終端處理廠輕油代替淡水置換外輸管線工藝優(yōu)化實(shí)踐

柳鵬，楊炳華，聶猛，彭遠(yuǎn)志，鄭樹偉

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

某終端負(fù)責(zé)海上原油的加工處理及銷售，通過兩條外輸鋼管將原油輸送至離岸外轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)。提油輪通過漂浮軟管與外轉(zhuǎn)塔式單點(diǎn)連接，如圖1 所示。外輸作業(yè)前，需要利用外輸原油置換外輸管道，即從A管線輸入原油，從B管線循環(huán)返回（或從B管線輸入原油，從A管線循環(huán)返回），直至將外輸管線中的淡水完全置換，以免影響外輸原油含水率的計(jì)量，避免產(chǎn)生原油銷售商務(wù)糾紛[1]。循環(huán)頂替過程中，初期循環(huán)返回的基本為含油量較少的淡水，進(jìn)清水罐儲存，用于原油銷售后頂替原油，循環(huán)頂替后期返回的流體中，原油含量逐步增多，需要切入原油儲罐儲存，在原油儲罐中靜止分離，分離出的生產(chǎn)水重新用切水泵打回終端的油水處理系統(tǒng)處理。提油作業(yè)結(jié)束后，為防止原油在外輸管線中凝固，堵塞外輸管線，需要從A 管線輸入淡水，將A管線及外輸軟管用淡水完全置換，然后將淡水從B 管線循環(huán)返回（或從B 管線輸入淡水，從A 管線循環(huán)返回），循環(huán)頂替過程中，初期循環(huán)返回的流體基本為原油，中后期為含水原油，流體進(jìn)原油儲罐，在原油儲罐中油水分離，罐底含油生產(chǎn)水重新用切水泵打回終端的油水處理系統(tǒng)處理[2]。

圖1 外輸提油作業(yè)流程

從上述工藝過程可以看出，提油作業(yè)前，需要用原油置換外輸管線中的淡水；提油作業(yè)后，需要用淡水置換外輸管線中的原油。單次外輸管線置換消耗淡水700 m3，不僅浪費(fèi)淡水資源，同時(shí)也增加終端油水處理負(fù)擔(dān)。另外，延長提油船舶靠泊時(shí)間，增加提油工作工作量，提高提油風(fēng)險(xiǎn)[3]。

1 技術(shù)方案及問題分析

為解決終端提油淡水消耗量大、提油時(shí)間長、生產(chǎn)水處理量大問題，設(shè)計(jì)了氮?dú)獯祾?、單管雙介質(zhì)運(yùn)行、雙管三介質(zhì)運(yùn)行3 種工作方案，通過方案比選，最終選用雙管三介質(zhì)運(yùn)行方案。

1.1 氮?dú)獯祾叻桨讣叭秉c(diǎn)

方案：提油作業(yè)結(jié)束后，利用造氮機(jī)制造氮?dú)?，對外輸管道?nèi)原油進(jìn)行吹掃，防止原油在外輸管道內(nèi)發(fā)生凝固。此技術(shù)方案在渤中28-1油田有應(yīng)用案例[4]。

技術(shù)缺點(diǎn)：對于FPSO 提油，提油輪提油作業(yè)時(shí)，只通過漂浮軟管連接，需要原油置換的漂浮軟管體積較小，因此對置換及計(jì)量影響較小。對于有很長陸地及海底輸送管段的陸岸終端，由于外輸管線容積大（1 800 m3），若采用氮?dú)獯祾呒夹g(shù)方案，存在以下問題：

1）氣體逸散。提油輪提油作業(yè)前，管道內(nèi)充滿氮?dú)猓罅康獨(dú)獗辉晚斕嬷撂嵊洼?，會通過提油輪的呼吸閥逸出，逸出的大量氮?dú)鈺y帶原油中的輕組分，氮?dú)饧拜p烴逸散至周圍環(huán)境，影響提油輪人員健康及作業(yè)安全。

2）原油夾帶。提油作業(yè)結(jié)束后，需要用氮?dú)獯祾咄廨敼芫€，防止原油在外輸管線中凝固。由于該終端外輸管線容積大，吹掃的氮?dú)馑俣冗^低，必然在外輸管線中產(chǎn)生層流現(xiàn)象，影響原油管線置換，若吹掃氮?dú)饬魉龠^快，由于提油結(jié)束時(shí)，提油輪油藏較滿，大量氣體從提油輪呼吸閥逸出時(shí)，必然夾帶大量原油，給提油輪安全環(huán)保造成重大影響[5]。

3）商業(yè)計(jì)量誤差。由于氮?dú)獯祾?，容易發(fā)生層流問題，同時(shí)外輸管道在路由中高低起伏，很難將外輸管道置換完全，容易造成外輸原油計(jì)量總量與提油輪收到的原油總量不一致，造成商業(yè)糾紛[6]。

鑒于氮?dú)獯祾叻桨傅囊陨先秉c(diǎn)，該方案不可行。

1.2 單管雙介質(zhì)運(yùn)行方案及缺點(diǎn)

輕油是該終端的副產(chǎn)品，利用輕油置換外輸管線，可以有效解決外輸管線原油凝固問題，由于外輸管線中始終充滿原油或輕油，因此不存在產(chǎn)生商業(yè)計(jì)量糾紛問題。單管雙介質(zhì)運(yùn)行方案，即是將原來的雙外輸管線運(yùn)行方案改為單外輸管線運(yùn)行。提油作業(yè)結(jié)束后，用輕油置換原油外輸管線。

技術(shù)缺點(diǎn)：采用此方案，提油單點(diǎn)至提油輪的漂浮軟管中充滿輕油，不進(jìn)行提油作業(yè)時(shí)，單點(diǎn)提油的漂浮軟管不進(jìn)行回收（FPSO 的漂浮軟管進(jìn)行回收），充滿輕油的漂浮軟管受風(fēng)浪、周圍漁船作業(yè)的影響，可能發(fā)生斷裂，存在輕油溢油風(fēng)險(xiǎn)。

因此單管雙介質(zhì)運(yùn)行方案不可行。

1.3 雙管三介質(zhì)運(yùn)行方案

雙管三介質(zhì)運(yùn)行方案，即利用一條外輸管線進(jìn)行原油外輸，另外一條外輸管線中充滿淡水，提油作業(yè)結(jié)束后，利用輕油進(jìn)行外輸管線置換，防止油管中原油凝固。輕油置換外輸管線結(jié)束后，啟動淡水泵，利用充滿淡水的另外一條外輸管線清洗置換漂浮軟管中的輕油，如圖2所示。

圖2 雙管三介質(zhì)運(yùn)行方案流程

此技術(shù)方案解決了外輸管線中原油置換問題，也解決了漂浮軟管中輕油置換問題，不再使用淡水循環(huán)清洗管線方式，單次提油作業(yè)淡水消耗量從700 m3減少至40 m3，方案可行。

2 技術(shù)方案研究

為保障三管三介質(zhì)運(yùn)行方案安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，開展了以下工作。

2.1 輕油腐蝕性研究

由于非提油作業(yè)時(shí)，外輸管線中的介質(zhì)由淡水變?yōu)榱溯p油，為保障外輸海管的運(yùn)行安全，開展了輕油腐蝕性研究[6]。選取該終端輕油儲罐凝析油和淡水罐淡水樣品，分別在溫度50℃條件下浸泡6 h和24 h，對比其腐蝕性，如圖3所示。

從輕油和淡水在50℃條件下6 h 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，輕油浸泡過的銅片與新銅片對比無明顯變化，而淡水浸泡過的銅片與新銅片對比，有輕微的氧化腐蝕現(xiàn)象。

圖3 輕油與淡水腐蝕情況對比

從凝析油和淡水在50℃條件下24 h的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，輕油浸泡過的銅片與新銅片對比無明顯變化，而淡水浸泡過的銅片與新銅片對比，有氧化腐蝕現(xiàn)象。

由以上實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果可以看出，輕油對銅片腐蝕要比淡水弱。因此，采用輕油代替淡水置換外輸管線，更利于外輸管線的腐蝕防護(hù)。

2.2 輕油外輸速度研究

浮頂罐浮盤升降速度要求不超過3.5 m/h[7]，由此輕油最大外輸量為1 134 m3/h，由于進(jìn)罐輕油一起參與外輸，最大外輸量為1 149 m3/h。

輕油管線流速最大不能超過4.5 m/s[8]，外輸管線中尺寸最小的是出口總管14寸，則其最大外輸量為1 558 m3/h。

綜上，根據(jù)輕油罐浮頂及外輸管線流速確定，輕油最大外輸速度不得超過1 149 m3/h。

3 實(shí)施效果

優(yōu)化方案應(yīng)用兩年多來，完成提油作業(yè)近200次，效果良好。

1）節(jié)水：單點(diǎn)提油每次可節(jié)約時(shí)間4 h，節(jié)約用水700 m3，年節(jié)約淡水資源約5.92萬m3，同時(shí)將終端生產(chǎn)水處理量減少至原來的1/3。

2）節(jié)電：每年可以節(jié)約外輸時(shí)間304 h，同時(shí)可減少原油儲罐切水時(shí)間。年節(jié)約電能約75萬kW·h，折合標(biāo)煤92.2 t。

4 結(jié)論

南海西部油田利用輕油代替淡水進(jìn)行外輸管線置換的實(shí)踐應(yīng)用表明：

1）利用輕油代替淡水進(jìn)行外輸管道置換方案可行，可以大量減少淡水消耗，減少油氣終端處理廠的油水分離處理負(fù)擔(dān)，降低操作成本，同時(shí)減少污水產(chǎn)生和排放量。

2）輕油的腐蝕性小，不會對外輸管道的腐蝕控制造成影響。

3）多次銷售和石油加工表明，輕油代替淡水置換外輸管線，不會對原油的運(yùn)輸和加工產(chǎn)生不良影響。