滑片泵在油田氣淺冷輕烴回收裝置中的應(yīng)用實(shí)踐

張兵

（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

1 裝置現(xiàn)狀及存在的問題

油田氣淺冷輕烴回收裝置承擔(dān)著油田氣（濕氣）處理、生產(chǎn)輕烴及天然氣的生產(chǎn)任務(wù)。油田氣進(jìn)入淺冷裝置，經(jīng)過壓縮、冷凝等加工單元后，在三相分離器中分離。分離出的液態(tài)輕烴（1.55 MPa）經(jīng)輕烴凝液泵增壓（1.9 MPa），然后進(jìn)入輕烴穩(wěn)定塔穩(wěn)定，再進(jìn)入輕烴沉降罐（1.65 MPa）進(jìn)一步沉降，沉降后靠自壓輸送至輕烴罐區(qū)（1.0～1.2 MPa）儲(chǔ)存。其部分工藝流程見圖1。

目前，大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司的油田氣淺冷輕烴回收裝置中使用的輕烴凝液泵基本都是多級(jí)低溫泵和屏蔽電泵。隨著油田原油產(chǎn)量的遞減，油田氣產(chǎn)量呈現(xiàn)下降趨勢，因而輕烴裝置的生產(chǎn)條件和運(yùn)行狀況也在不斷的變化，輕烴產(chǎn)量也呈現(xiàn)下降趨勢。三相分離器（D-503）中的輕烴液位隨著輕烴產(chǎn)量的變化而頻繁波動(dòng)，因而需要輕烴凝液泵頻繁啟停操作，其原有設(shè)計(jì)工況均為24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，已經(jīng)不能適應(yīng)這樣變化。而且，輕烴凝液泵自身存在問題，如：泵設(shè)計(jì)流量大、揚(yáng)程?。ㄖ饕禽p烴外輸系統(tǒng)運(yùn)行工況發(fā)生變化）、不能頻繁間歇運(yùn)行，經(jīng)常發(fā)生氣阻、汽蝕等。這些都縮短了輕烴泵的使用壽命，輕烴凝液泵基本處于停用狀態(tài)。

圖1 淺冷輕烴生產(chǎn)及輸送工藝流程示意

以杏樹崗油區(qū)的三套油田氣淺冷輕烴回收裝置為例，共有輕烴凝析泵6臺(tái)，具體參數(shù)見表1。

表1 杏樹崗油區(qū)三套裝置輕烴凝液泵參數(shù)

輕烴凝液泵停用后，三相分離器分離出的輕烴僅依靠前端的系統(tǒng)壓力（1.55 MPa），通過輕烴穩(wěn)定塔、輕烴沉降罐，輸送至輕烴罐區(qū)存儲(chǔ)（1.0～1.2 MPa）。儲(chǔ)罐內(nèi)輕烴外輸，當(dāng)罐壓低于1.0 MPa時(shí)，輕烴可以依靠自壓進(jìn)入輕烴儲(chǔ)罐，但是，非外輸時(shí)間或者當(dāng)儲(chǔ)罐罐壓高于、等于1.0 MPa時(shí)，需要采取降壓方式（采取將輕烴揮發(fā)氣放空去淺冷入口分離器的方式），降低輕烴儲(chǔ)罐壓力，確保輕烴順利輸入輕烴儲(chǔ)罐，這便是“降壓收烴”操作模式?！敖祲菏諢N”不但增大了輕烴揮發(fā)的損耗，浪費(fèi)了能源，而且降低了輕烴收率，影響了產(chǎn)量。

為了提高系統(tǒng)壓力，避免“降壓收烴”，需要對(duì)油田氣淺冷輕烴回收裝置的輕烴凝液泵更新改造，提高輕烴泵的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)輕烴、節(jié)能減排。

2 輕烴凝液泵可選泵型分析

結(jié)合油田氣淺冷輕烴回收裝置的生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)比幾種可選輕烴泵型：

（1）隔膜計(jì)量泵

優(yōu)點(diǎn)：將物料與外界完全隔開，可以用于輸送化學(xué)性質(zhì)比較不穩(wěn)定的流體，流量隨著背壓（出口阻力）變化而自動(dòng)調(diào)整，壓力控制良好，適用于輸送大流量、連續(xù)不斷的工況。

缺點(diǎn)：吸料較困難，容易產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，膜片經(jīng)常失效，維護(hù)成本高。

由于生產(chǎn)現(xiàn)場為間歇運(yùn)行，介質(zhì)溫度較低（-25 ℃），對(duì)隔膜的損害較大，不推薦使用隔膜計(jì)量泵。

（2）多級(jí)低溫離心泵

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速高，造價(jià)低，流量連續(xù)、均勻，工作平穩(wěn)可靠，輸出量可由排出閥門任意調(diào)節(jié)，不會(huì)出現(xiàn)壓力無限上升的危險(xiǎn)。

缺點(diǎn)：沒有自吸能力，運(yùn)行前必須使泵體內(nèi)充滿液體，對(duì)輸送介質(zhì)的汽蝕要求較高，且離心泵的機(jī)械密封不適合于頻繁啟停操作，適宜于輸送液體量大且壓頭不高的工況條件。

多級(jí)低溫離心泵不適宜小流量、大揚(yáng)程、頻繁啟停工況，不推薦使用。

（3）螺桿泵

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，容易安裝、保養(yǎng)，轉(zhuǎn)速高，自吸性能好，流量連續(xù)、均勻，壓力和流量范圍較寬，運(yùn)送液體的種類和黏度范圍廣。

缺點(diǎn)：加工和裝配要求較高，因?yàn)楸米陨泶嬖诨亓?，受現(xiàn)場安裝空間限制較多，對(duì)液體的黏度變化比較敏感。

螺桿泵不適合輸送潤滑性差和易汽化介質(zhì)，不推薦使用。

（4）屏蔽泵

優(yōu)點(diǎn)：密封性能好，不需要注入潤滑液或密封液，適合于輸送高壓、高溫、超低溫、高熔點(diǎn)液體，以及對(duì)人體和環(huán)境有害、強(qiáng)腐蝕、易燃易爆、有放射性等的液體。

缺點(diǎn)：潤滑性差，小流量運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，間歇運(yùn)轉(zhuǎn)軸承和密封件易磨損，輸送易汽化液體時(shí)易發(fā)生汽蝕，石墨軸承磨損情況需要解體檢查，配件和維修費(fèi)用較高。

在輕烴凝液泵更新改造中，不推薦使用屏蔽泵。

3 滑片泵優(yōu)勢分析

按照杏樹崗油區(qū)油田氣淺冷輕烴回收裝置的工藝特點(diǎn)和操作需求，針對(duì)其原輕烴凝液泵運(yùn)行存在的問題，提出選用滑片泵作為輕烴凝液泵，減少輕烴罐區(qū)由于“降壓收烴”造成的輕烴損失，提高輕烴產(chǎn)量。

正位移旋轉(zhuǎn)滑片泵屬于容積式泵的范疇，理論上具備氣液兩相輸送能力和一定的抽氣能力，因而具有較強(qiáng)的自吸能力和抗汽蝕能力。該設(shè)備具有可靠的密封性，材質(zhì)耐磨，具有節(jié)能、高效和穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以傳輸黏性和揮發(fā)性液體，可以滿足頻繁啟停操作，在低轉(zhuǎn)速、大流量的傳輸中具有優(yōu)勢。實(shí)際應(yīng)用中，還可以通過變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)長周期連續(xù)運(yùn)行。

4 現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)

以杏三油田氣淺冷輕烴回收裝置為試點(diǎn)，以更換滑片泵為核心，大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司開展了“杏區(qū)500#制冷系統(tǒng)輕烴外輸參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研究”項(xiàng)目。根據(jù)裝置產(chǎn)烴量選擇合適的滑片泵型號(hào)（滑片泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表2），并對(duì)輕烴外輸系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，解決了輕烴汽化損失、輕烴泵不連續(xù)運(yùn)行的問題，提高了輕烴儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)壓力。

表2 滑片泵設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該項(xiàng)目實(shí)施后連續(xù)運(yùn)行，滑片泵運(yùn)行平穩(wěn)可靠，輕烴儲(chǔ)存系統(tǒng)壓力由原來的1.0 MPa提高到1.2 MPa，減少了輕烴儲(chǔ)罐由于“降壓收烴”問題造成的輕烴揮發(fā)損失，每日增產(chǎn)輕烴約0.8 t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)論和建議

通過開展“杏區(qū)制冷系統(tǒng)輕烴外輸參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研究”項(xiàng)目，根據(jù)裝置輕烴產(chǎn)量選擇合適的滑片泵作為輕烴凝液泵，解決了輕烴泵輸送液態(tài)輕烴時(shí)頻繁啟停、低流量無法連續(xù)運(yùn)行、輸送液態(tài)輕烴易汽蝕等問題，滑片泵運(yùn)行平穩(wěn)可靠，實(shí)現(xiàn)了輕烴增產(chǎn)和節(jié)能減排的目的，在油氣加工裝置上具有推廣前景。

大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司各類輕烴生產(chǎn)裝置中在用屏蔽泵150余臺(tái)，通過調(diào)查得知，其中部分屏蔽泵，如：杏Ⅴ-1油氣處理站輕烴外輸泵、紅壓深冷站塔底泵等，存在問題：一是泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間接近使用壽命，葉輪、平衡盤等零件機(jī)械磨損嚴(yán)重，軸向平衡差，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，泵效率低；二是泵的選型偏大，泵長期在不良工況（裝置氣量少、波動(dòng)大，產(chǎn)烴少，流量過?。┫逻\(yùn)行，易發(fā)生汽蝕，加劇泵不上量，造成泵振動(dòng)大、潤滑不好，引起泵溫度超高、振動(dòng)異常、軸承干磨等故障頻發(fā)。建議對(duì)達(dá)到使用壽命或選型偏大需要更換的屏蔽泵，積極進(jìn)行立項(xiàng)改造。