閉排罐新式在線清洗技術(shù)研究和應(yīng)用

吳紹新 韓廣鵬 徐韜林 周國華

摘 要：閉排罐是生產(chǎn)處理系統(tǒng)中的重要設(shè)備，主要負(fù)責(zé)收集從壓力容器中泄壓流出的原油或其他流體。井口及地面設(shè)備的檢修，需要將該油井的產(chǎn)液排進閉排罐進行泄壓，油井在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的泥沙顆粒等雜質(zhì)會隨著排液過程進入到閉排罐中，長期的積累會導(dǎo)致閉排罐極其附屬設(shè)備堵塞及功能失效。本文介紹了一種新式的在線清洗閉排罐的方法，經(jīng)過對清洗方案中的關(guān)鍵設(shè)備大型籃式過濾器的合理設(shè)計，經(jīng)過實施在線清洗操作，閉排罐雜質(zhì)清洗效果明顯，同時閉排罐和其他附屬設(shè)備功能恢復(fù)，效益明顯。

關(guān)鍵詞：雜質(zhì); 蠟質(zhì); 過濾器; 在線清洗

一、閉排罐雜質(zhì)來源分析

平臺閉排罐主要用于收集安全閥的泄壓流體及平臺上帶壓設(shè)備、管線等排放出的帶壓流體，還用于接收開排系統(tǒng)的流體，是平臺的重要設(shè)備。

在平臺油井正常生產(chǎn)過程中，由于井口及地面設(shè)備的檢修，需要將該油井的產(chǎn)液排進閉排罐進行泄壓，油井在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的泥沙顆粒等雜質(zhì)會隨著排液過程進入到閉排罐中。

為進一步分析油井產(chǎn)生雜質(zhì)情況，油田生產(chǎn)人員對每一口生產(chǎn)油井取樣品100ml，加入0.2ml破乳劑，離心12分鐘，離心溫度57℃。離心后，發(fā)現(xiàn)其中B7、B14H、B16H、B19、B22可見少量固體類（砂泥顆粒等）雜質(zhì)。初步判斷泥沙狀的固體雜質(zhì)來源于這五口油井。

油井生產(chǎn)原油過程中，原油中的重組分蠟質(zhì)在油藏條件下一般處于溶解狀態(tài)。在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解在原油中的石蠟便結(jié)晶析出、長大、聚集和沉積在管壁等固體表面上，即出現(xiàn)所謂的結(jié)蠟現(xiàn)象。對于高含蠟、高凝油的區(qū)塊，油井產(chǎn)液中蠟質(zhì)析出是閉排罐雜質(zhì)堵塞的一個非常重要的原因。油井產(chǎn)出石油是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮瑖?yán)格地說，原油中的蠟是指那些碳數(shù)比較高的正構(gòu)烷烴。通常把C16—C63的正構(gòu)烷烴稱為蠟，純凈的石蠟是略帶透明的白色無味晶體。蠟在地層條件下通常是以液體狀態(tài)存在，然而在開采的過程中，隨著溫度和壓力的下降以及輕質(zhì)組分不斷逸出，原油溶蠟?zāi)芰档?，蠟開始析出，聚集，不斷地沉積、堵塞、直接影響生產(chǎn)。蠟可以分為兩種，一種是石蠟，常為板狀或鱗片狀或帶狀結(jié)晶，相對分子質(zhì)量為300—500，分子中C原子數(shù)是C16—C35，屬于正構(gòu)烷烴，熔點50℃左右;另一種是微晶蠟，多呈細(xì)小的針狀結(jié)晶，相對分子質(zhì)量為500—700，分子中的C原子數(shù)是C35—C63，熔點是60—90℃。石蠟和微晶蠟的特征主要是碳數(shù)范圍、正構(gòu)烷烴數(shù)量、異構(gòu)烷烴數(shù)量、環(huán)烷烴數(shù)量不同，具體見下表：

二、閉排罐雜質(zhì)堵塞后危害

但是隨著平臺通球作業(yè)收球筒泄壓、完井修井作業(yè)泄壓以及處理開排系統(tǒng)液體，導(dǎo)致固體雜質(zhì)被流體攜帶到閉排罐，在閉排罐底部聚集沉淀，導(dǎo)致閉排罐加熱器砂埋加熱效果不好，閉排泵進口濾網(wǎng)頻繁堵塞從而導(dǎo)致閉排泵震動高故障率高。

同時另一方面，油井井液中的蠟質(zhì)排放到閉排罐后，與固體雜質(zhì)以及管道壓力容器腐蝕雜質(zhì)后混合，產(chǎn)生復(fù)雜的蠟質(zhì)綜合體，這種析出物主要以蠟質(zhì)為主，產(chǎn)生的危害主要表現(xiàn)在：

1、對管道和過濾器而言大大減少了流通截面，造成了油流附加阻力，降低了流體通過能力、甚至完全堵塞閉排罐進而造成閉排罐功能失效。

2、油田閉排罐結(jié)蠟后的蠟質(zhì)綜合體，不僅使油流通道減小，降低閉排泵運行效率，還會使閉排泵產(chǎn)生故障，嚴(yán)重者會將閉排泵徹底卡死，造成設(shè)備損壞等。

3、閉排罐將雜質(zhì)直接打入到海管后，會減少海管運行效率，降低海管輸送效率，造成油田上游輸送壓力上漲而進一步導(dǎo)致油田產(chǎn)量下降。

三、新方法在線清洗閉排罐總體思路

油田生產(chǎn)人員根據(jù)現(xiàn)場實際情況，經(jīng)過多次分析論證，最終設(shè)計出一套罐外過濾的在線清洗方案。主要原理是通過在罐體外連通籃式過濾器的方式，將閉排罐內(nèi)的雜質(zhì)及流體，在進泵前就進行過濾處理，再經(jīng)閉排泵回流進罐，同時對過濾后的籃式過濾器進行清洗。如此重復(fù)多次就可將閉排罐內(nèi)的雜質(zhì)全部清除干凈。

由于閉排系統(tǒng)屬于油田生產(chǎn)的關(guān)鍵系統(tǒng)，清罐需要利用停產(chǎn)大修才能進行。針對這種情況，油田通過加裝一套可移動式的大型籃式除砂過濾器，通過清理除砂過濾器替代了閉排罐清罐，從而成功實現(xiàn)了閉排罐不停產(chǎn)清罐作業(yè)。

四、關(guān)鍵設(shè)備過濾器的設(shè)計思路

為了保證在線清洗的方案順利實施，關(guān)鍵在于大型籃式過濾器的設(shè)計科學(xué)合理?？傮w原則為既要保證大型籃式過濾器能夠過濾對油田生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響的固體雜質(zhì)以及蠟質(zhì)綜合體，又要保證在線清洗操作過程中清洗循環(huán)流體能夠順利通過整個循環(huán)設(shè)備。我們采用大型籃式過濾器具有明顯的優(yōu)點：安裝方便，占地面積小，清污簡單，維護成本低，流量大。在關(guān)鍵設(shè)備的籃式過濾器上我們對關(guān)鍵參數(shù)選擇采取以下原則：

1、進出口通徑：

原則上過濾器的進出口通徑不應(yīng)小于相配套的泵的進口通徑，一般與進口管路口徑一致。

2、公稱壓力：

按照過濾管路可能出現(xiàn)的最高壓力確定過濾器的壓力等級。

3、孔目數(shù)的選擇：

主要考慮需攔截的雜質(zhì)粒徑，依據(jù)介質(zhì)流程工藝要求而定。各種規(guī)格絲網(wǎng)可攔截的粒徑尺寸查表“濾網(wǎng)規(guī)格”。

4、過濾器材質(zhì)：

過濾器的材質(zhì)一般選擇與所連接的工藝管道材質(zhì)相同，對于不同的服役條件可考慮選擇鑄鐵、碳鋼、低合金鋼或不銹鋼材質(zhì)的過濾器。

5、過濾器阻力損失計算：

籃式過濾器，在一般計算額定流速下，壓力損失為0.52～1.2kpa。

大型籃式過濾器具有的特點：

1、過濾設(shè)備采用可反洗排渣的外部機械結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了真正意義上的反沖洗功能，可輕松徹底地清除濾網(wǎng)截留的雜質(zhì)，清洗無死角，通量無衰減，保障了過濾效率和長久的使用壽命。

2、籃式過濾器采用304、316L不銹鋼楔形濾網(wǎng)，強度大、精度高、耐腐蝕，最高過濾精度可達25微米。

3、籃式過濾器通過自身的壓差檢測功能，對于過濾雜質(zhì)較多后，可以實現(xiàn)報警提醒功能，現(xiàn)場實施排渣及反沖洗后，可馬上進行過濾透析操作。

4、籃式過濾器在反沖洗過程中，由于管道的尺寸和阻力損失計算已經(jīng)考慮在內(nèi)，確保濾網(wǎng)安全、高效清洗，保證清洗后可以馬上繼續(xù)過濾操作。

5、籃式過濾器采用排渣后再進行反洗，反沖洗歷時短，操作簡單方便。

五、在線清洗閉排罐具體實施

通過利用外置大型籃式除砂過濾器（圖2）、臨時管線、閉排罐底部的除砂管（圖3）和一臺閉排泵實現(xiàn)閉排罐不停產(chǎn)清罐作業(yè)。

實施操作流程為從閉排罐中間底部的預(yù)留口隔離閥下游接4英寸臨時管線到除砂過濾器進口，除砂過濾器出口接4寸臨時管線到閉排泵進口。

現(xiàn)場人員具體的操作方式為：油田高壓海水通過閉排罐的除砂管沖洗閉排罐底部的泥沙雜質(zhì)，讓雜質(zhì)懸浮在液體中，懸浮在液體中的雜質(zhì)通過閉排泵的抽吸作用從閉排罐底部中間的4寸臨時管線進入除砂過濾器進行除砂，通過清理除砂過濾器內(nèi)部的固體雜質(zhì)實現(xiàn)對閉排罐內(nèi)的雜質(zhì)的清理。

六、在線實施后的效果

經(jīng)過大約12小時，油田此次在線清罐作業(yè)共清除閉排罐內(nèi)各類雜質(zhì)超過40KG，罐外循環(huán)”的清罐工藝相比常規(guī)的進罐清洗降低了作業(yè)風(fēng)險，避免了停產(chǎn)造成的產(chǎn)量損失，清洗后的閉排罐經(jīng)過化驗的樣品分析蠟質(zhì)雜質(zhì)含量減少90%以上，腐蝕及砂泥含量為0，閉排罐的臨時收集存儲排放液的功能完全恢復(fù)，閉排罐內(nèi)部加熱器加熱功能使用正常，避免了砂埋的風(fēng)險，同時閉排泵能夠保持高效的運行。本次在線清洗閉排罐節(jié)約作業(yè)費用1萬元，同時在線清洗避免了停產(chǎn)半天的產(chǎn)量損失450 石油液體。

七、結(jié)論

1、 油井井液中的蠟質(zhì)排放到閉排罐后，與固體雜質(zhì)以及管道壓力容器腐蝕雜質(zhì)后混合，產(chǎn)生復(fù)雜的蠟質(zhì)綜合體，使閉排罐和閉排泵堵塞。

2、 采取在線透析方式進行閉排罐清洗方式，關(guān)鍵在于新加入的大型籃式過濾器的設(shè)計科學(xué)合理性，保證在線清洗閉排罐方案順利實施。

3、 經(jīng)過在線清洗閉排罐的方案操作和實施，油田清理閉排罐雜質(zhì)超過40KG，同時恢復(fù)閉排罐的功能和其他設(shè)備的使用性能，效果明顯。

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