油田聯(lián)合站儲罐機械化清洗技術(shù)

蔡微微

中圖分類號：TE972? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.034

油田開發(fā)是將地層中的原油抽吸進入井筒，進而輸送到地面。在原油排出地層時，不可避免地會將地層中固結(jié)的、井筒內(nèi)防砂用的泥砂攜帶至地面。泥砂隨原油運移沉積，主要沉積在聯(lián)合站儲罐，在儲罐內(nèi)進行油氣水砂分離，泥砂沉積在儲罐底部。隨著時間增長，罐內(nèi)油泥砂不斷積累，越積越厚，即占用了儲油罐的容量，影響油品質(zhì)量，又影響了儲罐的檢查和維修。

一、 油田儲罐清洗現(xiàn)狀

儲罐在油田生產(chǎn)運營過程中發(fā)揮著重要作用，沉積在底部的泥砂占用儲罐容積，以勝利油田孤島采油廠為例進行說明。孤島油田屬于常規(guī)稠油油藏，油層埋藏淺、膠結(jié)疏松。地下原油粘度高、油井生產(chǎn)出砂嚴重，年產(chǎn)油泥砂約4萬噸。

孤島采油廠擁有8座聯(lián)合站生產(chǎn)運行，包含儲油罐55座，污水罐76座，在進行儲罐清洗時，需要將儲罐停運，排空罐內(nèi)油水等液體，并進行有毒氣體排放工作，再由作業(yè)人員穿戴防毒服進入大罐內(nèi)，舉著高壓水槍進行沖洗。主要步驟為：

（1）空罐，將油罐內(nèi)油品排出罐外存儲，便于清洗。

（2）蒸罐，向油罐內(nèi)注入清水和蒸汽，升高罐內(nèi)溫度，當(dāng)溫度升高到一定程度時，部分原油會從罐底的油泥中脫離出來，漂浮在水面上，將浮油抽出罐外，此為一次蒸罐處理。進行多次蒸罐處理后，可以回收大量原油。

（3）通風(fēng)，打開人孔進行通風(fēng)，排出有害易燃易爆氣體。

（4）氣檢，將罐底清掃孔打開，用貯泥槽接收流出的油泥和油水，當(dāng)?shù)啄嗖辉倭鞒鰰r，從油罐中取樣氣體進行檢測。

（5）進人，當(dāng)氣體測爆檢測結(jié)果合格后，工作人員進入罐內(nèi)，用清洗工具清洗油罐底部及罐壁上剩余的油污。

（6）推出及處理，將清理出的油污推出罐外，當(dāng)清理完畢后，用熱風(fēng)烘干油罐，并對油泥進行分離回收處理。

人工清洗因其前期準(zhǔn)備所需的工序繁多，安全性差，清理過程過長，清理一座500立方米的油罐就需要45～50天。

在國外，儲罐的清洗工藝及清洗設(shè)備已經(jīng)基本實現(xiàn)了自動化和模塊化。由于引進國外的清洗技術(shù)和先進設(shè)備價格過高，經(jīng)濟性不好，因此并不適合在國內(nèi)各大石油企業(yè)大量推廣，所以自行設(shè)計符合我國油田需要的儲罐清洗設(shè)備，改善清洗技術(shù)，有著十分重要的意義。

二、技術(shù)研究思路

針對孤島油田清罐采用的人工清洗的方式，存在的人力操作勞動強度過大、安全性低、環(huán)境污染嚴重、施工周期過長、油料回收率低等問題，開展機械化清洗技術(shù)研究，主要分為儲罐的自動清洗部分和蛟龍排污兩部分。

1. 儲罐頂部清洗裝置

利用現(xiàn)有儲罐頂部的排氣孔，安裝清洗裝置噴出沖洗液，從上到下沖洗油泥砂。技術(shù)方案為頂部電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動噴嘴主體的轉(zhuǎn)動，氣動馬達的旋轉(zhuǎn)帶動齒輪軸轉(zhuǎn)動，通過錐齒輪傳動，使噴嘴上下擺動，氣動馬達通過PLC控制從而達到噴嘴的360°可控清洗，能夠?qū)崿F(xiàn)項目要求清洗距底部4000mm的范圍無死角的定點清洗，氣路圖見圖1。

噴頭有兩個運動自由度，分別是水平方向的旋轉(zhuǎn)運動，以及豎直方向的擺動?？紤]到罐體內(nèi)部充滿可燃氣體，考慮成本問題，采用雙向氣動馬達作為動力元件。利用三位四通換向閥控制噴頭水平方向的旋轉(zhuǎn)運動，以及豎直方向的擺動?？刂葡到y(tǒng)選用PLC作為控制主機，用按鈕和觸摸屏作為輸入輸出設(shè)備及人機界面，控制程序流程圖見圖2。

2.? 儲罐底部清洗絞龍裝置

根據(jù)儲油罐底部的排污口處的對焊法蘭和儲油罐實際排污工況，設(shè)計出與法蘭對接的排污孔輔助清洗絞龍裝置;處于安全防爆考慮，要求不使用電機等電力裝置或者使用防爆電機等裝置;最終能夠?qū)崿F(xiàn)在油泥不能自由流出油罐時，使用該排污孔輔助清洗絞龍裝置能夠?qū)⒉豢闪鲃佑湍嗯懦鲇凸摅w外。

油罐底沉積油泥砂混合物為有粘度的液體，絞龍所受到的液體軸向推力較小，故選用一對圓錐滾子軸承，既可以承受軸向力也可以承受徑向力，末端采用調(diào)心球軸承，可以修正軸的伸縮帶來的偏心。由于要求輸送距離較短，不設(shè)置中間軸承支撐。動力部分采用減速電動機組合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕巧緊湊，具體結(jié)構(gòu)見圖3。

三、儲罐清洗技術(shù)下步發(fā)展方向

限于現(xiàn)有的條件，該裝置未能實現(xiàn)可視化操作，在以后的開發(fā)過程中可以加上可視化，實現(xiàn)更加智能的可視化操作。

油罐僅在維檢修、影響生產(chǎn)運行等情況下需要進行清洗，因此機械清罐工作較為單一，是輔助性工作。如果把儲罐維修、罐底油再分離、油泥處理、水處理等相關(guān)業(yè)務(wù)進行整合，對整個油罐維檢修全過程覆蓋，既節(jié)約了屬地管理方的管理成本，又增加了機械清罐施工方的業(yè)務(wù)范圍，增加產(chǎn)值，提升儲罐工作效率。

（中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤島采油廠? 山東東營? 257000）