增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性提高的研究

張文平，李丙焱，成清林，鄭慶軍，王 昊

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300452）

1 現(xiàn)場(chǎng)情況簡(jiǎn)述

通常來(lái)講，燃油增壓撬裝置的主要功能是借助循環(huán)泵和增壓泵加壓，熱介質(zhì)油加熱燃料油，使其升溫并且維持特定的粘度數(shù)值區(qū)間，進(jìn)而將達(dá)標(biāo)的燃油供給到主機(jī)進(jìn)行燃燒。一般來(lái)講，粘度與溫度數(shù)值的變化規(guī)律表現(xiàn)為反比例規(guī)律，溫度與粘度數(shù)值都有自身的報(bào)警區(qū)間，溫度數(shù)值如果過(guò)大會(huì)導(dǎo)致燃油發(fā)生氣化現(xiàn)象，導(dǎo)致主機(jī)帶載運(yùn)行不穩(wěn)定或者出現(xiàn)甩負(fù)荷的現(xiàn)象；如果粘度數(shù)值過(guò)小，將會(huì)導(dǎo)致循環(huán)泵供給到主機(jī)的燃油壓力出現(xiàn)波動(dòng)，同樣導(dǎo)致帶載運(yùn)行不穩(wěn)定或者甩負(fù)荷的現(xiàn)象。

通常情況下，燃油增壓撬處于正常工作條件下，為主機(jī)所提供的原油，其粘度最好控制在10～13 cst。

在燃油增壓撬正常運(yùn)行時(shí)觀察其10 d時(shí)間的運(yùn)行情況進(jìn)行樣本收集操作，可得出，在正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，粘度以及溫度數(shù)值稍高于標(biāo)準(zhǔn)值，不過(guò)幅度在可控區(qū)間之內(nèi)，溫度與粘度數(shù)值并非完全地表現(xiàn)出反比例的關(guān)系，不過(guò)并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常使用造成明顯的影響。

運(yùn)行期間內(nèi)的若干次非正常情況，原油溫度數(shù)值達(dá)到140～145℃，此時(shí)粘度數(shù)值也持續(xù)上漲到15 cst（強(qiáng)制切換柴油的模式），粘度由正常數(shù)值上升達(dá)到高限時(shí)需要數(shù)個(gè)小時(shí)時(shí)間。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況和操作流程的初步評(píng)估，正常情況下運(yùn)行狀況相對(duì)穩(wěn)定，發(fā)生異常情況下只有如下問(wèn)題，即為檢測(cè)儀表測(cè)量數(shù)值發(fā)生偏差以及儀表本身出現(xiàn)問(wèn)題。

2 后續(xù)調(diào)整工作的設(shè)定目標(biāo)

經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備和燃油工藝系統(tǒng)的改善操作，把燃油溫度數(shù)值控制在115～130℃，粘度數(shù)值控制在10～12 cst，并且解決來(lái)料原油的質(zhì)量問(wèn)題，經(jīng)過(guò)改善能使燃油粘度曲線穩(wěn)定并長(zhǎng)期運(yùn)行，減少由于粘度問(wèn)題造成的切柴油及甩負(fù)荷動(dòng)作。

目標(biāo)設(shè)定：由于粘度的原因切換柴油次數(shù)為0，粘度數(shù)值控制在10～12 cst。

目標(biāo)的可行性分析：依據(jù)油礦油品情況的計(jì)算，溫度數(shù)值與粘度數(shù)值存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此原油的粘度數(shù)值是可控的。

3 問(wèn)題出現(xiàn)的原因分析

經(jīng)過(guò)相關(guān)工程技術(shù)人員的討論和研究，從2個(gè)癥結(jié)分別研究得出如下方面的原因可能即為造成燃油增壓撬處粘度控制效果不佳的主要因素。

（1）操作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)油品質(zhì)問(wèn)題，確定4項(xiàng)末端的因素。

（2）檢測(cè)儀表設(shè)備的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

4 問(wèn)題要因的進(jìn)一步明確

4.1 要因一：主機(jī)原油罐底液的排放標(biāo)準(zhǔn)缺少明確的界定

確認(rèn)的方法：采用現(xiàn)場(chǎng)抽樣的操作，標(biāo)準(zhǔn)的要求為：底液含水率≤0.1%，對(duì)于底部含水情況進(jìn)行抽樣，明確排液標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)燃油增壓撬供應(yīng)廠家推薦，含水率需要在0.1%～0.15%以下?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)原油日用罐底部取樣口抽樣化驗(yàn)。（由圖1可得，如果長(zhǎng)時(shí)間不排底液，罐內(nèi)含水將會(huì)慢慢沉積導(dǎo)致下部油品含水率增大，雜質(zhì)也比較多，一旦超出供油管線液位就會(huì)對(duì)燃油增壓撬的粘度帶來(lái)影響）。

圖1 同溫度條件下粘度對(duì)比

確認(rèn)分析：在未進(jìn)行定期排液的情況下，罐體下部含水率最大為0.3%，當(dāng)?shù)竭_(dá)該含水率數(shù)值時(shí)，溫度和粘度數(shù)值偏高，粘度數(shù)值較同等溫度下將會(huì)升高。

結(jié)果確認(rèn)：含水率過(guò)大將影響粘度數(shù)值，針對(duì)此問(wèn)題設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的排底液時(shí)間周期和標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 要因二：自清濾器排渣時(shí)間設(shè)定不精確

現(xiàn)場(chǎng)初始設(shè)定的自清濾器沖洗間隔時(shí)間為120 min，沖洗時(shí)間為12 s，將沖洗間隔分別調(diào)整到60 min以及30 min后進(jìn)行測(cè)試。確認(rèn)內(nèi)容：調(diào)整時(shí)間間隔之后經(jīng)過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)粘度值沒(méi)有明顯的差別，判定該要素非直接性的影響因素。確認(rèn)結(jié)果：非主要原因，不會(huì)對(duì)溫度和粘度造成明顯的影響。

4.3 要因三：油水的界面不準(zhǔn)確

通常在原油分油機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，測(cè)量分油機(jī)出油情況均在正常范圍內(nèi)。確認(rèn)結(jié)果：非主要原因，不會(huì)對(duì)溫度和粘度造成明顯影響。

4.4 要因四：化學(xué)藥劑的影響

選取濃度不同的破乳劑處理以后的原油進(jìn)入中油一油艙實(shí)施測(cè)試，發(fā)現(xiàn)高破乳劑處理的原油經(jīng)原油分油機(jī)分油時(shí)報(bào)故障的機(jī)率比較高，表明分油機(jī)的分油效果并不理想。除此以外，在進(jìn)行修井作業(yè)的操作過(guò)程中，因?yàn)樽鳂I(yè)中要添加不同的藥劑，將會(huì)隨原油進(jìn)入生產(chǎn)流程中，產(chǎn)出油會(huì)出現(xiàn)粘度無(wú)法準(zhǔn)確控制的情況，粘度數(shù)值超過(guò)最高限額數(shù)值。

4.5 要因五：溫度、粘度傳感器問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)流程中有2個(gè)溫度傳感器，首先是就地顯示用于控制溫控閥的動(dòng)作，其次分別接入到兩套ABB系統(tǒng)控制盤中。通過(guò)就地控制盤和ABB控制盤來(lái)顯示溫度數(shù)值的差異，溫度數(shù)值的差異在1℃左右，鑒于兩線制熱電阻的實(shí)際參數(shù)，誤差數(shù)值符合使用要求，確認(rèn)溫度傳感器正常。

粘度儀進(jìn)行拆解發(fā)現(xiàn)，音叉部件處發(fā)生鍍層脫落，造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。

通過(guò)查閱資料，目前使用的粘度儀正是使用PTFE鍍膜工藝的設(shè)備，廠家針對(duì)不同涂層的摩擦系數(shù)測(cè)試，以DLC涂層效果最佳，PTFE和PFA鍍膜摩擦系數(shù)要更好，容易掛料，并且鍍膜容易脫落。

確認(rèn)結(jié)果：主要原因是粘度儀傳感器音叉部件處發(fā)生鍍層脫落將會(huì)導(dǎo)致粘度值檢偏差。

4.6 相關(guān)專業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋

PTFE：聚四氟乙烯，是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤(rùn)滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。

PFA：四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA），PFA物理性能、電性能和化學(xué)性能與聚四氟乙烯類似，二者最主要的區(qū)別是PFA是可熔融加工的熱塑性塑料。PFA管具有優(yōu)異的耐應(yīng)力開裂性和彎曲壽命，但是滲透性能不如PTFE。

DLC（Diamond Like Carbon）。DLC通常指的是一種由碳元素組成，在化學(xué)穩(wěn)定性上與鉆石非常接近，與此同時(shí)還由石墨原子構(gòu)成的化學(xué)物質(zhì)。其中類金剛石薄膜（DLC）指的是一種非晶態(tài)薄膜物質(zhì)，因?yàn)樵撐镔|(zhì)具備彈性模量及硬度都非常高、并且摩擦系數(shù)極低、耐磨損及良好的真空摩擦學(xué)化學(xué)性能，非常適合用作耐磨涂層表面。

5 增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性提高的解決方案

5.1 具體實(shí)施措施及過(guò)程

（1）編寫排放時(shí)間表格，每天早上8：00準(zhǔn)時(shí)在啟動(dòng)原油分油機(jī)前排放底液操作。

（2）液位排放量≥21.5 cm。

（3）更換新類型粘度儀，該粘度儀的涂層換為DLC工藝。

5.2 實(shí)施效果的檢查

針對(duì)原油罐含水率，定期排液能夠保持原油含水率穩(wěn)定在較低的數(shù)值，能夠確保燃油增壓撬供油品質(zhì)。

（1）破乳劑加入量由71.55 ppm降至60.15 ppm。

（2）編寫相關(guān)技術(shù)流程，在修井作業(yè)及藥劑調(diào)試時(shí)使用。

5.3 檢查效果相關(guān)試驗(yàn)

增壓撬原油相關(guān)工程技術(shù)人員抽取最近一個(gè)月的破乳劑濃度進(jìn)行測(cè)試，在59.15～61.55 ppm區(qū)間范圍以內(nèi)，滿足要求。效果檢查：升級(jí)后的粘度儀沒(méi)有鍍層，其DLC涂層不易被破壞，摩擦阻力非常小，完全符合使用要求。

6 相關(guān)試驗(yàn)效果的檢查

由相關(guān)解決方案實(shí)施以后從現(xiàn)階段進(jìn)行檢查，燃油增壓撬工作各項(xiàng)參數(shù)比例控制合理?；诿恐苋∑骄鶖?shù)值進(jìn)行觀察，一共6周，如圖2所示。

圖2 燃油增壓撬運(yùn)行粘度與溫度6周對(duì)比

由圖3能夠得出，增壓撬原油相關(guān)工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)以后5～7月份未再因?yàn)樵鰤呵嗽驼扯犬惓Ｔ斐汕胁裼图八ω?fù)荷的狀況發(fā)生。切柴油次數(shù)是0次?，F(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員對(duì)比了最近6周的增壓撬原油粘度及溫度平均數(shù)值，由圖3能夠得出，增壓撬原油粘度與溫度的比值是非常穩(wěn)定的，并且相關(guān)數(shù)值長(zhǎng)期穩(wěn)定在10.75～12.88區(qū)間范圍內(nèi)。

圖3 1～7月發(fā)生異常次數(shù)

7 增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性提高所帶來(lái)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

現(xiàn)階段國(guó)際柴油的單價(jià)大約是5 000元/方，平臺(tái)在進(jìn)行正常生產(chǎn)的過(guò)程中，每天需要柴油消耗量大約5方，大約合計(jì)0.208 1方/h。

7.1 第一類獲得的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

按照每個(gè)季度使用柴油至少6次，每次使用4 h一共約24 h，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在采取相關(guān)措施以后，至鞏固期以前按照一個(gè)季度實(shí)施經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，國(guó)際柴油價(jià)格按照5 150元/方統(tǒng)計(jì)，計(jì)算得出節(jié)省柴油費(fèi)用大約是：

7.2 第二類獲得的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益

每次甩負(fù)荷導(dǎo)致油井停止開采，按照每天原油產(chǎn)量為500，每一次恢復(fù)時(shí)間為1 h，現(xiàn)場(chǎng)維修技術(shù)人員在采取相關(guān)措施以后至鞏固期以前按照一個(gè)季度實(shí)施經(jīng)濟(jì)效益，原油為45.55美元/桶，美元兌換人民幣匯率為6.75計(jì)算，預(yù)計(jì)活動(dòng)期間損失費(fèi)用大約：2×20×1×6.5×45.55×6.75=79 940.25元。

7.3 獲得的隱形經(jīng)濟(jì)效益

增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性提高可以最大限度地節(jié)約人工維修的成本，顯著提升現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)維修人員分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的工作能力。

8 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，經(jīng)過(guò)多次對(duì)增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性提高的研究工作，得出結(jié)論，導(dǎo)致原油增壓撬經(jīng)常出現(xiàn)粘度和溫度異常的原因，不僅一個(gè)因素，而是有可能有很多因素，借助本次對(duì)增壓撬原油粘度及溫度穩(wěn)定性的分析排查研究，現(xiàn)場(chǎng)維修技術(shù)人員的工作理念以及常見故障的解決能力獲得了最大限度的提升。