聯(lián)合站節(jié)能潛力分析與效果預測

李園英 顧嫣 梁世英 李佳

摘要：針對聯(lián)合站原油脫水工藝及設(shè)備中存在的問題，分析論證了通過分離器結(jié)構(gòu)改造以及自控升級提高分離器調(diào)節(jié)的精確度與穩(wěn)定性、增設(shè)脫氣筒改善一次沉降罐的氣擾問題，以及通過運用浮動收油工藝提升收油系統(tǒng)運行效率等方案，最終達到減少相關(guān)耗能設(shè)備運行負荷的目的，預計年經(jīng)濟效益270萬元。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;分離器;脫氣筒;浮動收油

1、生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀

埕東聯(lián)合站位于山東省東營市利縣刁口鄉(xiāng)內(nèi)，投產(chǎn)于1992年1月，隸屬于河口采油廠集輸大隊，承擔著埕東油田、飛雁灘油田的原油處理外輸、污水處理外輸、天然氣外輸?shù)热蝿?wù)。目前埕東聯(lián)進站液量為5.6-6.2×104m3/d，來液綜合含水率為97%左右，含砂約為0.03%，溫度60℃，含水原油經(jīng)過熱化學沉降后含水降至1.8%以下外輸，凈化原油約1500t/d。

流程描述：井排來液首先進入三相分離器進行油氣水預分離，分離器出油經(jīng)加熱爐升溫至75℃后進入1#一次沉降罐;出水進入5#、6#兩座一次沉降罐，5#、6#罐頂層原油通過收油泵及加熱爐提升至70℃以上回到1#罐;出氣經(jīng)過兩級重力分離后外輸，外輸天然氣壓力0.06MPa-0.15MPa。

原油處理系統(tǒng)目前主要設(shè)備有：5000m3拱頂原油儲罐6座，其中一次沉降罐3座，二次沉降罐1座，三次沉降罐1座，凈化油罐1座;三相分離器8臺;3500kW加熱爐1臺，2300kw加熱爐5臺，用于原油脫水加熱及站內(nèi)采暖。

2、存在的問題及分析

2.1三相分離器效率低下

三相分離器是集輸聯(lián)合站的第一道處理工序，其運行狀況直接關(guān)系到下游油氣水的處理難度及成本，是影響聯(lián)合站整體工藝效率的關(guān)鍵因素。埕東聯(lián)合站現(xiàn)有八臺三相分離器，日處理液量超過5萬方、日產(chǎn)氣量超過3萬方。

目前站內(nèi)單臺三相分離器有效容積180m3，停留時間基本在所需時間下限運行（滿負荷運行），出油含水65%，出水含油4500mg/l，顯著高于油田平均水平，導致下游加熱爐、收油泵、油罐負荷增加，能耗物耗成本上升。

2.1.1分離器積沙的影響與分析

分離器積沙會占用分離器有效沉降空間、污染填料，造成分離器效率下降。埕東聯(lián)合站每臺分離器有六個沖沙閥、通過沖沙閥連接的排沙管線定期將分離器底部積沙沖至沖沙池。從近年來從需要停產(chǎn)進行人工清沙的分離器內(nèi)部可以看出分離器內(nèi)部積沙高度達到0.5m、填料下部被油泥砂堵住失去聚結(jié)能力，分析原因主要為兩點：一是近年來稠油的開發(fā)造成原油預分水所需停留時間增加，進而導致埕東聯(lián)合站三相分離器滿負荷運行，沒有緩沖空間，分離器一旦開始積沙勢必造成油水分離時間不足;二是原油粘度上升導致油泥砂流動性較差，容易發(fā)生排沙困難等情況。

2.1.2分離器結(jié)構(gòu)的影響與分析

埕東聯(lián)合站三相分離器采用左右對稱的雙進口雙沉降室結(jié)構(gòu)，井排來液通過雙進口從分離器兩端進入，在兩個沉降室沉降分離。分離器控制機構(gòu)主要為出油與出水凡爾，由浮子連桿機構(gòu)根據(jù)液位高度調(diào)節(jié)凡爾開度。

2.2 一次沉降罐氣擾現(xiàn)象突出

集輸系統(tǒng)目前采用的“熱化學+階梯沉降”原油脫水工藝，為使原油能夠進入沉降罐，需具有一定的靜壓能。

2.3 收油難度高

5#、6#沉降罐作為污水（分離器出水）預分沉降罐，收油量800m3/d，罐液位在11.5m-12.5m之間波動，而兩座罐收油槽高度為11m，造成5#、6#罐頂部部分原油難以被收回從而形成老化油。與此同時，當液位偏高、油層高于收油槽高度時，會產(chǎn)生收油過水現(xiàn)象，致使原油無法及時回收并且造成能源的浪費;當液位偏低或油層出現(xiàn)泡沫時，又容易造成收油泵抽空，影響生產(chǎn)平穩(wěn)高效運行的同時增加員工工作強度。

3、改造方向與措施探討

3.1對分離器進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并更新自控，提高分離器運行效率。

以增加沉降空間、提高控制精度為目標對埕東聯(lián)合站三相分離器進行結(jié)構(gòu)與自控改造：

結(jié)構(gòu)改造：

（1）雙進口改為單進口：截斷分離器東進口，西進口作為分離器唯一進口。

（2）切除原中央油室與水室，距分離器東端1m處焊接溢油板隔出油室，取消水室，改為沉降室底部出水，通過分離器內(nèi)部構(gòu)件的簡化增加了沉降空間，相對原結(jié)構(gòu)在液位波動時能夠穩(wěn)定出水水質(zhì)。

（3）三相分離器東側(cè)原排沙口改為新的出油出水口，原出油出水口改為排沙口。

（4）在三相分離器西側(cè)第二個和第四個排沙口上方安裝兩組新的斜板。

（5）改造排沙口：中部5個排沙口直徑擴大為850mm，排沙口下方焊接集沙漏斗，增加集沙空間;排沙口正上方加裝沖水立管，排沙時利用上層污水帶動油泥沙流出

自控改造：分離器出油、出水、出氣全部更換為電動閥，新上射頻導納與雙法蘭液位計檢測油水界面與油室沉降室液位。

3.2一次沉降罐進口增設(shè)脫氣筒，脫除大部分析出溶解氣。

在埕東聯(lián)合站一級加熱爐出口至一次沉降罐之前，增設(shè)脫氣筒，常壓運行，運行液位滿足階梯沉降所需的高程差，將溶解氣逸出點由一次沉降罐前移至脫氣筒，消除氣體擾動對原油一次沉降的影響，提高原油脫水效果。

含氣原油自脫氣筒上部進入，筒內(nèi)保持一定液位，滿足進入一次沉降罐的壓強要求，頂部保持常壓運行。含氣原油進入脫氣筒后，由于壓強的迅速降低，原油中的溶解氣大量逸出，從而實現(xiàn)脫氣功能。

3.3罐內(nèi)加裝浮動收油，保證收油作業(yè)的平穩(wěn)高效運行。

浮動收油裝置主要由回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)臂（輸油管）、浮子、儀表四部分組成。回轉(zhuǎn)機構(gòu)通過法蘭與罐壁接管連接。回轉(zhuǎn)臂（輸油管）的一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，另一端與浮子連接。當油罐進油或出油時，液位會上升或下降，浮子也會上升和下降，由于浮子和回轉(zhuǎn)臂（輸油管）的一端連在一起，回轉(zhuǎn)臂（輸油管）的另一端被連接在回轉(zhuǎn)機構(gòu)上，因此回轉(zhuǎn)臂（輸油管）會在浮子的帶動下做上下回轉(zhuǎn)運動，連接浮子的一是油的吸入端口，可淺地侵入液面下，油從這一端口流入，從另一端口流出進入回轉(zhuǎn)機構(gòu)，經(jīng)過回轉(zhuǎn)機構(gòu)進入罐壁接管，然后流出罐外，從而實現(xiàn)浮動出油這一工藝流程。

4、效果預測與效益分析

4.1分離器改造效果預測與效益分析

分離器改造后運行更加平穩(wěn)，自控調(diào)節(jié)更加精細，預計其分離效果將顯著提升：

改造完成后預計分離器出油液量與含水均下降，所需熱能大幅下降34%，經(jīng)計算年節(jié)約熱量28470GJ，減少外購熱力費用約140萬元。

4.2脫氣筒應(yīng)用效果預測與效益分析

結(jié)合往年埕東聯(lián)合站一次罐進液無升溫、氣擾情況不突出的脫水生產(chǎn)實際，預計脫氣筒投運后大罐運行負荷下降，脫水生產(chǎn)更加平穩(wěn)高效：

改造完成后預計一次沉降罐出油液量與含水均下降，底水泵負荷大幅下降73%，經(jīng)計算年節(jié)約電量5.4萬kwh，減少電費支出3.6萬元;各節(jié)點含水大幅下降，脫水溫度與加藥量均可下調(diào)，預計年節(jié)約熱力費用16萬元、節(jié)約破乳劑費用50萬元。

4.3收油改造效果預測與效益分析

浮動收油安裝后，5#、6#罐收油負荷下降，收油泵運行更加平穩(wěn)：

改造完成后預計收油液量與含水均下降，所需熱能大幅下降36%，電能下降17%。經(jīng)計算年節(jié)約熱量12045GJ，減少外購熱力費用約60萬元;節(jié)電1.5萬kwh，減少電費支出約1萬元。

5、總結(jié)

三相分離器作為聯(lián)合站處理工藝的第一環(huán)，其運行效率直接影響下游油、氣、水的生產(chǎn)負荷，提高三相分離器運行效率，是提高聯(lián)合站系統(tǒng)效率的關(guān)鍵。本文主要從簡化分離器結(jié)構(gòu)增加有效容積、提高自動控制水平、強化排沙三個方面入手提高油氣水分離效果，具有可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]馮叔初、郭揆常等.油氣集輸與礦場加工.2006

[2]楊世銘、陶文銓.傳熱學.1998