油的開(kāi)發(fā)造成原油預(yù)分水所需停留時(shí)間增加，進(jìn)而導(dǎo)致埕東聯(lián)合站三相分離器滿負(fù)荷運(yùn)行，沒(méi)有緩沖空間，分離器一旦開(kāi)始積沙勢(shì)必造成油水分離時(shí)間不足;二是原油粘度上升導(dǎo)致油泥砂流動(dòng)性較差，容易發(fā)生排沙困難等情況。

2.1.2分離器結(jié)構(gòu)的影響與分析

埕東聯(lián)合站三相分離器采用左右對(duì)稱的雙進(jìn)口雙沉降室結(jié)構(gòu)，井排來(lái)液通過(guò)雙進(jìn)口從分離器兩端進(jìn)入，在兩個(gè)沉降室沉降分離。分離器控制機(jī)構(gòu)主要為出油與出水凡爾，由浮子連桿機(jī)構(gòu)根據(jù)液位高度調(diào)節(jié)凡爾開(kāi)度。

2.2 一次沉降罐氣擾現(xiàn)象突出

集輸系統(tǒng)目前采用的“熱化學(xué)+階梯沉降”原油脫水工藝，為使原油能夠進(jìn)入沉降罐，需具有一定的靜壓能。

2.3 收油難度高

5#、6#沉降罐作為污水（分離器出水）預(yù)分沉降罐，收油量800m3/d，罐液位在11.5m-12.5m之間波動(dòng)，而兩座罐收油槽高度為11m，造成5#、6#罐頂部部分原油難以被收回從而形成老化油。與此同時(shí)，當(dāng)液位偏高、油層高于收油槽高度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生收油過(guò)水現(xiàn)象，致使原油無(wú)法及時(shí)回收并且造成能源的浪費(fèi);當(dāng)液位偏低或油層出現(xiàn)泡沫時(shí)，又容易造成收油泵抽空，影響生產(chǎn)平穩(wěn)高效運(yùn)行的同時(shí)增加員工工作強(qiáng)度。

3、改造方向與措施探討

3.1對(duì)分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并更新自控，提高分離器運(yùn)行效率。

以增加沉降空間、提高控制精度為目標(biāo)對(duì)埕東聯(lián)合站三相分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)與自控改造：

結(jié)構(gòu)改造：

（1）雙進(jìn)口改為單進(jìn)口：截?cái)喾蛛x器東進(jìn)口，西進(jìn)口作為分離器唯一進(jìn)口。

（2）切除原中央油室與水室，距分離器東端1m處焊接溢油板隔出油室，取消水室，改為沉降室底部出水，通過(guò)分離器內(nèi)部構(gòu)件的簡(jiǎn)化增加了沉降空間，相對(duì)原結(jié)構(gòu)在液位波動(dòng)時(shí)能夠穩(wěn)定出水水質(zhì)。

（3）三相分離器東側(cè)原排沙口改為新的出油出水口，原出油出水口改為排沙口。

（4）在三相分離器西側(cè)第二個(gè)和第四個(gè)排沙口上方安裝兩組新的斜板。

（5）改造排沙口：中部5個(gè)排沙口直徑擴(kuò)大為850mm，排沙口下方焊接集沙漏斗，增加集沙空間;排沙口正上方加裝沖水立管，排沙時(shí)利用上層污水帶動(dòng)油泥沙流出

自控改造：分離器出油、出水、出氣全部更換為電動(dòng)閥，新上射頻導(dǎo)納與雙法蘭液位計(jì)檢測(cè)油水界面與油室沉降室液位。

3.2一次沉降罐進(jìn)口增設(shè)脫氣筒，脫除大部分析出溶解氣。

在埕東聯(lián)合站一級(jí)加熱爐出口至一次沉降罐之前，增設(shè)脫氣筒，常壓運(yùn)行，運(yùn)行液位滿足階梯沉降所需的高程差，將溶解氣逸出點(diǎn)由一次沉降罐前移至脫氣筒，消除氣體擾動(dòng)對(duì)原油一次沉降的影響，提高原油脫水效果。

含氣原油自脫氣筒上部進(jìn)入，筒內(nèi)保持一定液位，滿足進(jìn)入一次沉降罐的壓強(qiáng)要求，頂部保持常壓運(yùn)行。含氣原油進(jìn)入脫氣筒后，由于壓強(qiáng)的迅速降低，原油中的溶解氣大量逸出，從而實(shí)現(xiàn)脫氣功能。

3.3罐內(nèi)加裝浮動(dòng)收油，保證收油作業(yè)的平穩(wěn)高效運(yùn)行。

浮動(dòng)收油裝置主要由回轉(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(guò)法蘭與罐壁接管連接?；剞D(zhuǎn)臂（輸油管）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（輸油管）的一端連在一起，回轉(zhuǎn)臂（輸油管）的另一端被連接在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，因此回轉(zhuǎn)臂（輸油管）會(huì)在浮子的帶動(dòng)下做上下回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連接浮子的一是油的吸入端口，可淺地侵入液面下，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(guò)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。

4、效果預(yù)測(cè)與效益分析

4.1分離器改造效果預(yù)測(cè)與效益分析

分離器改造后運(yùn)行更加平穩(wěn)，自控調(diào)節(jié)更加精細(xì)，預(yù)計(jì)其分離效果將顯著提升：

改造完成后預(yù)計(jì)分離器出油液量與含水均下降，所需熱能大幅下降34%，經(jīng)計(jì)算年節(jié)約熱量28470GJ，減少外購(gòu)熱力費(fèi)用約140萬(wàn)元。

4.2脫氣筒應(yīng)用效果預(yù)測(cè)與效益分析

結(jié)合往年埕東聯(lián)合站一次罐進(jìn)液無(wú)升溫、氣擾情況不突出的脫水生產(chǎn)實(shí)際，預(yù)計(jì)脫氣筒投運(yùn)后大罐運(yùn)行負(fù)荷下降，脫水生產(chǎn)更加平穩(wěn)高效：

改造完成后預(yù)計(jì)一次沉降罐出油液量與含水均下降，底水泵負(fù)荷大幅下降73%，經(jīng)計(jì)算年節(jié)約電量5.4萬(wàn)kwh，減少電費(fèi)支出3.6萬(wàn)元;各節(jié)點(diǎn)含水大幅下降，脫水溫度與加藥量均可下調(diào)，預(yù)計(jì)年節(jié)約熱力費(fèi)用16萬(wàn)元、節(jié)約破乳劑費(fèi)用50萬(wàn)元。

4.3收油改造效果預(yù)測(cè)與效益分析

浮動(dòng)收油安裝后，5#、6#罐收油負(fù)荷下降，收油泵運(yùn)行更加平穩(wěn)：

改造完成后預(yù)計(jì)收油液量與含水均下降，所需熱能大幅下降36%，電能下降17%。經(jīng)計(jì)算年節(jié)約熱量12045GJ，減少外購(gòu)熱力費(fèi)用約60萬(wàn)元;節(jié)電1.5萬(wàn)kwh，減少電費(fèi)支出約1萬(wàn)元。

5、總結(jié)

三相分離器作為聯(lián)合站處理工藝的第一環(huán)，其運(yùn)行效率直接影響下游油、氣、水的生產(chǎn)負(fù)荷，提高三相分離器運(yùn)行效率，是提高聯(lián)合站系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。本文主要從簡(jiǎn)化分離器結(jié)構(gòu)增加有效容積、提高自動(dòng)控制水平、強(qiáng)化排沙三個(gè)方面入手提高油氣水分離效果，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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