段塞流對(duì)海上油氣工藝設(shè)施的危害及防治

金顯軍 李昆 扈新軍 勝利油田海洋采油廠

段塞流對(duì)海上油氣工藝設(shè)施的危害及防治

金顯軍 李昆 扈新軍 勝利油田海洋采油廠

段塞流的存在會(huì)對(duì)換熱器內(nèi)的換熱部件產(chǎn)生較大的沖擊力，造成焊縫疲勞而產(chǎn)生裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致管束疲勞失效，縮短換熱器的使用壽命；瞬間液量超過分離器處理量，分離器油水界面不穩(wěn)定，直接影響分水量。為降低危害，在海上油氣工藝設(shè)計(jì)中，分離器高程應(yīng)盡量小，以減少液體爬坡產(chǎn)生段塞流的機(jī)會(huì)；必要時(shí)實(shí)行兩級(jí)分離，延長(zhǎng)處理的時(shí)間與空間；在分離器進(jìn)口增加預(yù)分離裝置，加厚整流段，以減弱段塞流及擾動(dòng)對(duì)分水的影響。

海洋油田；油氣集輸；段塞流；危害；防治

1 段塞流對(duì)中心平臺(tái)分離器的危害

勝利油田海洋采油廠中心二號(hào)平臺(tái)三相分離器設(shè)計(jì)參數(shù)如下：處理油量1 800 m3/d，處理液量7 500 m3/d，處理氣量60 000 m3/d，出口原油含水≤30%，出口水中含油≤300 mg/L，分離器溫度60～75℃，操作壓力0.3 MPa，原油相對(duì)密度0.935 6。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)段塞流對(duì)油氣處理設(shè)備造成巨大危害：

（1）瞬間液量超過分離器處理量。設(shè)計(jì)時(shí)完全按照平穩(wěn)狀態(tài)選擇管路及流量?jī)x表。當(dāng)段塞流到來時(shí)，油量或者水量遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)處理量，此時(shí)油路流量計(jì)超量程不顯示，油路調(diào)節(jié)閥前后壓差過大。

（2）分離器油水界面不穩(wěn)定，直接影響分水量。中心二號(hào)作為埕島油田主力區(qū)塊平臺(tái)之一，承擔(dān)周圍120余口油井來液處理。因陸地接轉(zhuǎn)站超壓、超排量及油田減排要求，要求平臺(tái)分水量達(dá)到5 000 m3以上，外輸原油含水降低到30%以下。但自2010年7月27日投產(chǎn)后分水量一直在4 300 m3以下。分析原因可能有以下幾點(diǎn)：①油品性質(zhì)的變化；②脫水溫度低；③破乳劑型號(hào)及濃度影響；④分離器調(diào)節(jié)問題；⑤分離器本身質(zhì)量；⑥段塞流影響。

2 油氣工藝流程的振動(dòng)問題

段塞流和海流引起管線、換熱器的振動(dòng)，易造成彎頭、補(bǔ)償器、換熱器疲勞失效。現(xiàn)場(chǎng)能夠感覺到段塞流帶來的振動(dòng)及巨大的周期性轟鳴聲。海上平臺(tái)、管線采用金屬軟管補(bǔ)償，有些部位金屬軟管安裝數(shù)月后又振裂，目前仍沒有更好的補(bǔ)償方式。

段塞流的存在會(huì)對(duì)換熱器內(nèi)的換熱部件產(chǎn)生較大的沖擊力，造成焊縫疲勞而產(chǎn)生裂紋，最終導(dǎo)致管束疲勞失效，縮短換熱器的使用壽命。

3 段塞流的綜合治理

3.1 油氣工藝流程的優(yōu)化

在海上油氣工藝設(shè)計(jì)中，分離器高程應(yīng)盡量小，以減少液體爬坡產(chǎn)生段塞流的機(jī)會(huì)；必要時(shí)實(shí)行兩級(jí)分離，延長(zhǎng)處理的時(shí)間與空間，第一級(jí)主要是氣液分離、緩沖，第二級(jí)主要是油水分離，這種流程布置在陸地終端更容易實(shí)現(xiàn)。

中石化埕島西合作開發(fā)區(qū)EDC平臺(tái)生產(chǎn)原油性質(zhì)、含氣率與中心二號(hào)接近。為保證分離效果，EDC平臺(tái)延長(zhǎng)了處理流程，氣液分離采用兩段分離模式，油水分離采用三段三相分離模式，來液加熱采用兩段加熱模式。這樣做有兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是首先進(jìn)游離水分離器，可將氣體對(duì)分水的影響降到最低，二是減少了加熱升溫的負(fù)荷，可將溫度升到90℃以上，提高了分離效果，如圖1。

（1）加藥工藝的優(yōu)化。加藥工藝包括井口藥劑和破乳劑配伍性。加藥點(diǎn)盡量靠前，將管道破乳與降黏降壓相結(jié)合。室內(nèi)篩選藥劑時(shí)盡量模擬現(xiàn)場(chǎng)工況，以現(xiàn)場(chǎng)效果作為最終藥劑篩選的依據(jù)。多次取樣分析，保證取得的油樣具有一定的代表性。

（2）運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化。提高分水溫度，界面、壓力、液位盡量平穩(wěn)操作，減少波動(dòng)。提高溫度時(shí)，注意油氣水分離對(duì)溫度的敏感性。流程投運(yùn)后對(duì)溫度、加藥再次優(yōu)化。需要說明的是：一旦油氣工藝建設(shè)完成后，應(yīng)充分考慮流程對(duì)油氣工藝的適應(yīng)性，客觀科學(xué)地確認(rèn)處理量。

（3）優(yōu)化的目標(biāo)。在同樣油氣處理規(guī)模的基礎(chǔ)上，總體費(fèi)用最小，包括一次性建設(shè)投資費(fèi)用（流程、管道、設(shè)備）和運(yùn)行費(fèi)用（加藥、加熱、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用）。僅從單體高效設(shè)備上考慮減少投資，沒有從工藝流程整體上考慮優(yōu)化，往往會(huì)造成油氣工藝處理能力與設(shè)計(jì)偏差大，整體效益不理想。

3.2 工藝裝備的優(yōu)化

在分離器進(jìn)口增加預(yù)分離裝置，加厚整流段，以減弱段塞流及擾動(dòng)對(duì)分水的影響。

完善壓力、液位、界面檢測(cè)監(jiān)控及自動(dòng)調(diào)節(jié)手段。段塞流造成油氣水運(yùn)行極不穩(wěn)定，若沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置則無法做到安全運(yùn)行，也無法達(dá)到預(yù)期的處理效果。

3.3 段塞流捕集器的應(yīng)用

CB30A區(qū)塊陸地終端站工藝流程采用段塞流捕集器對(duì)油氣進(jìn)行初次分離。該捕集器由容器、油氣水混合物入口、排氣口、排油口和排水口組成。容器內(nèi)部設(shè)有減速板和隔板，目的是減小段塞流對(duì)容器的沖擊。減速板上方是集氣室，下方是集液室。集液室內(nèi)設(shè)有三個(gè)或多個(gè)隔板，隔板上有許多孔。這種帶孔的隔板，能削弱液體的波動(dòng)，并能從液體中分離出固體顆粒。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.055

（欄目主持 樊韶華）