寶浪油田集輸系統(tǒng)工藝改進(jìn)與完善

魏紅燕，羅繼城，郭茹東，田大忠

（1.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南 南陽 473132；2.中國石化河南油田分公司塔里木河南勘探公司；3.中國石化河南油田分公司第一采油廠）

寶浪油田位于新疆焉耆盆地，由寶北、寶中和本布圖3個(gè)油田組成，屬于低孔低滲透輕質(zhì)油藏［1］。該油田于1994年發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流，1996年投入試采，1997年投入開發(fā)。隨著勘探開發(fā)的不斷深入，原有的集輸工藝已不能滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要，暴露出各種各樣的問題，如關(guān)鍵容器裝置沒有旁通流程，三相分離器伴熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重，影響加熱效果，污水管線穿孔頻繁以及原油儲(chǔ)罐呼吸損耗大等，這些問題嚴(yán)重影響了寶浪油田的開發(fā)生產(chǎn)。

1 原油處理工藝

油井采出液經(jīng)計(jì)量站進(jìn)入聯(lián)合站進(jìn)行集中處理，通過來油閥組控制進(jìn)入三相分離器，油水氣分離后，原油進(jìn)緩沖罐并經(jīng)提升泵輸入到原油穩(wěn)定裝置，穩(wěn)定后的原油進(jìn)入儲(chǔ)罐后待銷售；而分離出的污水靠自壓進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，經(jīng)二級(jí)沉降和二級(jí)過濾達(dá)到A級(jí)水質(zhì)，便于回注地層；分離后的天然氣經(jīng)高低壓除油器進(jìn)入輕烴回收裝置，并通過壓縮制冷分流等處理，制成液化氣、輕質(zhì)油和干氣。原油凈化技術(shù)采用在HNS－II型三相分離器中加入GY－5型破乳劑進(jìn)行脫水處理，脫水溫度為25℃，處理后的原油含水率要求小于0.5%，脫出污水含油小于200 mg／L［2］。原油穩(wěn)定技術(shù)采用正壓閃蒸方式，脫水后原油經(jīng)浮頭換熱器將溫度升至125℃，再進(jìn)入壓力為0.18 MPa的穩(wěn)定塔進(jìn)行閃蒸穩(wěn)定，從而脫除原油中的溶解氣和易揮發(fā)組分。分離出的穩(wěn)定富氣和液態(tài)烴經(jīng)輕烴回收系統(tǒng)，穩(wěn)定后的原油則進(jìn)入原油儲(chǔ)罐。

1.1 原油處理工藝存在問題與分析

原油處理工藝存在的問題，有些是原來設(shè)計(jì)存在缺陷，有些是生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的新問題，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）來油閥組經(jīng)多年運(yùn)行，穿孔頻繁，但由于設(shè)計(jì)時(shí)沒有超越流程，無法更換管線進(jìn)行根治。生產(chǎn)中通過打卡子進(jìn)行暫時(shí)處理；高、低壓除油器同樣沒有超越流程，出現(xiàn)問題時(shí)，只能將天然氣通過放空管線點(diǎn)燃燒掉，這樣不僅浪費(fèi)資源，同時(shí)也給集輸系統(tǒng)的生產(chǎn)埋下了安全隱患。

（2）三相分離器加熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重，加熱效果差，造成破乳劑脫水效果不理想，使得脫出的水含油700 mg／L，油含水率為1.5%。為此，三相分離器盤管清垢維修頻繁，且工作量大、成本高。

加熱盤管結(jié)垢嚴(yán)重是因?yàn)橛吞锊沙鏊V化度高，達(dá)到30000～250000 mg／L，其主要成分為鈣、鎂等金屬離子。通過化學(xué)分析，盤管結(jié)垢屬碳酸鹽類，且溫度越高結(jié)垢越嚴(yán)重，所以加熱盤管是三相分離器結(jié)垢最嚴(yán)重的位置。這影響了加熱效果，溫度達(dá)不到破乳劑的要求，造成三相分離器脫水效果不理想。

（3）原油穩(wěn)定裝置空冷器時(shí)常發(fā)生管束凍裂現(xiàn)象。其原因主要是脫水后的原油含水高，經(jīng)過浮頭換熱器加熱到125℃后，其所含水份以水蒸汽的形態(tài)隨穩(wěn)定塔氣相進(jìn)入空冷器，經(jīng)與大氣換熱溫度降到30℃左右時(shí)，水蒸氣會(huì)慢慢冷凝成液態(tài)水，聚集到管束底部。而空氣是自下而上通過空冷器的，所以空冷器底部管束溫度最低，當(dāng)冬季溫度降到零下10℃以下時(shí)，管束中的液態(tài)水就會(huì)慢慢結(jié)冰，造成管束凍堵直至破裂。

（4）原油在儲(chǔ)罐中揮發(fā)損耗大。夏季經(jīng)過儲(chǔ)罐呼吸閥和量油孔呼出的氣體很大。用量杯在原油儲(chǔ)罐取1200 L原油放在背風(fēng)陰涼處，5天后變?yōu)?146 mL，揮發(fā)量約為3.5%，按日均原油產(chǎn)量250 t計(jì)算，揮發(fā)損耗約為8.75 t，這不僅造成巨大的資源浪費(fèi)，同時(shí)又帶來環(huán)境污染。儲(chǔ)罐原料來源主要是原油穩(wěn)定裝置處理后的原油和輕烴回收裝置處理后的輕油。通過化驗(yàn)分析，原油儲(chǔ)罐呼出的主要是C3、C4，通過取樣實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)等量樣品在相同時(shí)間和環(huán)境下（5天時(shí)間），輕油的揮發(fā)量達(dá)到5.1%，穩(wěn)定后原油揮發(fā)量為1.2%。這說明有相當(dāng)一部分輕質(zhì)組分沒有充分回收。

1.2 原油處理工藝改進(jìn)與完善［3］

（1）在來油閥組以及高、低壓除油器上增加超越流程。

（2）采用強(qiáng)磁除垢器解決三相分離器盤管結(jié)垢問題。其工作原理為：常態(tài)下的水由數(shù)十個(gè)水分子締結(jié)在一起，彼此之間靠氫鍵鏈接，形成分子團(tuán)。當(dāng)以一定的流速垂直通過非均勻磁場后，在洛倫磁力作用下，大分子的水被強(qiáng)磁場切割成小分子水，且水分子發(fā)生形變并獲得一定的能量，從而發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化。小分子水團(tuán)強(qiáng)烈吸引并包圍易在水中與酸根離子結(jié)成針狀結(jié)晶硬垢的Ca2＋、Mg2＋，使他們無法靠近受熱的管壁或容器壁。同時(shí)經(jīng)過磁化的鈣、鎂等離子結(jié)晶體也有改變，磁場促使水中帶電粒子運(yùn)動(dòng)并發(fā)生變化，粘附力被破壞，呈松散晶體狀流體沉淀物，并通過排污管排出系統(tǒng)，從而達(dá)到除垢的效果。

（3）從降低原油含水率及操作兩方面解決空冷器凍堵問題。首先，通過增加強(qiáng)磁阻垢器以及破乳劑加量的調(diào)整，提高三相分離器脫水效果，使原油含水率達(dá)到0.2%；其次，在底部增加一個(gè)分離包，增強(qiáng)原油緩沖罐沉降分離作用，并人工定時(shí)放水。這樣進(jìn)入原油穩(wěn)定裝置的原油含水率就會(huì)降低到0.14%，從而從源頭上解決空冷器凍堵問題。

（4）提高輕質(zhì)組分回收率，降低大罐呼吸損耗。一是采取改進(jìn)工藝流程的辦法，將處理后的輕油直接進(jìn)罐流程改為與脫水來油流程匯合，二者經(jīng)過管道混合后進(jìn)入穩(wěn)定裝置。這樣將輕烴回收裝置來的輕油進(jìn)行二次處理，可大大提高輕質(zhì)組分的回收利用率。二是將浮頭換熱器的加熱溫度由125℃提高到135℃，同時(shí)將穩(wěn)定塔的壓力由0.18 MPa降低到0.15 MPa，使得原油中的輕質(zhì)組分充分離出，從而達(dá)到降低原油儲(chǔ)罐呼吸損耗的目的。

2 污水處理工藝

寶浪油田采用壓力密閉除油和二級(jí)過濾的污水處理工藝技術(shù)。含油污水經(jīng)1000 m3和500 m3沉降罐沉降后，進(jìn)入壓力除油器，經(jīng)除油后進(jìn)入一級(jí)核桃殼過濾罐過濾，再經(jīng)過二級(jí)纖維球過濾罐過濾后，進(jìn)入具有隔氧裝置的凈化水罐，經(jīng)過注水泵注入地層（圖1）。該套處理裝置日處理污水1000 m3，實(shí)際日均處理污水850 m3，處理水質(zhì)的要求是：懸浮固體含量小于3 mg／L，粒徑中值小于2μm，含油量小于8.0mg／L。隨著開采年限的增加和油井各種措施的作業(yè)逐漸增多，采出液的一些特性也發(fā)生變化，尤其是采出液的pH值變化較大。

圖1 污水處理工藝流程

2.1 污水處理工藝存在問題及分析

（1）工藝管線穿孔頻繁，關(guān)鍵容器腐蝕嚴(yán)重。污水管線幾乎天天穿孔，過濾罐檢修發(fā)現(xiàn)罐壁腐蝕嚴(yán)重，最深達(dá)5 mm，為罐壁厚度的50%。經(jīng)檢測分析，站外來液的pH值為6.5，由此判斷管線腐蝕穿孔的主要原因是酸腐蝕。

（2）過濾罐堵塞嚴(yán)重。通過現(xiàn)場分析，過濾罐堵塞主要是系統(tǒng)中固體懸浮物超標(biāo)以及濾罐運(yùn)行壓力不當(dāng)。當(dāng)污水中大量固體懸浮物被濾料過濾后，滯留在濾罐內(nèi)，當(dāng)濾罐反洗不及時(shí)或不徹底就會(huì)造成濾罐過濾不暢、堵塞。濾罐設(shè)計(jì)運(yùn)行壓差為0.20 MPa，而實(shí)際運(yùn)行壓差達(dá)到0.35 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)運(yùn)行壓差，濾罐長時(shí)間超壓差運(yùn)行，將濾料擠壓得非常結(jié)實(shí)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成篩管破裂。引起濾罐超壓運(yùn)行的原因除了濾料板結(jié)外，壓力除油器液位控制不當(dāng)也是另一重要因素。該液位采用PID變頻控制技術(shù)，當(dāng)壓力除油器液位超過設(shè)定值時(shí)，PID控制回路就會(huì)逐漸增大泵轉(zhuǎn)速，泵最大排量為150 m3／h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于濾罐80 m3／h的處理能力。

（3）經(jīng)過處理后的污水進(jìn)入凈化水罐后，水質(zhì)會(huì)慢慢變差，主要是懸浮物固體含量大于10 mg／L。經(jīng)分析認(rèn)為主要是污水在凈化罐內(nèi)曝氧以及高壓注水回流將罐底沉降物攪起造成的。

2.2 污水外理工藝改進(jìn)與完善［4］

（1）為減小酸腐蝕對(duì)系統(tǒng)管線設(shè)備的危害，在脫水系統(tǒng)三相分離器污水出口管線上增加pH檢測儀，時(shí)刻監(jiān)測污水pH值，并將檢測數(shù)據(jù)傳到主控室，當(dāng)污水pH值發(fā)生變化時(shí)（差值超過0.2），系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警并提示操作人員調(diào)整燒堿的加藥量，從而保證污水pH值處于合理的范圍。

（2）為解決濾罐堵塞問題，一是增加了1000 m3的沉降罐并與原有的500 m3沉降罐組成兩級(jí)沉降流程，使得大量固體懸浮物得到很好的沉降分離，從而大大減少濾罐入口的固體懸浮物含量，降低了濾罐堵塞程度，延長了使用時(shí)間。二是根據(jù)壓力除油器液位控制要求以及濾罐運(yùn)行壓力要求，采取限幅串級(jí)控制回路以及差壓報(bào)警技術(shù)。即以壓力除油器液位為主控制參數(shù)構(gòu)成主PID控制回路，以濾罐流量為副控制參數(shù)構(gòu)成副PID控制回路，將主控制回路的輸出作為副控制回路的設(shè)定值，從而構(gòu)成串級(jí)PID控制回路。在一、二級(jí)濾罐進(jìn)出口增加差壓檢測儀并將其信號(hào)遠(yuǎn)傳至主控室進(jìn)行報(bào)警設(shè)定，當(dāng)壓差超過設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行聲音報(bào)警及文字提示，提醒操作人員及時(shí)對(duì)濾罐進(jìn)行倒罐反洗，從而延長濾罐使用時(shí)間，減少維修次數(shù)。限幅串級(jí)PID控制回路見圖2。

3 應(yīng)用效果

圖2 限幅串級(jí)控制回路

經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，寶浪油田集輸系統(tǒng)工藝水平有了很大提高，解決了油田的開采過程中出現(xiàn)的多種問題，取得了很好實(shí)際效果，為油田的下一步開發(fā)打下了良好基礎(chǔ)。

（1）三相分離器盤管維修周期由2個(gè)月延長至10個(gè)月，脫水效果明顯改善，處理后的原油含水率降為0.2%，水中含油降到80 mg／L。

（2）空冷降器管束凍堵得到極大改善，冷凍周期由7天延長至1個(gè)月，且管束再也沒有出現(xiàn)凍裂現(xiàn)象。

（3）原油儲(chǔ)罐呼吸損耗大大低，由原來的4.5%降低到1.6%。

（4）污水管線穿孔問題得到徹底解決，維修成本大幅下降。

（5）污水水質(zhì)達(dá)到A3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中懸浮固體含量小于3 mg／L，粒徑中值小于1μm，含油量小于5.0 mg／L。

［1］秦飛，李偉才，張磊，等.寶浪油田寶北I＋I(xiàn)I油組不同流動(dòng)單元開發(fā)效果研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25（2）：35－37.

［2］王富來，李春云，禹越海，等.油田回注污水中懸浮物固體含量測定影響因素探討［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2010，32（3）：137－140.

［3］易成高，潘玉琦，李迎偉.寶浪油田地面工藝配套技術(shù)［J］.油氣田地面工程，1999，8（5）：8－12.

［4］牛耀玉，李勝彪，梁庚白.寶浪油田聯(lián)合站污水腐蝕性研究［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2003，20（5）：19－21.