關于海上油氣處理除砂系統設計選型與應用

劉陸軍（中國海洋石油國際有限公司，北京 100010）

根據相關統計結果顯示，全球有超過7成的油氣都儲藏在砂巖儲層當中，在開采過程中如何解決除砂的問題一直是亟待解決的問題。盡管現階段許多開采活動都會采取多種不同類型的防砂策略，但是由于受到各種外部因素的影響，再加上原油的粘度超標等問題，導致出現穩定性下降、地面腐蝕以及其他各種問題，不但影響了實際產量，也會給生產安全帶來風險。安全生產問題是行業最為嚴重的問題之一，為了解決這個問題，需要進一步強化海上油氣處理除砂系統的設計與選型應用，做好科學儲備與技術升級工作，確保海上油氣處理除砂系統的安全生產?，F就海上油氣處理除砂系統的定義與內涵分析如下。

1 海上油氣處理除砂系統概述

從海上油氣處理除砂系統的工作原理中我們不難發現，一般的油田產物會包括各種混合物，這些混合物中天然氣是比較容易分離的，另外剩下的部分就是各種固體的混合物，如水、油等等，所以這個過程中再進行分離，會涉及到固液分離的過程，也就是砂礫的去除，這就是海上油氣處理除砂系統的設計目標。在該系統的設計過程中，不但需要考慮到砂礫的去除效率，同時也要兼顧好平臺儲油裝置的穩定性以及環境的協調性等內容，否則可能會對環境和生產產生不利的影響。海上平臺浮式生產技術融入了洗砂分離、輸送以及清洗等多種技術，能夠實現一體化生產與分離，現場應用的效果良好，經過科學評價后簡單有效，投資回報率高、可靠性高，同時也具有海上平臺面積限制因素小，環境保護功能突出等特征，具有很好的適應性與系統處理效果。

2 海上油氣處理除砂系統設計與選型應用

海上油氣處理除砂系統的設計過程中，整體優化與選型十分關鍵。本次研究選擇了生產儲油裝置Tore以及Scrub一體化組合模式，該模式下能夠同時滿足輸送、清洗以及外部輸入等特征，所以幾個環節相互連貫又各自獨立，技術流程總結如下：

2.1 流程設計

根據實際工程來進行油砂的運輸，一般來說一級的分離器存在內部壓力偏高的問題，所以直接吸入到內部的油砂會被運輸到頂部的分離器當中進行分離操作，整個過程中不需要借助于射流泵的幫助，整個輸送的過程包括管線進入其中，產生渦流以及隨后進入到沉積區域進行流體化設置，隨后會在渦流的下方形成負壓，被吸入到內部后排出，經過管線進入到頂部的旋流分離器進行分離。在進行混合物的固液分離時主要借助于分離器的功能，一部分含油的污水會直接從頂部溢出，而其他的部分則會經過管線進一步進入到下部進行分離，最終進入到容器中被收集起來。在進行分離器的測試時，一般存在內部分離操作壓力不穩定的問題，會出現無法分離的情況，所以需要在輸送的管路上安裝好旋流分離設備，同時做好管線的渦流設置工作。在負壓的影響下，油砂會被吸入到排液管道當中實現固液的分離。含油污水則會經過固液旋流分離設備進行處理，隨后經過容器收集器的收集作用完成分離作業，具體流程如下所示。

圖1 流程圖

2.2 系統參數確定

進行系統參數的判別時，優先解決的參數是最大顆粒度。在整個系統當中，一般導致設備運行效率低下的原因就是顆粒度較小，運載量不足等問題，所以要想解決這個問題，必須要先解決內部堵塞的問題，給出一個實際的最大顆粒度，排出管的20%可以作為限定值。在進行尺寸的大小選擇時，需要兼顧兩個基本原則，一個是最大粒徑，一個就是處理的質量。另外，還需要考慮到系統的可用空間、閥門以及操作的實際費用等等。在系統流砂的質量控制達到一定標準后，為了進一步滿足后期運輸的安全要求，一旦確定大小就要進行后期的矯正，確保能夠滿足實際的工程項目質量控制水平。在進行流速的設置時，要滿足一定的基本原則，既要滿足沖蝕速度的限制，還要設置好極限速度，盡量避免系統使用周期過程中出現過載的問題，以此來提升設備的運轉可靠性、穩定性。設備的進料具有相應的參數要求，一般需要同時考慮壓降損耗以及容器操作壓力等層面的內容，流體速度需要控制在12～16立方米∕小時。

3 海上油氣處理除砂系統設計與選型應用成果評價

海上油氣處理除砂系統的設計工作完成后，為了對其進行改進，提升后期的應用推廣效果，還需要進行科學評價。綜合來說，該系統在原設計基礎上添加了一級分離器，通過氣體洗滌、電脫水凝結等方式解決了污水工作流體的問題，同時也能夠將大量的油砂輸送固化環節進行集中處理，固化裝運后可以到岸上再進行處理，整個過程效率高、成本低，同時也不存在運輸風險。相比于傳統類型的工藝而言，其同樣具有運輸高效的特征。即使是出現完全掩埋的情況，也能夠保持良好的穩定性，對應整個裝置而言，擺動不敏感可以顯著提升運輸的安全性。對應沒有運動的機件而言，其流體沖蝕的影響能夠得到很好的控制，重量輕且流程短的特征決定了循環洗砂過程中重量得到很好的控制，不容易出現超重的情況。

對整個海上油氣處理除砂系統進行科學評價與技術評估后還可以發現，其具有流程短、循環用水量少的特征，同時具有安全、節能高效的特征。該項目本身位于澳大利亞海岸的西北部，具有較高的技術要求。整個井口的匯集液體通過儲油裝置進行處理，整體來液總量為20t∕天，除砂量為1.4t，設備包括有分離器、測試分離設備以及氣體洗滌設備等，通過電脫水聚集的方式來達到低壓火炬分液、氣體分離等模式，具體的部分則需要進行科學處理后才能夠解決。

4 結語

綜上所述，海上油氣處理除砂系統的設計需要考慮到環境適應、成本適應等要求，除了需要充分利用好綜合處理系統的優勢，同時也要做好油砂的輸送、清洗以及裝袋外輸等等，這樣才能夠更好的利用污水進行循環沖洗，不但能夠節約大量的淡水資源，同樣也可以取得良好的經濟效益。相比于傳統的工藝技術模式，本文中提到了海上油氣處理除砂系統具有占地小、自動化程度高的特征，所以不但可以降低環境影響，也可以達到相互結合，相互促進的效果，在不同的環境與條件下都可以應用，具有推廣借鑒的價值。