數(shù)字化三相分離器應(yīng)用研究

【摘 要】本文在介紹YF型數(shù)字化三相分離器控制系統(tǒng)和功能的基礎(chǔ)上，對在長慶油田第三采油廠71-46脫水站現(xiàn)場運行及測試情況進行了分析。現(xiàn)場應(yīng)用效果表明，該數(shù)字化三相分離器運行安全平穩(wěn)，脫水脫氣效果明顯，故障率低，通過實時在線采集、存儲、顯示其壓力、溫度、液位等運行工況參數(shù)以及控制執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)了本地和遠程實時在線監(jiān)控和預(yù)警，滿足長慶油田數(shù)字化管理的需求。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 三相分離器 運行分析 脫水脫氣

2003年，長慶油田引進了油氣水三相分離技術(shù)并成功推廣應(yīng)用。三相分離器既可以作為預(yù)脫氣脫水設(shè)備對原油進行預(yù)處理，也可以將含水油一次處理合格。與傳統(tǒng)的溢流沉降罐脫水工藝相比，具有脫水速度快、流程密閉、占地面積小、投資低，并可回收伴生氣等特點。隨著油田數(shù)字化建設(shè)的推廣，傳統(tǒng)三相分離器在現(xiàn)場運行過程中暴露出自動化程度低、油水界面調(diào)整難度大，可調(diào)范圍小、分離器效果受來液波動影響大等問題。針對上述問題，結(jié)合油田現(xiàn)場實際應(yīng)用需求，長慶油田于2012年在采油三廠71-46脫水站成功引進試用了1臺YF型數(shù)字化三相分離器。

YF型數(shù)字化三相分離器采用多項技術(shù)相結(jié)合，在此主要對其控制系統(tǒng)組成、功能和應(yīng)用情況進行分析。

一、數(shù)字化三相分離器控制系統(tǒng)

YF型數(shù)字化三相分離器的控制系統(tǒng)采用數(shù)字化檢測和自動化控制技術(shù)相結(jié)合，是以現(xiàn)場儀表檢測和控制執(zhí)行機構(gòu)為對象，控制方案如圖1：

裝置運行過程中，由配備的測控儀表對分離器中的液位、壓力、溫度等參數(shù)進行實時檢測，根據(jù)檢測到的參數(shù)變化情況，測控主機對分離器控制系統(tǒng)運行參數(shù)進行自動調(diào)整，保證分離器的安全運行和分離效果[1]。

YF型數(shù)字化三相分離器控制系統(tǒng)主要由主控單元、控制輸出單元、采集單元、數(shù)據(jù)存儲單元、電源單元、遠程數(shù)據(jù)傳輸單元以及操控顯示臺組成，各單元采用模塊化設(shè)計，數(shù)據(jù)總線采用CAN數(shù)據(jù)總線，傳輸速度500kB/s?？刂葡到y(tǒng)組成如圖2所示：

二、系統(tǒng)分離性能的自動化控制

系統(tǒng)運行前根據(jù)處理量、含水率、油室高度和運行壓力，設(shè)定適當(dāng)?shù)挠退缑嫔舷?、下限，油氣液位上限、下限和壓力控制上限、下限。油水界面液位計實時檢測分離器內(nèi)油水界面高度，主控單元根據(jù)油水界面的變化與預(yù)設(shè)的油水界面設(shè)定值進行比較判斷，控制水路閥門開度，保持該界面的穩(wěn)定，保證油路輸出原油含水及水路輸出的水中含油指標(biāo)的穩(wěn)定。油室油氣界面液位計實時檢測油室氣液液位，主控單元根據(jù)油氣液位的變化與預(yù)設(shè)的油氣界面設(shè)定值進行比較判斷，控制油路電動調(diào)節(jié)閥開關(guān)，排放已分離的原油，保證分離器液位穩(wěn)定。由于來液氣相的變化直接影響分離器的工作壓力，壓力變送器可以實時檢測實際運行壓力，主控單元將根據(jù)壓力變送器檢測到的分離器工作壓力的變化與預(yù)設(shè)的工作壓力設(shè)定值進行比較判斷，適時開啟氣路電動調(diào)節(jié)閥，以保持分離器工作壓力的穩(wěn)定?？刂葡到y(tǒng)保持分離器的油水界面、最高液位、工作壓力等的平穩(wěn)，是保障分離器油路輸出原油含水及水路輸出水中含油指標(biāo)穩(wěn)定的基礎(chǔ)[2]。

三、控制系統(tǒng)的功能特點

控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，對影響分離性能的工況數(shù)據(jù)進行實時采集，并對一些數(shù)據(jù)（油氣液位、油水界面、工作壓力、油中含水、水中含油）進行分析，并據(jù)此調(diào)整控制分離器運行參數(shù)；根據(jù)溫度數(shù)據(jù)、油路含水率數(shù)據(jù)，可以提示人工或遠程自動控制加熱爐運行參數(shù)和加藥計量泵運行參數(shù)。產(chǎn)量數(shù)據(jù)采集功能可以實時采集產(chǎn)量數(shù)據(jù)，并對生產(chǎn)運行實現(xiàn)數(shù)字化管理。

（一）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與調(diào)整

系統(tǒng)運行前，需對油水界面、油室液位、工作壓力等的控制參數(shù)進行設(shè)置。系統(tǒng)運行過程中，由于工況的變化，為保證分離器的分離效果，需對分離器的上敘控制參數(shù)進行適當(dāng)調(diào)整。控制系統(tǒng)的數(shù)字化設(shè)計，使運行參數(shù)的設(shè)置調(diào)整，簡單方便，如圖3所示：

（二）運行工況、產(chǎn)量實時數(shù)字化監(jiān)控

系統(tǒng)運行過程對運行工況、產(chǎn)量等參數(shù)，進行實時數(shù)字化檢測，并以圖形、數(shù)據(jù)方式在操控顯示臺實時顯示便于三相分離器的運行管理、監(jiān)控，如圖4所示：

系統(tǒng)對分離器運行過程中，工況數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)實時存儲，對運行工況異常、故障等發(fā)出聲光告警，同時進行記錄保存，便于管理、查詢，如圖5所示：

（三）運行數(shù)據(jù)實時監(jiān)測遠程傳輸

系統(tǒng)運行工況、產(chǎn)量實時數(shù)據(jù)，通過遠程數(shù)據(jù)傳輸單元，把分離器運行狀態(tài)傳輸?shù)接吞飻?shù)字化管理平臺，實現(xiàn)三相分離器運行遠程監(jiān)控。

四、現(xiàn)場應(yīng)用分析

數(shù)字化三相分離器的設(shè)計參數(shù)：

處理液量：≤700 m3/d，處理氣量：100-15000 m3/d，設(shè)計壓力：1.6 MPa

設(shè)計溫度：100℃ ，脫水溫度：50℃，分離器尺寸：Ф2800mm×9600mm

油路出口含水：≤0.5%，水路出口含油：≤200 ppm，氣體帶液率：≤0.05 g/Nm3

現(xiàn)場運行工況：

日處理液量：540m3 ，綜合含水：70%，日處理氣量：1000m3，工作壓力：0.1～0.2MPa，脫水溫度：35℃，加破乳劑型號：YT-100，加藥濃度：150mg/l

原油密度：0.8570kg/m3，粘度（50℃，mPa.s）：50.71，凝固點（℃）：20.6

測試數(shù)據(jù)：

由于油井產(chǎn)量下降，實際處理液量比設(shè)計的最高處理量少了160 m3/d，運行溫度也低15℃。為檢驗分離器的分離效果，從2013年8月22日至8月29日，每天各取一個油樣和水樣送至化驗室化驗，化驗數(shù)據(jù)如表1所示：

油中含水最高為0.307%，最低為0.042%，平均值為0.154%，水中含油最高為52ppm，最低為30ppm，平均值為42.3ppm。從7個試樣化驗結(jié)果可知，數(shù)字化三相分離器分離效果十分高效穩(wěn)定，處理后的技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

FY型數(shù)字化三相分離器在71-46脫水站的使用，實現(xiàn)了運行工況、產(chǎn)量數(shù)據(jù)實時本地、遠程管理監(jiān)控，異常工況、故障報警、記錄保存、查詢等功能，同時實現(xiàn)了可根據(jù)運行參數(shù)變化自動控制，降低了來液量波動、含水波動、氣量波動時對裝置運行的影響，保證了分離效果，提高了三相分離器出口油中含水、污水含油指標(biāo)。高自動化，不僅極大方便現(xiàn)場員工的操作，減少了員工勞動強度，提高設(shè)備的使用率，同時也極大方便了油田和場站管理，滿足了油田數(shù)字化管理需求。

參考文獻：

[1]戚夢澤.原油三相分離連續(xù)計量裝置的研究[學(xué)位論文]碩士，2005

[2]黃柏根.原油三相分離連續(xù)計量裝置的研制及工業(yè)化[學(xué)位論文]碩士，2008