單螺桿混輸泵在尼日爾AGADI油田地面工程中的應用

郝榮杰，史素青，李 鵬，劉 俊，郝 豐

1.中國石油工程建設有限公司北京設計分公司，北京 100085

2.中國石油國際勘探開發(fā)有限公司，北京 100034

中國石油自2008年進入尼日爾以來，一直致力于該國的石油工程建設，隨著尼日爾第一個上下游一體化項目AGADEM油田一期100萬t/a工程、AGADEM油田至ZINDER煉廠管道工程、ZINGER煉油廠工程等相繼建成投產(chǎn)，標志著尼日爾石油工業(yè)走上一個新的開端。2015年，作為AGADEM油田一期工程的補產(chǎn)油田，AGADI油田被開發(fā)，AGADI油田產(chǎn)能為30萬t/a，投產(chǎn)后對一期工程的穩(wěn)產(chǎn)起到?jīng)Q定性作用，保障了對下游的原油供應。AGADEM油田地處撒哈拉沙漠深處，氣候炎熱干燥，沙塵暴頻繁，環(huán)境條件十分惡劣。如何更好地選擇設計方案，減少現(xiàn)場人員運行、操作、維護工作量是擺在設計人員面前的重要課題。

1 混輸泵集輸方案的提出

AGADEM油田一期包括GOUMERI及SOKOR兩個油田，集中處理站（CPF，Central Processing Facilities） 位于GOUMERI油田，在SOKOR油田建有一座轉(zhuǎn)油站 （FPF，F(xiàn)ield Processing Facilities），SOKOR與GOUMERI之間相距約58 km，由1條12 in（1 in=25.4 mm）輸油管道將SOKOR油田分離出的油水混合物輸送到CPF集中處理。AGADI油田位于GOUMERI和SOKOR兩個油田之間，西北距離CPF約33 km，東南距FPF約25 km。已建輸油管道設有供AGADI油田原油接入的閥室。

AGADI油田日產(chǎn)油約6000桶（1桶=0.159m3），日產(chǎn)液量為7 500桶，氣油比為12 m3/m3，油品性質(zhì)較差，凝固點約24℃，集輸較為困難。

泵站設計時考慮了氣液混輸和氣液分輸兩套方案。

方案一：氣液混輸方案，主要工藝流程見圖1。

圖1 氣液混輸方案的工藝流程

方案二：氣液分輸方案，主要工藝流程見圖2。

圖2 氣液分輸方案的工藝流程

對設計方案進行比選，結(jié)果如表1所示。

表1 AGADI油田集輸方案比較

從操作、維護、管理及投資較省的角度綜合考慮，AGADI油田推薦站內(nèi)集輸工藝采用氣液混輸方案。

由于現(xiàn)場操作環(huán)境惡劣，配件需要從國內(nèi)采購，供應周期長，維修維護困難，為避免在維修過程中出現(xiàn)其他正常運行的混輸泵也損壞而影響油田正常生產(chǎn)，本項目混輸泵采取兩用兩備的形式進行配置。

2 混輸泵的選用

目前油田常用混輸泵為螺桿泵，有單螺桿泵、雙螺桿泵等幾種形式。

單螺桿泵具有可輸送含沙量較高的原油、維護相對簡便、價格低等特點，但是對輸送量大且壓力高的原油，選用單螺桿泵進行輸送較為困難。

雙螺桿泵具有輸送量大、輸送壓力高等特點，但是價格較貴，耐油品含沙能力較弱，維護較為復雜。

結(jié)合本項目氣油比不高、輸送量適中等特點，混輸泵選用單螺桿泵。

3 混輸泵集輸工藝設計及注意事項

3.1 混輸工藝設計

AGADI油田混輸泵站工藝流程如圖3所示，井口來液進入入口管匯，通過混輸泵泵送到集中處理站（CPF）處理。混輸泵安裝現(xiàn)場情況如圖4所示。

圖3 混輸泵站工藝流程

圖4 混輸泵安裝現(xiàn)場

3.2 自控設計

AGADI油田混輸泵采用4臺單螺桿泵（Q=100m3/h、ΔP=3.6 MPa、兩用兩備），產(chǎn)品為中德合資耐馳公司的混輸泵，根據(jù)泵入口壓力控制變頻器來調(diào)節(jié)混輸泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)油田穩(wěn)定生產(chǎn)的目的，出口設置了超壓保護停泵及回流，能做到自動控制、無人值守。

3.3 補液流程設計

在壓力狀態(tài)下混輸泵允許的氣態(tài)體積占總體積的比例一般不超過95%，為防止出現(xiàn)局部進氣過多，造成混輸泵定子與轉(zhuǎn)子干磨，需要設置補液泵。當定子溫度超過設定值時補液泵會自動啟動，抽取進液匯管內(nèi)的液體，注入混輸泵內(nèi)，達到潤滑轉(zhuǎn)子和定子的目的。

3.4 數(shù)據(jù)表選用

混輸泵選用API 676-2009標準，設計時要注意數(shù)據(jù)表需要按最新規(guī)范要求，采用附錄A中針對混輸泵的數(shù)據(jù)表，不能直接套用普通單螺桿泵的數(shù)據(jù)表。舊版API 676-1994附錄A中只有一個針對回轉(zhuǎn)式容積泵的數(shù)據(jù)表，但2009版已經(jīng)將輸送液體和氣液混輸所用泵的數(shù)據(jù)表分開列出，設計者對此要充分注意。

4 混輸泵運行效果

自AGADI油田2015年6月投產(chǎn)以來，混輸泵已經(jīng)平穩(wěn)運行3年多，運行效果良好，實現(xiàn)了AGADI油田無人值守的目標。這一期間混輸泵沒有出現(xiàn)大的檢修、更換零部件作業(yè)，只有日常維護管理工作。

5 需要進一步改進的地方

AGADI油田兩臺混輸泵并聯(lián)運行時，有時會出現(xiàn)偏流現(xiàn)象，兩泵的運行頻率有所差異。

分析主要原因為混輸泵為單獨控制。雖然進口管道做了均衡入口布置，一旦有細微的差別，如入口過濾器清理狀況、局部堵塞程度的不同等也會影響泵的入口流量的匹配，造成泵的偏流。目前，兩臺泵流量均在各自混輸泵正常流量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，局部的偏流不影響泵的使用。

通過上述分析，在未來的工程設計中應注意以下事項。

（1）優(yōu)選考慮采用單泵運行模式。

（2）由于混輸泵站一般均設計成無人值守站，因此為防止單泵運行故障引起的停輸及油田停產(chǎn)，泵進出口盡量設置電動開關閥，以便及時遠程啟動備用混輸泵。

（3）進一步探索實現(xiàn)兩臺混輸泵變頻器之間的匹配調(diào)控模式，當兩臺泵的頻率差超過一定的數(shù)值時，固定一臺泵的頻率，只調(diào)節(jié)另外一臺泵的頻率，這樣可有效控制偏流的幅度。

6 結(jié)束語

尼日爾AGADEM油田二期建設工程區(qū)塊多，分布廣，產(chǎn)量低，油氣集輸需要大量建設增壓泵站?；燧敱媚軌蚝芎玫剡m應沙漠無人值守環(huán)境，做到自動控制，從而減少操作維護人員，降低安保要求，還能大幅降低建設和運行費用，在類似集輸環(huán)境內(nèi)具有廣闊的應用前景。