油田氣線防油裝置的研制和應用

【摘要】油田采用伴生氣加熱的水套爐在工作過程中，經常會發(fā)生工期管線進油的問題。本文分析了水套爐工期管線進油的原因及危害。講述“氣線防油裝置”的設計思路，并介紹了“氣線防油裝置”的應用效果。

【關鍵詞】水套爐；氣線防油裝置；節(jié)能減排

水套爐是油田上普遍使用的加熱設備，它用于給油井產生的原油加熱，同時也給計量站各房間供熱。采用伴生氣的水套爐在使用時，經常發(fā)生水套爐工期管線進油問題。水套爐工期管線進油后，輕者會使爐火熄滅，原油從火咀大量噴入爐膛。嚴重時可能導致大量原油從爐膛溢出污染水套爐間，甚至引發(fā)火災及爆炸。

水套爐供氣管線經常少量進油會造成水套爐火咀經常溢油，不僅使水套爐無法正常工作，而且還造成原油浪費和污染，給計量站員工帶來了很大的清污工作量。由于水套爐使用石油伴生氣加熱存在種種問題。油田上不得不投入巨資購置天然氣處理裝置。鋪設長距離輸氣管線為計量站返輸干氣。一些沒有條件返輸干氣的計量站，也大都提前結束使用石油伴生氣加熱，改用電加熱。這些做法雖然保證了計量站的供熱安全，卻也耗費巨大，同時，將本可利用的石油伴生氣排入大氣造成環(huán)境污染。

一、供氣管線進油原因及危害

根據(jù)對紅山咀油田及車排子油田各區(qū)塊長期的調研分析，得到計量站水套爐氣管線返油并不意味著計量站的產氣量已不能滿足水套爐加熱。而是因為計量站生產來氣不均勻。在來氣量處于低谷時，水套爐用氣量仍然保持不變，來氣量少，消耗氣量大，生產分離器或分氣包內的液面就會隨之上升，當液面達到氣出口時，原油就進入了水套爐的供氣管線。在計量站投產初期，正常生產井數(shù)多，各單井產氣量相對較大，各油井的初期出油節(jié)奏相互交替，使得計量站來氣量較為平穩(wěn)。紅山嘴紅29井區(qū)的幾座計量站在投產5年后，開始出現(xiàn)水套爐期限返油問題，單井產量較低的紅60井區(qū)僅投產2年，就出現(xiàn)火咀大量跑油。油井產量衰減較快的卡6井區(qū)也是僅投產1年就多次發(fā)生水套爐供氣管線跑油引發(fā)的水套爐工作長時間中斷，水套爐間被原油嚴重污染，甚至導致火災和爆炸。通過對水套爐供氣管線進油后引發(fā)水套爐火咀嚴重跑油的多個案例進行分析，得到水套爐期限返油的原因主要包括：

1、計量站高產自噴井發(fā)生生產故障，如堵油嘴等；

2、高產抽油井發(fā)生桿卡、桿柱斷脫，井口皮帶斷等故障；

3、計量站所有生產井均為抽油井井時，計量站停電；

4、采油工發(fā)現(xiàn)水套爐火熄滅，爐內水已冷卻，急于將水套爐燒熱，給站區(qū)供熱，而導致火咀大量跑油，水套爐加熱中斷。

針對采用伴生氣加熱的水套爐存在的這些問題，各單位采取相應的措施，主要包含：

1、在生產分離器后串聯(lián)一大直徑分離器，這種方法可以應對早期水套爐工期管線少量返油。而且會經常發(fā)生一些死油，需要排入干井或方罐中，增加了生產成本。

2、將小分氣包換成大體積分氣包，這種方法也只能對應水套爐供氣管線早期少量返油，但不會產生死油，氣包內的原油會重新回到生產系統(tǒng)中。

3、購置天然氣壓縮機，從油氣處理站向計量站返輸干氣。這種方法較好的解決水套爐用氣安全，但投入成本巨大，且不適用于小區(qū)塊小規(guī)模油田。

4、提前中斷使用水套爐，改用電加熱設備。這種方法與過去原始的用氣方法比較安全度提高，但一方面將本可利用的伴生氣排入大氣中，造成污染，另一方面購置電加熱設備，消耗電能也大大增加了生產成本，此外，用電也會造成眾多不安全因素。

二、氣線防油裝置的設計思路

由于適用伴生氣時，存在著諸多不安全因素，使得油田上出現(xiàn)過早棄用伴生氣加熱爐。設置從投產初期就不再適用伴生氣加熱爐，對于單井和小規(guī)模開發(fā)的區(qū)塊，天然氣無法回收，不僅造成大量天然氣直接排入大氣，造成環(huán)境污染，而且還要大量資料購置電加熱設備，用電給原油加熱和計量站加熱。

一方面石油企業(yè)應肩負環(huán)境保護的責任，節(jié)能減排；另一方面，隨著各類配套技術的進步，加上對于安全使用伴生氣的研究的投入，使用伴生氣加熱也會變得安全的限制伴生氣的用量，可以防止水套爐工期管線進油。但這會使相當一部分天然氣得不到利用，而排入大氣。同時，伴生氣用量少了，也不能滿足計量站加熱，既然計量站來氣量處在低谷時，會引發(fā)水套爐氣線返油，能不能設計一種裝置，只在計量站來氣低谷時限制水套爐勇氣，待計量站來氣量渡過低谷時，水套爐可自行恢復正常工作。

三、氣線防油裝置的結構和工作原理

為充分利用石油伴生氣，節(jié)能減排，我們設計了氣線防油裝置，氣線防油裝置由筒體，氣入口，油出口，浮筒，連桿，堵球，堵球承托備帽，導流管，主氣出口，副氣出口等部分組成。

氣線防油裝置的氣入口接生產分離器出口，其主氣出口和副氣出口在裝置處合并與水套爐工期管線相連。副氣出口內安裝氣咀，該氣咀大小通過試驗獲得，其允許通過的氣量小于計量站來氣量時，裝置內的液面會與生產分離器內的液面一同上升；當液面上升到可能導致裝置頂部進油時，浮筒通過連桿推動堵球進入導管頂部球座，封堵主氣路。此時，裝置通過副氣出口向水套爐供氣，維持水套爐燃燒，渡過低谷期時，生產分離器內液面下降，裝置內的液面也隨之下降，使堵球脫離球座，打開主氣出口，使水套爐恢復正常工作。如果裝置頻繁動作，計量站員工可以判斷水套爐火開的過大或計量站來氣量異常，并可據(jù)此采取進一步措施。

四、使用效果

氣線防油裝置自2011年10起，在車67井區(qū)1號站進行試用。車67井區(qū)1號站來氣量嚴重不均，過去經常發(fā)生水套爐氣線返油引發(fā)各種故障。2009年，采油一廠在該站實施氣改煤效果不好。2010年開始采用電加熱。2011年安裝氣線防油裝置后，水套爐工作保持平穩(wěn)，兩個保溫期供節(jié)約電加熱費用11.8萬元。