伊拉克魯邁拉油田火炬消煙工藝設計

張初媚，金熙俊，康久常，李秉旭，張瑞杰

（1. 中國寰球工程公司 遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006； 2. 中國石油撫順石化公司石油三廠， 遼寧 撫順 113001）

魯邁拉油田位于伊拉克首都巴格達東南500 km，東部距離港口城市巴士拉城65 km，地質儲量巨大。自 1954年投入開發以來，先后經過 1958年、1972年和1978～1982年等年間的新建和擴建過程，從80年代兩伊戰爭爆發后,至今沒有投入新的產能建設工程。由于年久失修加之配套設施不全，已無法達到當年的生產能力。戰亂破壞導致部分設備圖紙及生產數據丟失，為現場調研增加了很大的難度［1,2］。

1 Shamiyah站概況

Shamiyah站有Bank A/B/C三個生產站，其中Bank A和Bank B是并聯關系。目前有兩個站在正常生產中，Bank A或B以及Bank C。但在有些時候也有三個站同時工作的情況出現。

Bank A和B的構成基本相同，每列中有六個分離器，包括一二級中各兩個分離器，三四級中各一個分離器。唯一的區別就是在Bank B中有一個跨接管線（通常在操作時打開）在一二級排氣口處。在Bank C的第一級中有兩個分離罐（其中一個在另一個上面），二、三、四級中各僅有1個分離器，而且4級分離器是垂直放置。

Shamiyah站有3套脫鹽脫水裝置，Bank C中有一套。另外兩套在Bank A和Bank B中，并且可隨意調節到Bank A或Bank B。脫鹽脫水裝置一般安置在二三級分離器之間。

Bank A 和B中僅有兩個火炬，一個是為了處理一級分離器放出的氣體，另一個是處理由二、三、四級以及脫鹽脫水裝置中產生的氣體。由于Bank A和B中一級分離器的液位控制失效，產出氣體攜帶出更多的液體去往下級分離器。同時因一、二級中有一連接管線導致一級分離器產出氣體攜帶液體進入二級分離器排氣口和火炬。這就導致了處理Bank A和B產出氣體的火炬出現嚴重黑煙現象。Bank C中共有5組火炬，現在僅有兩組仍在工作。其中一組處理一、二、三級產出的氣體，一組處理四級和脫鹽脫水裝置產出的氣體。Bank C一、二、三級產出氣體去往的火炬所產生的煙氣狀態很好。四級和脫鹽脫水裝置產出氣體去往的火炬黑煙嚴重。

對于處理油氣儲罐產生的氣體有3個火炬，目前一個正常工作，另兩個備用。值得注意的是儲罐產出氣體處理火炬中產生的黑煙非常明顯。主要是由于儲罐中的氣體含有較重的碳氫化合物在高油溫中燃燒不充分造成。

Shamiyah站有一個密閉的排放系統，由于排放系統的泵受到損壞，現有的設備污油全部排放到露天的污油池。所有的安全閥泄放氣體都去往原有的冷放空系統。

目前的現場調研結果顯示，Bank A、B的處理量為165×104Gas(m3/d)。Bank C的處理量為320×104Gas(m3/d)［2］。

2 Shamiyah站改造技術方案

2.1 黑煙產生的原因分析

目前魯邁拉油田處于恢復生產期，天然氣系統沒有正常運行，原油生產中的伴生氣均全部放空燃燒。而在燃燒過程中有大量黑煙產生，其主要原因如下（一個或多個同時存在）：

（1）由于油氣分離器分離效率下降，造成油氣分離不凈，天然氣攜帶原油和重烴液滴進入火炬放空系統；

（2）原火炬放空管線內積液太多；

（3）放空量超過原火炬放空能力；

（4）伴生氣重烴組分含量高。

2.2 油氣分離效果不佳的原因分析

從目前掌握的資料可知，其油氣分離器的原設計處理能力遠遠大于目前的產量，但分離效果卻很不好，分析其原因有如下可能（一個或多個同時存在）：

（1）分離器壓力控制系統失效；

（2）分離器液位控制系統失效；

（3）分離器內分離元件失效；

（4）分離器內油砂等固體顆粒的沉積使分離有效容積減少；

（5）原油起泡嚴重［3］。

2.3 初步技術方案

根據以上分析，要減輕黑煙的產生，可以從以下幾個方面進行：

（1）解決分離器本身存在的問題，即：修復分離器壓力、液位控制系統，使分離器平穩操作；修復分離器內的分離元件；清除分離器內的固體沉積物。

（2）恢復和修復消泡劑加入系統。

（3）氣相增加一級天然氣除油（分液）系統。

（4）更換放空管線和火炬。

以上處理方案僅是從解決天然氣帶液方面考慮，不能解決天然氣中重烴組分含量高的問題，如要解決重烴含量高的問題，則需要進行下步工作：恢復天然氣增壓系統和天然氣輕烴回收系統（NGL裝置）［4］。

3 Shamiyah站工藝流程描述

3.1 Shamiyah站原有工藝流程描述

Bank A/B/C均設有四級分離和電脫鹽電脫水裝置。原油從井口首先進入已有一級分離器（一級分離器操作壓力為34.5 barg），經過油氣分離，氣相部分去往天然氣增壓系統，剩余氣相去往火炬放空系統。液相則進入下一級分離器（二級分離器操作壓力為7.23 barg）。由于壓力遠低于一級分離器，導致液相中又一部分氣體被分離出來，這些氣相的去向同上。液相進入電脫水裝置（電脫水裝置操作壓力為5.5 barg，天然氣脫水主要是脫除天然氣中的飽和水，使其在管線輸送或冷卻處理時，不生成水合物，對含 CO2及H2S天然氣可減緩對管線及容器的腐蝕［5］），由于壓力低于二級分離器，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相則進入電脫鹽裝置（電脫鹽裝置操作壓力為3.8 barg，原油脫鹽主要是注水以溶解原油中的有機鹽，隨著洗滌水脫除鹽分），由于壓力低于電脫水裝置，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相則進入三級分離器（三級分離器操作壓力為1.86 barg）。由于壓力低于電脫鹽裝置，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相進入四級分離器（四級分離器操作壓力為0.83 barg），由于壓力低于三級分離器，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相進入原油儲罐。

由于魯邁拉油田的天然氣系統尚沒有正常運行，所以上述流程中提到的去往天然氣增壓系統的氣體實際上全部被放空燃燒［1,2］。

3.2 Shamiyah站改造后工藝流程描述

改造后的工藝流程在保留原有工藝流程的基礎上新增6臺分離器，兩個凝液回收罐，4臺離心泵。其中每列新增兩臺分離器，Bank A、B共用一個凝液回收罐和2臺離心泵，BankC單獨使用一個凝液回收罐和兩臺離心泵。同時停用原有的火炬放空系統及冷放空系統，建設新的火炬放空系統及冷放空系統。具體措施如下（以Bank C為例）。：

3.2.1 新增高壓分離器

在原有一級分離器去往火炬放空系統的管線上尋找合適位置接入新管線，新管線連接新增的分離器（下稱V-101，操作壓力設定為6.5 barg），同時在新管線上（進入V-101之前）安裝壓力調節閥，閥后壓力設定為6.5 barg。V-101氣相出口管線連接新建火炬（F-101），安全閥連接新建冷放空系統。

3.2.2 新增低壓分離器

在原有二級、脫水脫鹽、三、四級分離器后采用上述同樣方式接入新管線并在每條新管線上安裝壓力調節閥，調節閥后壓力均為0.63 barg。不同的是，這些調節閥后的新管線被匯到一起后由一根總管進入新增分離器（下稱V-102，操作壓力設定為0.63 barg），V-102氣相出口管線連接新建火炬（F-102），安全閥連接新建冷放空系統［6］。

3.2.3 新增凝液回收裝置

V-101經過分離后的液相進入 V-102中，與V-102反應后的液相一起進入新增的凝液回收罐。該凝液回收罐內部無分離結構，相當于緩沖罐，分離效率相對較低，且該系統操作壓力較低，其分離出的凝液通過新增的凝液泵打回原油儲罐。

3.2.4 新建火炬系統

魯邁拉油田因為長期戰亂無法提供可靠的公用工程條件，無電源、無水源、無儀表風、無氮氣、無蒸汽、無燃料氣，因此，火炬系統應滿足以下要求：

（1）利用火炬頭自身結構加強火炬氣和環境空氣的混合改善燃燒效果，減少黑煙產生。

（2）點火系統自備蓄電池進行電點火。點火器可以利用遙控器在100 m遠處進行操作，從而避免操作人員接近火炬，保護操作人員安全。

（3）考慮到現有公用工程條件，火炬系統采用阻火器做為防回火措施［7,8］。

4 結 論

火炬消煙項目未來會在伊拉克魯邁拉油田的14個站全面開展。隨著火炬消煙技術的進一步完善，對改善魯邁拉油田乃至巴士拉周邊地區的環境將會起到至關重要的作用。

［1］中國寰球工程公司．伊拉克魯邁拉油田現場調研資料匯編[G].2011-08-12.

［2］中國寰球工程公司．伊拉克魯邁拉油田火炬消煙項目設計基礎[G]．2011-08-12.

［3］ [美]肯·阿諾德，毛瑞斯·斯圖爾特．油田地面工程-采出液處理工藝與設備設計[M].北京：中國石化出版社，2010．

［4］ 《油田油氣集輸設計技術手冊》編寫組．油田油氣集輸設計技術手冊[M]. 北京：中國石化出版社，2009．

［5］ 天然氣脫水設計規范 SY/T0076-2008[S]．

［6］ 油氣集輸設計規范 GB50350-2005[S]．

［7］ 泄壓和減壓系統指南 SY/T10043-2002[S]．

［8］ 石油天然氣工程設計防火規范 GB50183-2004[S]．