單螺桿混輸泵在尼日爾AGADI油田地面工程中的應用

郝榮杰，史素青，李 鵬，劉 俊，郝 豐

1.中國石油工程建設有限公司北京設計分公司，北京 100085

2.中國石油國際勘探開發有限公司，北京 100034

中國石油自2008年進入尼日爾以來，一直致力于該國的石油工程建設，隨著尼日爾第一個上下游一體化項目AGADEM油田一期100萬t/a工程、AGADEM油田至ZINDER煉廠管道工程、ZINGER煉油廠工程等相繼建成投產，標志著尼日爾石油工業走上一個新的開端。2015年，作為AGADEM油田一期工程的補產油田，AGADI油田被開發，AGADI油田產能為30萬t/a，投產后對一期工程的穩產起到決定性作用，保障了對下游的原油供應。AGADEM油田地處撒哈拉沙漠深處，氣候炎熱干燥，沙塵暴頻繁，環境條件十分惡劣。如何更好地選擇設計方案，減少現場人員運行、操作、維護工作量是擺在設計人員面前的重要課題。

1 混輸泵集輸方案的提出

AGADEM油田一期包括GOUMERI及SOKOR兩個油田，集中處理站（CPF，Central Processing Facilities） 位于GOUMERI油田，在SOKOR油田建有一座轉油站 （FPF，Field Processing Facilities），SOKOR與GOUMERI之間相距約58 km，由1條12 in（1 in=25.4 mm）輸油管道將SOKOR油田分離出的油水混合物輸送到CPF集中處理。AGADI油田位于GOUMERI和SOKOR兩個油田之間，西北距離CPF約33 km，東南距FPF約25 km。已建輸油管道設有供AGADI油田原油接入的閥室。

AGADI油田日產油約6000桶（1桶=0.159m3），日產液量為7 500桶，氣油比為12 m3/m3，油品性質較差，凝固點約24℃，集輸較為困難。

泵站設計時考慮了氣液混輸和氣液分輸兩套方案。

方案一：氣液混輸方案，主要工藝流程見圖1。

圖1 氣液混輸方案的工藝流程

方案二：氣液分輸方案，主要工藝流程見圖2。

圖2 氣液分輸方案的工藝流程

對設計方案進行比選，結果如表1所示。

表1 AGADI油田集輸方案比較

從操作、維護、管理及投資較省的角度綜合考慮，AGADI油田推薦站內集輸工藝采用氣液混輸方案。

由于現場操作環境惡劣，配件需要從國內采購，供應周期長，維修維護困難，為避免在維修過程中出現其他正常運行的混輸泵也損壞而影響油田正常生產，本項目混輸泵采取兩用兩備的形式進行配置。

2 混輸泵的選用

目前油田常用混輸泵為螺桿泵，有單螺桿泵、雙螺桿泵等幾種形式。

單螺桿泵具有可輸送含沙量較高的原油、維護相對簡便、價格低等特點，但是對輸送量大且壓力高的原油，選用單螺桿泵進行輸送較為困難。

雙螺桿泵具有輸送量大、輸送壓力高等特點，但是價格較貴，耐油品含沙能力較弱，維護較為復雜。

結合本項目氣油比不高、輸送量適中等特點，混輸泵選用單螺桿泵。

3 混輸泵集輸工藝設計及注意事項

3.1 混輸工藝設計

AGADI油田混輸泵站工藝流程如圖3所示，井口來液進入入口管匯，通過混輸泵泵送到集中處理站（CPF）處理。混輸泵安裝現場情況如圖4所示。

圖3 混輸泵站工藝流程

圖4 混輸泵安裝現場

3.2 自控設計

AGADI油田混輸泵采用4臺單螺桿泵（Q=100m3/h、ΔP=3.6 MPa、兩用兩備），產品為中德合資耐馳公司的混輸泵，根據泵入口壓力控制變頻器來調節混輸泵的轉速，實現油田穩定生產的目的，出口設置了超壓保護停泵及回流，能做到自動控制、無人值守。

3.3 補液流程設計

在壓力狀態下混輸泵允許的氣態體積占總體積的比例一般不超過95%，為防止出現局部進氣過多，造成混輸泵定子與轉子干磨，需要設置補液泵。當定子溫度超過設定值時補液泵會自動啟動，抽取進液匯管內的液體，注入混輸泵內，達到潤滑轉子和定子的目的。

3.4 數據表選用

混輸泵選用API 676-2009標準，設計時要注意數據表需要按最新規范要求，采用附錄A中針對混輸泵的數據表，不能直接套用普通單螺桿泵的數據表。舊版API 676-1994附錄A中只有一個針對回轉式容積泵的數據表，但2009版已經將輸送液體和氣液混輸所用泵的數據表分開列出，設計者對此要充分注意。

4 混輸泵運行效果

自AGADI油田2015年6月投產以來，混輸泵已經平穩運行3年多，運行效果良好，實現了AGADI油田無人值守的目標。這一期間混輸泵沒有出現大的檢修、更換零部件作業，只有日常維護管理工作。

5 需要進一步改進的地方

AGADI油田兩臺混輸泵并聯運行時，有時會出現偏流現象，兩泵的運行頻率有所差異。

分析主要原因為混輸泵為單獨控制。雖然進口管道做了均衡入口布置，一旦有細微的差別，如入口過濾器清理狀況、局部堵塞程度的不同等也會影響泵的入口流量的匹配，造成泵的偏流。目前，兩臺泵流量均在各自混輸泵正常流量調節范圍內，局部的偏流不影響泵的使用。

通過上述分析，在未來的工程設計中應注意以下事項。

（1）優選考慮采用單泵運行模式。

（2）由于混輸泵站一般均設計成無人值守站，因此為防止單泵運行故障引起的停輸及油田停產，泵進出口盡量設置電動開關閥，以便及時遠程啟動備用混輸泵。

（3）進一步探索實現兩臺混輸泵變頻器之間的匹配調控模式，當兩臺泵的頻率差超過一定的數值時，固定一臺泵的頻率，只調節另外一臺泵的頻率，這樣可有效控制偏流的幅度。

6 結束語

尼日爾AGADEM油田二期建設工程區塊多，分布廣，產量低，油氣集輸需要大量建設增壓泵站。混輸泵能夠很好地適應沙漠無人值守環境，做到自動控制，從而減少操作維護人員，降低安保要求，還能大幅降低建設和運行費用，在類似集輸環境內具有廣闊的應用前景。