原油外輸泵結垢原因分析及治理對策*

曹宏（塔里木油田分公司）

原油外輸泵結垢原因分析及治理對策*

曹宏（塔里木油田分公司）

針對D Y 65-50*5型原油外輸泵在運行中出現的嚴重結垢問題進行了故障原因分析,對整個原油處理系統采取化學方法、物理方法進行治理，通過治理取得了明顯的效果，取得了較好的經濟效益。

結垢 污水處理 聲納導波液面監測儀

近幾年，塔里木油田塔中作業區。161原油轉輸站的原油外輸泵。一直出現不同程度的結垢現象。尤其是2012年原油外輸泵結垢更加頻繁和嚴重，導致其機械密封頻繁刺漏，嚴重影響了正常生產。其垢樣表面為墨黑色，堅硬固體，厚薄均勻，現場結垢分布照片見圖1。

在現場調研的基礎上，通過分析結垢的原因、增加防垢劑的用量及采取相應的控制措施，最終解決了原油外輸泵的結垢問題[1]。

1 水質及垢樣分析

1.1 垢樣分析

按照標準《油田無機鹽垢主要化學組分分析方法》進行分析，該垢樣分析結果為：Fe O含量1.5%，Fe2O3含量0.14%，M g CO3含量0.68%，Ca CO3含量81.5%，其他物質含量16.18%，由此可以判斷該垢是碳酸鈣垢。

1.2 水質分析

161原油轉輸站水質分析結果：H CO3-含量3.14×102m g/L，Cl-含量4.90×104m g/L，SO42-含量4.24×102m g/L，Ca2+含量3.39×103m g/L，M g2+含量3.48×102m g/L，Ba2+含量3.809m g/L，K++Na+（以Na+計）含量2.74×104m g/L，水型為氯化鈣型，p H值為6.61（SY/T 5523—2006油田水分析方法）。

2 現場工況

161原油轉輸站的工藝流程見圖2。單井來的原油進入161轉輸站后，首先經過加藥泵向原油中加入防垢劑及破乳劑兩種藥劑。加藥后的原油進入油氣分離器進行液氣分離后，液相分別進入1號、2號和3號沉降罐進行初步的油水分離。控制室的計算機可分別監控三個沉降罐的總液位，根據生產經驗當1號罐液位達到一定高度后，操作人員關閉沉降罐的進口閥門,該罐暫時停止進油。同時打開該罐的油出口閥門，原油流經原油外輸泵輸送至下一處理站。同樣在根據生產經驗當1號罐的液位下降至某一高度時，操作人員關閉該罐的油出口閥門，打開其水出口閥門，排除該罐沉降下來的污水。排除污水后關閉水出口閥門，打開其進口閥門，該罐重新開始進液。其它兩個罐的生產方式與1號罐完全相同。

2.1 原油外輸泵的性能及工作參數

目前161轉輸站共計3臺原油外輸泵，均為臥式5級離心泵，型號為D Y 65-50*5，排量65 m3/h，揚程250 m，進出口壓力分別為0.1 MPa，1.5 MPa，進出口溫度60℃左右。泵內多處結垢，最為嚴重的部位是機械密封和葉輪。

2.2 加藥方式及藥劑基本性能

目前161轉輸站使用柱塞泵將破乳劑、防垢劑兩種藥劑，按照加入量添加至原油中，其基本性能見表1。

表1 破乳劑、防垢劑基本性能

3 結垢原因分析

3.1 水質的影響

161原油轉輸站從建站至今已累計運行了15年，進入該站的原油綜合含水率已從原來的80%上升至92.73%，且水中鈣離子含量極高，泵運行時溫度在60℃左右，這些因素都無疑為碳酸鈣的形成提供了必要條件。

3.2 工藝操作的影響

161轉輸站只能監控3個沉降罐的總液位，不能監控罐內油水界面的液位。在進行排油操作時只能憑經驗操作，從而不能精確的控制外輸原油的含水率。這個因素也成為原油外輸泵的結垢的直接因素。

3.3 加入藥劑的影響

3.3.1 防垢劑評選

按照塔里木油田化學助劑廠企標Q/XTY J 013—2010以及Q/SY TZ 0177—2007《防垢劑技術要求及試驗方法》進行試驗，其分項阻垢率評價結果見表2。

表2 阻垢劑技術要求及試驗結果

在分別對1#、2#藥劑的腐蝕情況進行檢測，其腐蝕速率見表3。

表3 阻垢劑腐蝕速率測試試驗

通過篩選試驗發現，1#藥劑的阻垢率效果最好，且當加入濃度為60m g/L時，腐蝕速率較小。對該垢樣具有很強針對性，可以到現場投加，推薦加入量：50~60m g/L。由此可見目前161轉輸站所加藥劑的選型是正確的，但其加入防垢劑的濃度25 m g/L是遠遠不足的，這嚴重的影響了該防垢劑的防垢性能。

4 防垢措施

4.1 增加液位監控設備

將3個沉降罐分別安裝聲納導波液面監測儀，準確監測罐內的總液位及油水分界面的高度，從而有效的降低外輸原油中的含水率。聲納導波液面監測儀采用聲納原理，由聲納導波系統法蘭下端發出聲納波順著鋼纜下傳，根據油水不同的介電常數來反饋不同的數值，當系統監測到一個介電常數時反饋的是一液位高度（可能是純油、純水、也有可能是均勻的乳化物），當系統監測到兩個介電常數時反饋的是兩個高度：一為液位高度（總高度）；二為油水分界線高度；采集的數據上傳至控制室，實現實時在線監測與分析。從而實現對罐內液位高度及油水分界線高度準確計量的功能。

4.2 調整藥劑的加入量

根據防垢劑評選結果，需增加防垢劑的加入量。將加入量由原來的25 m g/L增加至60m g/L，加藥方式不變。

4.3 改造后的整個工藝流程（見圖3）

5 結論

1）2012年2月按照防垢措施對塔里木油田塔中作業區。161原油轉輸站整個工藝流程及加藥。進行了整改，截至2012年8月，該站的3臺原油外輸泵尚未出現嚴重的結垢問題，運行工況得到了明顯的提高，說明調整后的防垢方案有效地解決了原油外輸泵的結垢問題。

2）該站的原油外輸泵結垢問題得到解決后，大大增加了外輸泵機械密封的使用壽命。其機械密封的使用量由原來的平均每月四套降至目前的不用更換（該機械密封設計壽命為一年）。該泵的機械密封以每套4000元計算，相當于一年節約了180000元。

[1]朱本智,閆化云,何麗平,等.渤西油氣處理廠污水泵結垢控制研究[J].工業水處理,2010,30(11):83-85.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.016

曹宏，2008年畢業于重慶科技學院（石油工程專業），主要從事油氣開采工作，E-mail：cao_hong_2008@163.com，地址：新疆庫爾勒市塔里木油田公司開發事業部塔中作業區，841000。

塔里木油田公司資助項目（160018-s j）。

2012-08-05）