關(guān)于海上油氣處理除砂系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型與應(yīng)用

劉陸軍（中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司，北京 100010）

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全球有超過(guò)7成的油氣都儲(chǔ)藏在砂巖儲(chǔ)層當(dāng)中，在開(kāi)采過(guò)程中如何解決除砂的問(wèn)題一直是亟待解決的問(wèn)題。盡管現(xiàn)階段許多開(kāi)采活動(dòng)都會(huì)采取多種不同類型的防砂策略，但是由于受到各種外部因素的影響，再加上原油的粘度超標(biāo)等問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)穩(wěn)定性下降、地面腐蝕以及其他各種問(wèn)題，不但影響了實(shí)際產(chǎn)量，也會(huì)給生產(chǎn)安全帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。安全生產(chǎn)問(wèn)題是行業(yè)最為嚴(yán)重的問(wèn)題之一，為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要進(jìn)一步強(qiáng)化海上油氣處理除砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型應(yīng)用，做好科學(xué)儲(chǔ)備與技術(shù)升級(jí)工作，確保海上油氣處理除砂系統(tǒng)的安全生產(chǎn)?，F(xiàn)就海上油氣處理除砂系統(tǒng)的定義與內(nèi)涵分析如下。

1 海上油氣處理除砂系統(tǒng)概述

從海上油氣處理除砂系統(tǒng)的工作原理中我們不難發(fā)現(xiàn)，一般的油田產(chǎn)物會(huì)包括各種混合物，這些混合物中天然氣是比較容易分離的，另外剩下的部分就是各種固體的混合物，如水、油等等，所以這個(gè)過(guò)程中再進(jìn)行分離，會(huì)涉及到固液分離的過(guò)程，也就是砂礫的去除，這就是海上油氣處理除砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不但需要考慮到砂礫的去除效率，同時(shí)也要兼顧好平臺(tái)儲(chǔ)油裝置的穩(wěn)定性以及環(huán)境的協(xié)調(diào)性等內(nèi)容，否則可能會(huì)對(duì)環(huán)境和生產(chǎn)產(chǎn)生不利的影響。海上平臺(tái)浮式生產(chǎn)技術(shù)融入了洗砂分離、輸送以及清洗等多種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)一體化生產(chǎn)與分離，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的效果良好，經(jīng)過(guò)科學(xué)評(píng)價(jià)后簡(jiǎn)單有效，投資回報(bào)率高、可靠性高，同時(shí)也具有海上平臺(tái)面積限制因素小，環(huán)境保護(hù)功能突出等特征，具有很好的適應(yīng)性與系統(tǒng)處理效果。

2 海上油氣處理除砂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型應(yīng)用

海上油氣處理除砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，整體優(yōu)化與選型十分關(guān)鍵。本次研究選擇了生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置Tore以及Scrub一體化組合模式，該模式下能夠同時(shí)滿足輸送、清洗以及外部輸入等特征，所以幾個(gè)環(huán)節(jié)相互連貫又各自獨(dú)立，技術(shù)流程總結(jié)如下：

2.1 流程設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際工程來(lái)進(jìn)行油砂的運(yùn)輸，一般來(lái)說(shuō)一級(jí)的分離器存在內(nèi)部壓力偏高的問(wèn)題，所以直接吸入到內(nèi)部的油砂會(huì)被運(yùn)輸?shù)巾敳康姆蛛x器當(dāng)中進(jìn)行分離操作，整個(gè)過(guò)程中不需要借助于射流泵的幫助，整個(gè)輸送的過(guò)程包括管線進(jìn)入其中，產(chǎn)生渦流以及隨后進(jìn)入到沉積區(qū)域進(jìn)行流體化設(shè)置，隨后會(huì)在渦流的下方形成負(fù)壓，被吸入到內(nèi)部后排出，經(jīng)過(guò)管線進(jìn)入到頂部的旋流分離器進(jìn)行分離。在進(jìn)行混合物的固液分離時(shí)主要借助于分離器的功能，一部分含油的污水會(huì)直接從頂部溢出，而其他的部分則會(huì)經(jīng)過(guò)管線進(jìn)一步進(jìn)入到下部進(jìn)行分離，最終進(jìn)入到容器中被收集起來(lái)。在進(jìn)行分離器的測(cè)試時(shí)，一般存在內(nèi)部分離操作壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法分離的情況，所以需要在輸送的管路上安裝好旋流分離設(shè)備，同時(shí)做好管線的渦流設(shè)置工作。在負(fù)壓的影響下，油砂會(huì)被吸入到排液管道當(dāng)中實(shí)現(xiàn)固液的分離。含油污水則會(huì)經(jīng)過(guò)固液旋流分離設(shè)備進(jìn)行處理，隨后經(jīng)過(guò)容器收集器的收集作用完成分離作業(yè)，具體流程如下所示。

圖1 流程圖

2.2 系統(tǒng)參數(shù)確定

進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的判別時(shí)，優(yōu)先解決的參數(shù)是最大顆粒度。在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，一般導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行效率低下的原因就是顆粒度較小，運(yùn)載量不足等問(wèn)題，所以要想解決這個(gè)問(wèn)題，必須要先解決內(nèi)部堵塞的問(wèn)題，給出一個(gè)實(shí)際的最大顆粒度，排出管的20%可以作為限定值。在進(jìn)行尺寸的大小選擇時(shí)，需要兼顧兩個(gè)基本原則，一個(gè)是最大粒徑，一個(gè)就是處理的質(zhì)量。另外，還需要考慮到系統(tǒng)的可用空間、閥門以及操作的實(shí)際費(fèi)用等等。在系統(tǒng)流砂的質(zhì)量控制達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，為了進(jìn)一步滿足后期運(yùn)輸?shù)陌踩?，一旦確定大小就要進(jìn)行后期的矯正，確保能夠滿足實(shí)際的工程項(xiàng)目質(zhì)量控制水平。在進(jìn)行流速的設(shè)置時(shí)，要滿足一定的基本原則，既要滿足沖蝕速度的限制，還要設(shè)置好極限速度，盡量避免系統(tǒng)使用周期過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)載的問(wèn)題，以此來(lái)提升設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性、穩(wěn)定性。設(shè)備的進(jìn)料具有相應(yīng)的參數(shù)要求，一般需要同時(shí)考慮壓降損耗以及容器操作壓力等層面的內(nèi)容，流體速度需要控制在12～16立方米∕小時(shí)。

3 海上油氣處理除砂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型應(yīng)用成果評(píng)價(jià)

海上油氣處理除砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作完成后，為了對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，提升后期的應(yīng)用推廣效果，還需要進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。綜合來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上添加了一級(jí)分離器，通過(guò)氣體洗滌、電脫水凝結(jié)等方式解決了污水工作流體的問(wèn)題，同時(shí)也能夠?qū)⒋罅康挠蜕拜斔凸袒h(huán)節(jié)進(jìn)行集中處理，固化裝運(yùn)后可以到岸上再進(jìn)行處理，整個(gè)過(guò)程效率高、成本低，同時(shí)也不存在運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)。相比于傳統(tǒng)類型的工藝而言，其同樣具有運(yùn)輸高效的特征。即使是出現(xiàn)完全掩埋的情況，也能夠保持良好的穩(wěn)定性，對(duì)應(yīng)整個(gè)裝置而言，擺動(dòng)不敏感可以顯著提升運(yùn)輸?shù)陌踩?。?duì)應(yīng)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的機(jī)件而言，其流體沖蝕的影響能夠得到很好的控制，重量輕且流程短的特征決定了循環(huán)洗砂過(guò)程中重量得到很好的控制，不容易出現(xiàn)超重的情況。

對(duì)整個(gè)海上油氣處理除砂系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)與技術(shù)評(píng)估后還可以發(fā)現(xiàn)，其具有流程短、循環(huán)用水量少的特征，同時(shí)具有安全、節(jié)能高效的特征。該項(xiàng)目本身位于澳大利亞海岸的西北部，具有較高的技術(shù)要求。整個(gè)井口的匯集液體通過(guò)儲(chǔ)油裝置進(jìn)行處理，整體來(lái)液總量為20t∕天，除砂量為1.4t，設(shè)備包括有分離器、測(cè)試分離設(shè)備以及氣體洗滌設(shè)備等，通過(guò)電脫水聚集的方式來(lái)達(dá)到低壓火炬分液、氣體分離等模式，具體的部分則需要進(jìn)行科學(xué)處理后才能夠解決。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，海上油氣處理除砂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮到環(huán)境適應(yīng)、成本適應(yīng)等要求，除了需要充分利用好綜合處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也要做好油砂的輸送、清洗以及裝袋外輸?shù)鹊?，這樣才能夠更好的利用污水進(jìn)行循環(huán)沖洗，不但能夠節(jié)約大量的淡水資源，同樣也可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。相比于傳統(tǒng)的工藝技術(shù)模式，本文中提到了海上油氣處理除砂系統(tǒng)具有占地小、自動(dòng)化程度高的特征，所以不但可以降低環(huán)境影響，也可以達(dá)到相互結(jié)合，相互促進(jìn)的效果，在不同的環(huán)境與條件下都可以應(yīng)用，具有推廣借鑒的價(jià)值。