某FPSO 生產(chǎn)分離器擴(kuò)容改造及效果分析

康俊偉，劉哲，孫磊，謝濤，王玉龍

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

1 概述

某FPSO(浮式儲(chǔ)油卸油裝置)工藝處理流程分為輕質(zhì)、中質(zhì)原油兩個(gè)處理系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)的含水原油分別經(jīng)過(guò)各自的處理流程后，再混合在一起，共同通過(guò)原油冷卻器降溫后，穩(wěn)定原油進(jìn)入儲(chǔ)油系統(tǒng)儲(chǔ)存、外輸。隨著油田合并運(yùn)營(yíng)的開(kāi)展，輕質(zhì)系統(tǒng)液量大幅增加，原輕質(zhì)系統(tǒng)處理工藝流程為輕質(zhì)來(lái)液經(jīng)過(guò)原油加熱器，進(jìn)輕質(zhì)一級(jí)生產(chǎn)分離器進(jìn)行三相分離，后加熱后經(jīng)過(guò)輕質(zhì)二級(jí)生產(chǎn)分離器進(jìn)行氣液兩相分離。分離后的原油經(jīng)冷卻后下艙存儲(chǔ)已經(jīng)不滿足處理量的要求，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造。對(duì)輕質(zhì)二級(jí)生產(chǎn)分離器進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，使其實(shí)現(xiàn)油氣水三相分離功能。以及對(duì)輕質(zhì)二級(jí)生產(chǎn)分離器進(jìn)行外部流程改造，實(shí)現(xiàn)與輕質(zhì)一級(jí)生產(chǎn)分離器并聯(lián)運(yùn)行，增加系統(tǒng)處理量，以解決處理量增加、系統(tǒng)不滿足要求的問(wèn)題。

2 結(jié)構(gòu)原理及工藝流程介紹

2.1 輕質(zhì)二級(jí)分離器原理

該分離器的主要作用是進(jìn)行原油穩(wěn)定脫氣。原油首先進(jìn)入重力沉降室進(jìn)行沉降分離，分離出的含油污水(小于1 500 mg/L)通過(guò)水包進(jìn)入水工藝處理系統(tǒng)，分離出的油通過(guò)堰板進(jìn)入油室，含水(體積小于0.2%)原油進(jìn)入原油輸送泵，脫除的氣體則進(jìn)入火炬放空系統(tǒng)燒掉。

2.2 系統(tǒng)改造前生產(chǎn)工藝流程

某FPSO 裝置作為海上終端分兩個(gè)系統(tǒng)即輕質(zhì)和中質(zhì)系統(tǒng)：輕質(zhì)系統(tǒng)收集處理A 海管和B 海管的油氣水混合物；中質(zhì)系統(tǒng)收集處理C 海管的油氣水氣混合物。兩個(gè)系統(tǒng)分別處理：輕質(zhì)系統(tǒng)來(lái)液經(jīng)過(guò)新增加熱器后進(jìn)輕質(zhì)一級(jí)分離器進(jìn)行三相分離，分離后的油氣混合液經(jīng)過(guò)加熱后進(jìn)入輕質(zhì)二級(jí)分離器進(jìn)行氣液兩相分離，合格原油經(jīng)過(guò)原油輸送泵，輸送到與中質(zhì)系統(tǒng)混合下艙儲(chǔ)存。中質(zhì)系統(tǒng)的C 海管接收三個(gè)中質(zhì)平臺(tái)的混合物輸送到FPSO 裝置處理，處理系統(tǒng)流程為上岸混合液進(jìn)入中質(zhì)一級(jí)分離器進(jìn)行三相分離。分離后的油氣混合液進(jìn)入中質(zhì)二級(jí)分離器，進(jìn)行油氣兩相分離。合格的原油經(jīng)過(guò)電脫供給泵，進(jìn)入電脫水器，進(jìn)一步脫水后，與輕質(zhì)系統(tǒng)混合下艙存儲(chǔ)。目前串聯(lián)生產(chǎn)工況下，輕質(zhì)系統(tǒng)各分離器滿足處理要求，隨著油田合并生產(chǎn)，將有新油田接入FPSO 進(jìn)行處理。接入后輕質(zhì)系統(tǒng)串聯(lián)生產(chǎn)，將要面臨超過(guò)輕質(zhì)一級(jí)分離器的最大額定處理量的問(wèn)題，需要對(duì)輕二分進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部流程改造，以滿足處理量的要求。現(xiàn)場(chǎng)分離器改造前的處理量如表1 所示。

表1 現(xiàn)場(chǎng)分離器改造前的處理量 單位：m3/h

2.3 輕質(zhì)系統(tǒng)并聯(lián)改造后生產(chǎn)流程

輕質(zhì)系統(tǒng)上岸原油經(jīng)過(guò)輕質(zhì)新增加熱器后，分別進(jìn)入輕質(zhì)一級(jí)分離器、輕質(zhì)二級(jí)分離器(改一分功能)進(jìn)行油氣水分離三相分離。分離后的油氣混合液，進(jìn)入中質(zhì)二級(jí)分離器進(jìn)行油氣兩相分離，分離后的原油經(jīng)過(guò)電脫供給泵(或原油輸送泵)，進(jìn)入電脫水器進(jìn)一步脫水后，直接下艙存儲(chǔ)。系統(tǒng)改造后工藝流程如圖1所示以及改造后分離器串并聯(lián)處理量如表2 所示。

圖1 系統(tǒng)改造后工藝流程簡(jiǎn)圖

表2 分離器改造后處理量數(shù)據(jù) 單位：m3/h

3 輕二分內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部流程改造過(guò)程

3.1 輕二分外部流程改造過(guò)程

對(duì)油相出口管線改造，實(shí)現(xiàn)輕二分在串并聯(lián)生產(chǎn)工況流程切換，利用輕二分油出口原舊管線，在水平管段設(shè)置SDV 組合，新增加三通到控制閥并增加隔離球閥，實(shí)現(xiàn)變一分后油腔控制；對(duì)輕二分水相出口管線改造，輕二分變一分后，水處理增加，對(duì)輕二分水包出口管線進(jìn)行擴(kuò)容改造，管線尺寸由原來(lái)的4″增加到8″，新增加到新舊氣浮管線，保證水處理能力；對(duì)輕二分氣相出口管線進(jìn)行改造，在輕二分原有放空管線控制閥后新增加隔離閥，新增加去前滌氣罐隔離球閥和SDV，保障輕二分在功能轉(zhuǎn)變后氣出口滿足要求。

3.2 輕二分內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造過(guò)程

輕質(zhì)二級(jí)分離器功能由原來(lái)的主要脫氣變更為脫氣及油水分離，需要對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)改造：首先為保證在分離器內(nèi)沉降室的油水分離具有足夠的停留時(shí)間，油腔堰板高度由原先的1 200 mm 調(diào)整為2 200 mm，上部的防波板高度調(diào)整為2 300 mm。其次在氣出口加裝捕霧器，保證堰板抬高而氣相空間被壓縮的情況下，滿足氣中脫液指標(biāo)，輕二分改一分后水處理量增加，對(duì)水出口防渦罩作相應(yīng)調(diào)整，保證水出口合格。最后在入口管線加裝入口內(nèi)件，以便導(dǎo)流、消除入口擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)脫氣功能。圖2 為分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造后的實(shí)物。

圖2 改造后實(shí)物圖

4 改造過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決方法

(1)輕二分并聯(lián)生產(chǎn)后，可能會(huì)出現(xiàn)電脫供給泵超過(guò)額定處理量，需對(duì)電脫泵和輸送泵進(jìn)行流程改造，實(shí)現(xiàn)6 臺(tái)泵串并聯(lián)生產(chǎn)。改造過(guò)程中協(xié)調(diào)在輸送泵C 泵入口管線尾端新增加中二分來(lái)液的進(jìn)口，主管線閥門(mén)變徑接入系統(tǒng)，中二分出口至電脫泵入口管線，位于甲板下方管線末端管線，新建1 條管線至原油輸送泵C 入口。在輸送泵出口管線流量計(jì)下游管線焊接三通，新建一條管線到中質(zhì)原油加熱器入口。實(shí)現(xiàn)3 臺(tái)電脫供給泵和3 臺(tái)原油輸送泵并聯(lián)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)互為備用泵。

(2)輕質(zhì)二級(jí)分離器內(nèi)部腐蝕及填料損壞。輕質(zhì)二級(jí)分離器內(nèi)部改造過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)二級(jí)分離器內(nèi)部腐蝕，利用改造過(guò)程對(duì)內(nèi)部進(jìn)行噴砂防腐以及對(duì)損壞填料進(jìn)行更換。并在輕二分內(nèi)部增加波紋板，增加氣液的接觸面，保證氣液分離。

(3)輕質(zhì)二級(jí)分離器改一級(jí)分離器后，液處理量增加，水量增加。原輕質(zhì)二級(jí)分離器為氣液分離，主要進(jìn)行脫氣，功能發(fā)生改變后為保證實(shí)現(xiàn)較好的三相分離指標(biāo)，并聯(lián)生產(chǎn)時(shí)應(yīng)控制其最大液體處理量，油水量宜控制在5 000 m3/d 以下，氣體量宜控制在30 000 m3/d 以下，在水出口增加兩路管線去新舊氣浮，保證輕質(zhì)二級(jí)分離器水路滿足處理要求。

5 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試

2022 年8 月22 日開(kāi)始對(duì)輕質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)生產(chǎn)調(diào)試，輕質(zhì)二級(jí)生產(chǎn)分離器轉(zhuǎn)變?yōu)橐患?jí)生產(chǎn)分離器，實(shí)現(xiàn)一級(jí)生產(chǎn)分離器功能，即輕二分并聯(lián)生產(chǎn)。通過(guò)分離器處理結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其生產(chǎn)情況如下如表3 所示。

表3 輕二分并聯(lián)生產(chǎn)功能測(cè)試

從測(cè)試情況看，輕二分從8 月22 日開(kāi)始并聯(lián)生產(chǎn)測(cè)試，其進(jìn)液量從60 m3/h 逐漸提高至200 m3/h，達(dá)到要求生產(chǎn)處理量，控制在5 000 m3/h 左右的生產(chǎn)工況下，輕二分變輕一分功能，分離出水含油量最大值為80 mg/L，油路出口含水3%左右，滿足油氣水處理要求。由此可見(jiàn)，輕二分并聯(lián)改造成功，滿足油田目前生產(chǎn)處理工藝要求。

6 改造效果及運(yùn)行評(píng)價(jià)

(1)輕二分并聯(lián)改造可以實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)二級(jí)分離器可以作為輕質(zhì)一級(jí)分離器的備用罐，輕質(zhì)一級(jí)分離器可以實(shí)現(xiàn)不停產(chǎn)在線開(kāi)罐檢修作業(yè)。

(2)實(shí)現(xiàn)整個(gè)油田擴(kuò)大處理量。通過(guò)中輕質(zhì)聯(lián)通閥聯(lián)通生產(chǎn)，將中輕質(zhì)系統(tǒng)互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)高液量系統(tǒng)進(jìn)入低液量系統(tǒng)生產(chǎn)，保障整個(gè)油田的滾動(dòng)開(kāi)發(fā)。

(3)臥式兩相分離器變?nèi)喾蛛x器的改造難于在生產(chǎn)實(shí)際中嘗試，本文對(duì)其改造進(jìn)行的探討和應(yīng)用，為后期海上油氣田開(kāi)發(fā)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

(4)原油輸送泵與電脫泵并聯(lián)使用，改造過(guò)程中僅增添了部分管線和加裝了少量閥門(mén)。增加原油輸送泵的設(shè)備利用率，減輕電脫泵的運(yùn)行負(fù)荷，減少對(duì)中質(zhì)系統(tǒng)上下游進(jìn)行過(guò)多改造，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)獨(dú)立串并聯(lián)使用，避免因泵損壞導(dǎo)致停產(chǎn)干擾造成產(chǎn)量損失，滿足現(xiàn)生產(chǎn)工藝要求，節(jié)約了人工成本和新設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用，設(shè)備費(fèi)用節(jié)約成本20 余萬(wàn)元，產(chǎn)能得到保障的同時(shí)在成本控制方面也得到控制。

(5) 實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)二級(jí)分離器可以和輕質(zhì)一級(jí)分離器并聯(lián)投用，增加輕質(zhì)系統(tǒng)處理量。其2022 年8 月20 日輕質(zhì)系統(tǒng)測(cè)試日產(chǎn)液量4 074 m3/d，產(chǎn)氣量393 264 074 m3/d，產(chǎn)水量3 780 m3/d，產(chǎn)油量5 075 m3/d，滿足一二級(jí)生產(chǎn)分離器處理負(fù)荷。新油田2022 年9 月7 日接入FPSO 進(jìn)行油氣水處理，其新接入油田測(cè)試日產(chǎn)液量8 263 m3/d，產(chǎn)氣量35 700 m3/d，產(chǎn)水量5 400 m3/d，產(chǎn)油量2 863 m3/d，新油田接入后FPSO日處理量達(dá)到液量12 967 m3/d，氣量75 062 m3/d，水量9 180 m3/d，油量3 788 m3/d，通過(guò)并聯(lián)測(cè)試運(yùn)行情況以及分離器串并運(yùn)行負(fù)荷分析。輕質(zhì)二級(jí)分離器改一分功能進(jìn)行油氣處理，即輕質(zhì)系統(tǒng)并聯(lián)生產(chǎn)，其系統(tǒng)處理量以及處理效果滿足處理要求。