原油外輸泵結(jié)垢原因分析及治理對策*

曹宏（塔里木油田分公司）

原油外輸泵結(jié)垢原因分析及治理對策*

曹宏（塔里木油田分公司）

針對D Y 65-50*5型原油外輸泵在運(yùn)行中出現(xiàn)的嚴(yán)重結(jié)垢問題進(jìn)行了故障原因分析,對整個(gè)原油處理系統(tǒng)采取化學(xué)方法、物理方法進(jìn)行治理，通過治理取得了明顯的效果，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)垢 污水處理 聲納導(dǎo)波液面監(jiān)測儀

近幾年，塔里木油田塔中作業(yè)區(qū)。161原油轉(zhuǎn)輸站的原油外輸泵。一直出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象。尤其是2012年原油外輸泵結(jié)垢更加頻繁和嚴(yán)重，導(dǎo)致其機(jī)械密封頻繁刺漏，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。其垢樣表面為墨黑色，堅(jiān)硬固體，厚薄均勻，現(xiàn)場結(jié)垢分布照片見圖1。

在現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過分析結(jié)垢的原因、增加防垢劑的用量及采取相應(yīng)的控制措施，最終解決了原油外輸泵的結(jié)垢問題[1]。

1 水質(zhì)及垢樣分析

1.1 垢樣分析

按照標(biāo)準(zhǔn)《油田無機(jī)鹽垢主要化學(xué)組分分析方法》進(jìn)行分析，該垢樣分析結(jié)果為：Fe O含量1.5%，F(xiàn)e2O3含量0.14%，M g CO3含量0.68%，Ca CO3含量81.5%，其他物質(zhì)含量16.18%，由此可以判斷該垢是碳酸鈣垢。

1.2 水質(zhì)分析

161原油轉(zhuǎn)輸站水質(zhì)分析結(jié)果：H CO3-含量3.14×102m g/L，Cl-含量4.90×104m g/L，SO42-含量4.24×102m g/L，Ca2+含量3.39×103m g/L，M g2+含量3.48×102m g/L，Ba2+含量3.809m g/L，K++Na+（以Na+計(jì)）含量2.74×104m g/L，水型為氯化鈣型，p H值為6.61（SY/T 5523—2006油田水分析方法）。

2 現(xiàn)場工況

161原油轉(zhuǎn)輸站的工藝流程見圖2。單井來的原油進(jìn)入161轉(zhuǎn)輸站后，首先經(jīng)過加藥泵向原油中加入防垢劑及破乳劑兩種藥劑。加藥后的原油進(jìn)入油氣分離器進(jìn)行液氣分離后，液相分別進(jìn)入1號、2號和3號沉降罐進(jìn)行初步的油水分離?？刂剖业挠?jì)算機(jī)可分別監(jiān)控三個(gè)沉降罐的總液位，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)1號罐液位達(dá)到一定高度后，操作人員關(guān)閉沉降罐的進(jìn)口閥門,該罐暫時(shí)停止進(jìn)油。同時(shí)打開該罐的油出口閥門，原油流經(jīng)原油外輸泵輸送至下一處理站。同樣在根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)1號罐的液位下降至某一高度時(shí)，操作人員關(guān)閉該罐的油出口閥門，打開其水出口閥門，排除該罐沉降下來的污水。排除污水后關(guān)閉水出口閥門，打開其進(jìn)口閥門，該罐重新開始進(jìn)液。其它兩個(gè)罐的生產(chǎn)方式與1號罐完全相同。

2.1 原油外輸泵的性能及工作參數(shù)

目前161轉(zhuǎn)輸站共計(jì)3臺(tái)原油外輸泵，均為臥式5級離心泵，型號為D Y 65-50*5，排量65 m3/h，揚(yáng)程250 m，進(jìn)出口壓力分別為0.1 MPa，1.5 MPa，進(jìn)出口溫度60℃左右。泵內(nèi)多處結(jié)垢，最為嚴(yán)重的部位是機(jī)械密封和葉輪。

2.2 加藥方式及藥劑基本性能

目前161轉(zhuǎn)輸站使用柱塞泵將破乳劑、防垢劑兩種藥劑，按照加入量添加至原油中，其基本性能見表1。

表1 破乳劑、防垢劑基本性能

3 結(jié)垢原因分析

3.1 水質(zhì)的影響

161原油轉(zhuǎn)輸站從建站至今已累計(jì)運(yùn)行了15年，進(jìn)入該站的原油綜合含水率已從原來的80%上升至92.73%，且水中鈣離子含量極高，泵運(yùn)行時(shí)溫度在60℃左右，這些因素都無疑為碳酸鈣的形成提供了必要條件。

3.2 工藝操作的影響

161轉(zhuǎn)輸站只能監(jiān)控3個(gè)沉降罐的總液位，不能監(jiān)控罐內(nèi)油水界面的液位。在進(jìn)行排油操作時(shí)只能憑經(jīng)驗(yàn)操作，從而不能精確的控制外輸原油的含水率。這個(gè)因素也成為原油外輸泵的結(jié)垢的直接因素。

3.3 加入藥劑的影響

3.3.1 防垢劑評選

按照塔里木油田化學(xué)助劑廠企標(biāo)Q/XTY J 013—2010以及Q/SY TZ 0177—2007《防垢劑技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》進(jìn)行試驗(yàn)，其分項(xiàng)阻垢率評價(jià)結(jié)果見表2。

表2 阻垢劑技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果

在分別對1#、2#藥劑的腐蝕情況進(jìn)行檢測，其腐蝕速率見表3。

表3 阻垢劑腐蝕速率測試試驗(yàn)

通過篩選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，1#藥劑的阻垢率效果最好，且當(dāng)加入濃度為60m g/L時(shí)，腐蝕速率較小。對該垢樣具有很強(qiáng)針對性，可以到現(xiàn)場投加，推薦加入量：50~60m g/L。由此可見目前161轉(zhuǎn)輸站所加藥劑的選型是正確的，但其加入防垢劑的濃度25 m g/L是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，這嚴(yán)重的影響了該防垢劑的防垢性能。

4 防垢措施

4.1 增加液位監(jiān)控設(shè)備

將3個(gè)沉降罐分別安裝聲納導(dǎo)波液面監(jiān)測儀，準(zhǔn)確監(jiān)測罐內(nèi)的總液位及油水分界面的高度，從而有效的降低外輸原油中的含水率。聲納導(dǎo)波液面監(jiān)測儀采用聲納原理，由聲納導(dǎo)波系統(tǒng)法蘭下端發(fā)出聲納波順著鋼纜下傳，根據(jù)油水不同的介電常數(shù)來反饋不同的數(shù)值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到一個(gè)介電常數(shù)時(shí)反饋的是一液位高度（可能是純油、純水、也有可能是均勻的乳化物），當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到兩個(gè)介電常數(shù)時(shí)反饋的是兩個(gè)高度：一為液位高度（總高度）；二為油水分界線高度；采集的數(shù)據(jù)上傳至控制室，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測與分析。從而實(shí)現(xiàn)對罐內(nèi)液位高度及油水分界線高度準(zhǔn)確計(jì)量的功能。

4.2 調(diào)整藥劑的加入量

根據(jù)防垢劑評選結(jié)果，需增加防垢劑的加入量。將加入量由原來的25 m g/L增加至60m g/L，加藥方式不變。

4.3 改造后的整個(gè)工藝流程（見圖3）

5 結(jié)論

1）2012年2月按照防垢措施對塔里木油田塔中作業(yè)區(qū)。161原油轉(zhuǎn)輸站整個(gè)工藝流程及加藥。進(jìn)行了整改，截至2012年8月，該站的3臺(tái)原油外輸泵尚未出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)垢問題，運(yùn)行工況得到了明顯的提高，說明調(diào)整后的防垢方案有效地解決了原油外輸泵的結(jié)垢問題。

2）該站的原油外輸泵結(jié)垢問題得到解決后，大大增加了外輸泵機(jī)械密封的使用壽命。其機(jī)械密封的使用量由原來的平均每月四套降至目前的不用更換（該機(jī)械密封設(shè)計(jì)壽命為一年）。該泵的機(jī)械密封以每套4000元計(jì)算，相當(dāng)于一年節(jié)約了180000元。

[1]朱本智,閆化云,何麗平,等.渤西油氣處理廠污水泵結(jié)垢控制研究[J].工業(yè)水處理,2010,30(11):83-85.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.016

曹宏，2008年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院（石油工程專業(yè)），主要從事油氣開采工作，E-mail：cao_hong_2008@163.com，地址：新疆庫爾勒市塔里木油田公司開發(fā)事業(yè)部塔中作業(yè)區(qū)，841000。

塔里木油田公司資助項(xiàng)目（160018-s j）。

2012-08-05）