世紀號FPSO電脫水器深度優(yōu)化挖潛工藝技術(shù)

冉從俊(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6/渤中作業(yè)公司，天津 300459)

0 引言

世紀號FPSO電脫水器V-103是鼠籠式電極，輸入電壓380伏，輸出電壓為可調(diào)式，從22千伏到40千伏，每隔4.5千伏一檔，共5檔。電脫水器中只存在交流電場，以偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)為主。電脫水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 電脫水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

由于FPSO處于油田生產(chǎn)處理物流鏈末端，受上游平臺轉(zhuǎn)液和油井出砂影響，世紀號原油流程異常不穩(wěn)定，極易出現(xiàn)電脫水器突然掉電，界面儀卡滯，取樣口堵塞等現(xiàn)象，同時因電脫水器內(nèi)置界面?zhèn)鞲衅鞴收虾突亓髁靠刂撇粔蚝侠淼冗@些內(nèi)外因素綜合影響，導(dǎo)致回流水質(zhì)和下艙油品穩(wěn)定性無法得到充分保障。為了保證電脫水器的流程穩(wěn)定，充分釋放電脫水器處理潛能，渤海世紀號生產(chǎn)部門完成電脫水器供給泵工頻改變頻運行改造，創(chuàng)新型提出電脫水器界面?zhèn)鞲衅鲀?nèi)置改外置并將電流信號引至中控監(jiān)測，優(yōu)化調(diào)整回流量一二級配比，有效提升電脫水器的抗沖擊能力和處理效果。具體工作內(nèi)容如下：

1 電脫水器供給泵P-101A/D改變頻控制，提升電脫水器進液量和熱化學(xué)處理器液位穩(wěn)定性

電脫水器供給泵P-101負責(zé)將V-102(熱分離器)的油相進行增壓，然后進入V-103(電脫水器)，是生產(chǎn)流程的關(guān)鍵點。在電脫水器供給泵采取工頻控制的工況下，上游熱化學(xué)處理器液位和下游電脫水器進液量波動頻繁，而P-101泵也經(jīng)常出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。

P-101泵的控制主要受出口液位調(diào)節(jié)閥LV-7141A/B和壓力調(diào)節(jié)閥PIC-7141A/B控制，其中LV-7141A/B的開度調(diào)節(jié)受V-102的油相液位控制，當(dāng)液位偏高時，LV閥門開度增大；當(dāng)液位偏低時，LV閥門開度減小，以維持V-102油相液位穩(wěn)定。PIC開度受泵出口壓力調(diào)節(jié)控制，當(dāng)泵出口壓力增大時，PIC-7141開度增大，當(dāng)泵出口壓力減小時，PIC-7141開度減小，以維持泵出口壓力穩(wěn)定。經(jīng)過現(xiàn)場數(shù)據(jù)錄取和中控運行曲線驗證，這種控制方式使得V-102液位波動較大，電脫水器瞬時進液量也隨之變化，導(dǎo)致電脫水器處理效果受限。

變頻改造主要思路是將V-102的液位控制由原來的LV-7141控制調(diào)整為P-101變頻控制，同時保留LV-7141的控制邏輯。兩臺變頻器柜安裝在世紀號工藝MCC間，變頻器輸入電源接入原開關(guān)輸出端子上，變頻器輸出與原開關(guān)引出電纜對接，原電纜到現(xiàn)場電機沒變。原現(xiàn)場啟停按鈕作為變頻器的啟停按鈕，增加7×1.5mm2電纜作為液位信號電纜。

如圖2所示，正常情況下泵出口調(diào)節(jié)閥LV-7141處于手動模式，變頻器的VSD信號處于自動模式；目前LV-7141保持手動全開，必要時可以手動調(diào)節(jié)開度進行配合調(diào)節(jié)；變頻器的VSD信號受V-102的液位控制。應(yīng)急情況下或者變頻器故障時，可以將VSD信號修改為手動，然后將LV的信號恢復(fù)自動，就可以恢復(fù)到原來的P-101工頻工作，V-102液位受LV-7141控制的模式。

圖2 變頻控制示意圖

P-101A/D泵實現(xiàn)變頻控制，一改以往通過泵出口閥門開度改變控制流量的固有模式，實現(xiàn)了更穩(wěn)定的操作。電脫水器增壓泵變頻控制，通過電流運行曲線、下艙油含水率變化曲線可以充分說明流程穩(wěn)定性有了顯著提高。

2 電脫界面?zhèn)鞲衅鲀?nèi)置改外置，電流信號引至中控實時監(jiān)測，破除歷史遺留問題

電脫界面?zhèn)鞲衅髟瓉頌閮?nèi)置，但因流動介質(zhì)存在腐蝕性，內(nèi)置傳感器更換多次均在幾個月時間就失效，起不到監(jiān)控作用，三級電脫水器界面和電流的監(jiān)控，一直依靠現(xiàn)場操作人員定時巡檢時讀取現(xiàn)場數(shù)值后，通報中控后開始進行相應(yīng)調(diào)整，故操控存在嚴重滯后現(xiàn)象，這種被動不利于流程穩(wěn)定。通過與電儀部門溝通討論，充分利用現(xiàn)有物資和電脫水器原有裝置，本著最低成本優(yōu)化升級的原則，在原罐體外置界面儀上架設(shè)外置界面?zhèn)鞲衅鳎迷璍T-7161A/B傳輸通道，將界面數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌?，實現(xiàn)界面監(jiān)測；利用備用通道將電脫水器電流值引入中控，實現(xiàn)電流監(jiān)測，改造后，中控實時監(jiān)測界面和電流，根據(jù)工況進行主動實時調(diào)整，外置式傳感器也杜絕了罐內(nèi)介質(zhì)腐蝕性的影響，從而確保電脫水器的穩(wěn)定性。

3 進一步合理優(yōu)化電脫水器回流量配比，實現(xiàn)精準調(diào)控

電脫水器回流最初只回流到一級，但因?qū)σ患壖訜嵝Ч⒉幻黠@，反而還增大了一級處理負擔(dān)，同時考慮二級處理液量比一級少28000m3/d，如果回流改到二級，加熱效果可能會明顯些，故將電脫水器回流調(diào)整至二級，經(jīng)過運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)二級下艙水質(zhì)受電脫水器回流水質(zhì)影響極大，二級水質(zhì)無法保證穩(wěn)定，為了減小此影響，通過對回流至一二級配比調(diào)整測試，最終10%回流至一級，90%回流至二級，總體回流量從最初的8000m3/d降到3000m3/d，實現(xiàn)了既保證二級水質(zhì)，也不影響一級水質(zhì)，完全消化了回流對流程的負面沖擊。

4 取得成果

通過以上一系列措施，提升電脫水器抗沖擊能力，確保其平穩(wěn)運行，回流水質(zhì)和下艙油品更加穩(wěn)定，中控和現(xiàn)場對流程控制更加精準和高效。

(1)流程調(diào)控上，實現(xiàn)電脫水器運行電流平穩(wěn)。

改造前后V-103A/B運行電流曲線如圖3所示。

(2)通過改造，電脫水器處理潛能得到充分釋放，下艙原油含水明顯下降(如圖4所示)。2016年外輸平均含水0.72%，2017年截至11月6日，外輸平均含水0.53%，下降0.2%，2017年度QHD32-6油田外輸全部合格(如圖5所示)。2016年和2017年外輸情況對比如圖6所示。

(3)通過對電脫水器回流配比調(diào)整測試，確定10%回流一級，90%回流二級的工況下，上游流程脫水能力大幅提升，二級油相出口含水明顯下降。回流量從之前8000m3/d下降到目前2000～3000m3/d，大幅釋放了流程處理能力，同時進一步優(yōu)化藥劑注入量，保證油品長期合格，電脫回流相關(guān)流程參數(shù)曲線如圖7所示。

(4)改造還提升了熱化學(xué)脫水器處理效果。通過數(shù)據(jù)分析，熱化學(xué)脫水器液位曲線波動明顯趨于平穩(wěn)，下艙水質(zhì)得到保證，改造前后熱化學(xué)脫水器液位曲線如圖8所示。

圖3 改造前后V-103A/B運行電流曲線

圖4 改造前后下艙油化驗含水?dāng)?shù)據(jù)曲線

圖5 2016年和2017年外輸含水?dāng)?shù)據(jù)對比

圖6 2016年和2017年外輸情況對比

圖7 電脫回流相關(guān)流程參數(shù)曲線

圖8 改造前后熱化學(xué)脫水器液位曲線

5 結(jié)語

以渤海世紀號FPSO為例，通過分析其工作過程中出現(xiàn)的異常狀況，相關(guān)人員采取積極措施，完成電脫水器供給泵工頻改變頻運行改造，提出電脫水器界面?zhèn)鞲衅鲀?nèi)置改外置并將電流信號引至中控監(jiān)測，優(yōu)化調(diào)整回流量一二級配比，優(yōu)化和提升了FPSO電脫水器使用效果，為今后其他生產(chǎn)流程優(yōu)化控制提供了借鑒經(jīng)驗。