重油外輸系統(tǒng)提升輸油能力改造

吳峰池等

摘 要：西北油田分公司年度原油銷售任務(wù)緊張，塔河油田重油外輸系統(tǒng)任務(wù)艱巨。目前重油外輸使用的雙螺桿泵實(shí)際排量無(wú)法滿足年度剩余輸量要求，經(jīng)過(guò)對(duì)各種影響泵排量因素的分析以及對(duì)相關(guān)解決方案的綜合評(píng)價(jià)，最終采用改造雙螺桿泵螺旋套的方式，解決重油外輸系統(tǒng)輸油能力不足的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：重油；外輸系統(tǒng)；雙螺桿泵；螺旋套；改造

1 背景

目前重油外輸系統(tǒng)主要輸油站庫(kù)3座，外輸雙螺桿泵21臺(tái)，其中塔庫(kù)首站有輸油泵8臺(tái)，1#中間站有輸油泵6臺(tái)，雅克拉末站有輸油泵7臺(tái)。目前塔河油田的重質(zhì)原油全部通過(guò)塔庫(kù)首站外輸。塔庫(kù)首站接收二號(hào)、三號(hào)聯(lián)合站重質(zhì)油后，通過(guò)外輸泵將重質(zhì)原油一部分輸送至雅克拉末站，一部分輸送至星美首站，星美首站接收原油后一部分通過(guò)自壓輸往塔一聯(lián)作為混配油使用，另一部分輸往星美末站外銷。

在2008年塔庫(kù)首站擴(kuò)建時(shí)，塔庫(kù)首站沒(méi)有考慮給一號(hào)聯(lián)輸送混配油，從2009年6月開(kāi)始，一號(hào)聯(lián)混配油由塔庫(kù)首站輸送，混配油需求量從最初的每天幾百噸上升為目前的2000多噸，塔庫(kù)首站年輸送任務(wù)折算達(dá)到660萬(wàn)噸/年，已經(jīng)超出設(shè)計(jì)輸送能力（設(shè)計(jì)最大年輸送能力600萬(wàn)噸/年）。

1.1 存在的問(wèn)題

7T.3系列雙螺桿泵額定排量135m3（127.575噸），額定壓力5.0MPa，2臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，單泵排量可達(dá)額定排量，塔庫(kù)首站5臺(tái)泵正輸運(yùn)行時(shí)，單泵排量平均為110m3/h，造成塔庫(kù)首站每日欠輸原油2388噸。

1.2 問(wèn)題分析

1.2.1 匯管供油不足

塔庫(kù)首站1#匯管接入5臺(tái)泵，2#匯管接入3臺(tái)泵，正輸泵進(jìn)口來(lái)油主要由1#匯管提供，反輸泵進(jìn)口來(lái)油主要由2#匯管提供。多臺(tái)泵同時(shí)吸液，可能造成匯管儲(chǔ)油不足，單泵吸油量降低，排量下降。通過(guò)1#、2#匯管-正反輸排量試驗(yàn)驗(yàn)證，在來(lái)油罐位保持安全液位狀況下，匯管供油對(duì)泵進(jìn)口吸油量無(wú)影響。

1.2.2 粘度影響

通過(guò)數(shù)據(jù)分析，7T.3系列雙螺桿泵設(shè)計(jì)粘度500-750cst，實(shí)際輸送介質(zhì)粘度150cst。泵進(jìn)出口壓差相同時(shí)，介質(zhì)粘度越大，從高壓腔回流到低壓腔的介質(zhì)越少，粘度越小，回流越多。即在相同壓力下，泵輸送介質(zhì)粘度降低，泵排量隨之降低。

1.2.3 泵體內(nèi)部泄漏與回流

長(zhǎng)期高壓運(yùn)轉(zhuǎn)造成泵體安全閥出現(xiàn)內(nèi)漏；泵體內(nèi)部高壓腔與低壓腔之間壓差過(guò)大，回流造成介質(zhì)與襯套及螺旋套摩擦加劇，間隙增大，外輸排量減小。

2 可行性分析及改造內(nèi)容

2.1 可行性分析

2.1.1 方案一：增加泵機(jī)組

目前塔庫(kù)首站共有外輸泵8臺(tái)，一般情況下為正輸6臺(tái)滿頻運(yùn)行，反輸2臺(tái)泵。根據(jù)列賓宗公式推算，正輸7臺(tái)泵運(yùn)行壓力將達(dá)到5.2MPa，由于外輸泵設(shè)計(jì)最大壓力為5MPa，外輸管道設(shè)計(jì)工作壓力為5MPa，設(shè)計(jì)壓力為6.4MPa，長(zhǎng)期超設(shè)計(jì)壓力運(yùn)行存在巨大的安全隱患，故方案一不可選。

2.1.2 方案二：新建復(fù)線

復(fù)線建成后可有效降低電單耗，提高管輸能力，可有效保障管輸任務(wù)，符合分公司長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。但新建復(fù)線整個(gè)項(xiàng)目龐大，建設(shè)周期長(zhǎng)、投資大，不能及時(shí)擺脫當(dāng)前所面臨的重油外輸困境。

2.1.3 方案三：進(jìn)行外輸泵擴(kuò)排量改造

通過(guò)改造雙螺桿泵螺旋套導(dǎo)程提高泵排量，并增加一臺(tái)備用泵，以解決目前外輸任務(wù)艱巨的緊張局面。當(dāng)雙螺桿泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)增加時(shí)，出口壓力增大，回流增加，泵軸功率提高，單臺(tái)泵排量降低；當(dāng)雙螺桿泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)一定時(shí)，螺旋套導(dǎo)程增加，泵出口壓力相應(yīng)增大，泵軸功率提高，泵效率增加，泵回流相對(duì)增加更多，但單臺(tái)泵排量的絕對(duì)值是提高的。

通過(guò)理論計(jì)算及相關(guān)試驗(yàn)得出，在保證滿足泵性能曲線及電機(jī)性能核算情況下，對(duì)塔庫(kù)首站4臺(tái)雙螺桿泵進(jìn)行50導(dǎo)程改造是可行的。

綜上分析：方案三可行性高，且在經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性等方面具有突出優(yōu)勢(shì)，故采用方案三。

2.2 主要改造內(nèi)容

改造部件為外輸高壓雙螺桿泵螺旋套。經(jīng)計(jì)算分析，計(jì)劃將塔庫(kù)首站4臺(tái)38導(dǎo)程改造為50導(dǎo)程。

3 實(shí)施效果及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

3.1 實(shí)施效果

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：塔庫(kù)首站泵機(jī)組改造后，4臺(tái)改造泵運(yùn)行時(shí)實(shí)際排量為：

4臺(tái)改造泵實(shí)際排量平均為137.3m3/h，較改造之前提高27.3 m3/h。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

改造泵排量在原基礎(chǔ)上增加的排量平均為27.3m3/h，每臺(tái)泵一天工作24小時(shí)，一年運(yùn)轉(zhuǎn)360天，標(biāo)密為0.945t/m3，則4臺(tái)改造泵提升輸油能力日計(jì)：4×27.3×24×0.945=2477萬(wàn)噸，提升輸油能力年計(jì)：4×27.3×24×0.945×360=89.16萬(wàn)噸。

3.3 社會(huì)效益

重油外輸系統(tǒng)提升輸油能力改造，提高了現(xiàn)有外輸系統(tǒng)泵機(jī)組等設(shè)備的利用率，提升了分公司重油外輸系統(tǒng)的輸油能力，克服了分公司面臨的重油外輸瓶頸，社會(huì)效益顯著，意義重大。

4 推廣應(yīng)用規(guī)模及前景

通過(guò)對(duì)重油外輸設(shè)備雙螺桿泵的改造，提高了外輸系統(tǒng)的輸油能力，有效地緩解了分公司重油外輸壓力，無(wú)排放，無(wú)污染，投資相對(duì)較少，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益巨大。此次改造項(xiàng)目對(duì)其他外輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改造具有重要的借鑒意義，在相關(guān)行業(yè)單位的同類設(shè)備改造中具有廣泛的推廣價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：吳峰池（1986.3-）男，四川德陽(yáng)人，本科，中石化西北油田分公司油氣運(yùn)銷部，助理工程師，設(shè)備管理。