閉排罐新式在線清洗技術研究和應用

吳紹新 韓廣鵬 徐韜林 周國華

摘 要：閉排罐是生產處理系統中的重要設備，主要負責收集從壓力容器中泄壓流出的原油或其他流體。井口及地面設備的檢修，需要將該油井的產液排進閉排罐進行泄壓，油井在生產過程中產生的泥沙顆粒等雜質會隨著排液過程進入到閉排罐中，長期的積累會導致閉排罐極其附屬設備堵塞及功能失效。本文介紹了一種新式的在線清洗閉排罐的方法，經過對清洗方案中的關鍵設備大型籃式過濾器的合理設計，經過實施在線清洗操作，閉排罐雜質清洗效果明顯，同時閉排罐和其他附屬設備功能恢復，效益明顯。

關鍵詞：雜質; 蠟質; 過濾器; 在線清洗

一、閉排罐雜質來源分析

平臺閉排罐主要用于收集安全閥的泄壓流體及平臺上帶壓設備、管線等排放出的帶壓流體，還用于接收開排系統的流體，是平臺的重要設備。

在平臺油井正常生產過程中，由于井口及地面設備的檢修，需要將該油井的產液排進閉排罐進行泄壓，油井在生產過程中產生的泥沙顆粒等雜質會隨著排液過程進入到閉排罐中。

為進一步分析油井產生雜質情況，油田生產人員對每一口生產油井取樣品100ml，加入0.2ml破乳劑，離心12分鐘，離心溫度57℃。離心后，發現其中B7、B14H、B16H、B19、B22可見少量固體類（砂泥顆粒等）雜質。初步判斷泥沙狀的固體雜質來源于這五口油井。

油井生產原油過程中，原油中的重組分蠟質在油藏條件下一般處于溶解狀態。在開采過程中，隨著溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解在原油中的石蠟便結晶析出、長大、聚集和沉積在管壁等固體表面上，即出現所謂的結蠟現象。對于高含蠟、高凝油的區塊，油井產液中蠟質析出是閉排罐雜質堵塞的一個非常重要的原因。油井產出石油是多種碳氫化合物的混合物，嚴格地說，原油中的蠟是指那些碳數比較高的正構烷烴。通常把C16—C63的正構烷烴稱為蠟，純凈的石蠟是略帶透明的白色無味晶體。蠟在地層條件下通常是以液體狀態存在，然而在開采的過程中，隨著溫度和壓力的下降以及輕質組分不斷逸出，原油溶蠟能力降低，蠟開始析出，聚集，不斷地沉積、堵塞、直接影響生產。蠟可以分為兩種，一種是石蠟，常為板狀或鱗片狀或帶狀結晶，相對分子質量為300—500，分子中C原子數是C16—C35，屬于正構烷烴，熔點50℃左右;另一種是微晶蠟，多呈細小的針狀結晶，相對分子質量為500—700，分子中的C原子數是C35—C63，熔點是60—90℃。石蠟和微晶蠟的特征主要是碳數范圍、正構烷烴數量、異構烷烴數量、環烷烴數量不同，具體見下表：

二、閉排罐雜質堵塞后危害

但是隨著平臺通球作業收球筒泄壓、完井修井作業泄壓以及處理開排系統液體，導致固體雜質被流體攜帶到閉排罐，在閉排罐底部聚集沉淀，導致閉排罐加熱器砂埋加熱效果不好，閉排泵進口濾網頻繁堵塞從而導致閉排泵震動高故障率高。

同時另一方面，油井井液中的蠟質排放到閉排罐后，與固體雜質以及管道壓力容器腐蝕雜質后混合，產生復雜的蠟質綜合體，這種析出物主要以蠟質為主，產生的危害主要表現在：

1、對管道和過濾器而言大大減少了流通截面，造成了油流附加阻力，降低了流體通過能力、甚至完全堵塞閉排罐進而造成閉排罐功能失效。

2、油田閉排罐結蠟后的蠟質綜合體，不僅使油流通道減小，降低閉排泵運行效率，還會使閉排泵產生故障，嚴重者會將閉排泵徹底卡死，造成設備損壞等。

3、閉排罐將雜質直接打入到海管后，會減少海管運行效率，降低海管輸送效率，造成油田上游輸送壓力上漲而進一步導致油田產量下降。

三、新方法在線清洗閉排罐總體思路

油田生產人員根據現場實際情況，經過多次分析論證，最終設計出一套罐外過濾的在線清洗方案。主要原理是通過在罐體外連通籃式過濾器的方式，將閉排罐內的雜質及流體，在進泵前就進行過濾處理，再經閉排泵回流進罐，同時對過濾后的籃式過濾器進行清洗。如此重復多次就可將閉排罐內的雜質全部清除干凈。

由于閉排系統屬于油田生產的關鍵系統，清罐需要利用停產大修才能進行。針對這種情況，油田通過加裝一套可移動式的大型籃式除砂過濾器，通過清理除砂過濾器替代了閉排罐清罐，從而成功實現了閉排罐不停產清罐作業。

四、關鍵設備過濾器的設計思路

為了保證在線清洗的方案順利實施，關鍵在于大型籃式過濾器的設計科學合理。總體原則為既要保證大型籃式過濾器能夠過濾對油田生產產生重大影響的固體雜質以及蠟質綜合體，又要保證在線清洗操作過程中清洗循環流體能夠順利通過整個循環設備。我們采用大型籃式過濾器具有明顯的優點：安裝方便，占地面積小，清污簡單，維護成本低，流量大。在關鍵設備的籃式過濾器上我們對關鍵參數選擇采取以下原則：

1、進出口通徑：

原則上過濾器的進出口通徑不應小于相配套的泵的進口通徑，一般與進口管路口徑一致。

2、公稱壓力：

按照過濾管路可能出現的最高壓力確定過濾器的壓力等級。

3、孔目數的選擇：

主要考慮需攔截的雜質粒徑，依據介質流程工藝要求而定。各種規格絲網可攔截的粒徑尺寸查表“濾網規格”。

4、過濾器材質：

過濾器的材質一般選擇與所連接的工藝管道材質相同，對于不同的服役條件可考慮選擇鑄鐵、碳鋼、低合金鋼或不銹鋼材質的過濾器。

5、過濾器阻力損失計算：

籃式過濾器，在一般計算額定流速下，壓力損失為0.52～1.2kpa。

大型籃式過濾器具有的特點：

1、過濾設備采用可反洗排渣的外部機械結構，實現了真正意義上的反沖洗功能，可輕松徹底地清除濾網截留的雜質，清洗無死角，通量無衰減，保障了過濾效率和長久的使用壽命。

2、籃式過濾器采用304、316L不銹鋼楔形濾網，強度大、精度高、耐腐蝕，最高過濾精度可達25微米。

3、籃式過濾器通過自身的壓差檢測功能，對于過濾雜質較多后，可以實現報警提醒功能，現場實施排渣及反沖洗后，可馬上進行過濾透析操作。

4、籃式過濾器在反沖洗過程中，由于管道的尺寸和阻力損失計算已經考慮在內，確保濾網安全、高效清洗，保證清洗后可以馬上繼續過濾操作。

5、籃式過濾器采用排渣后再進行反洗，反沖洗歷時短，操作簡單方便。

五、在線清洗閉排罐具體實施

通過利用外置大型籃式除砂過濾器（圖2）、臨時管線、閉排罐底部的除砂管（圖3）和一臺閉排泵實現閉排罐不停產清罐作業。

實施操作流程為從閉排罐中間底部的預留口隔離閥下游接4英寸臨時管線到除砂過濾器進口，除砂過濾器出口接4寸臨時管線到閉排泵進口。

現場人員具體的操作方式為：油田高壓海水通過閉排罐的除砂管沖洗閉排罐底部的泥沙雜質，讓雜質懸浮在液體中，懸浮在液體中的雜質通過閉排泵的抽吸作用從閉排罐底部中間的4寸臨時管線進入除砂過濾器進行除砂，通過清理除砂過濾器內部的固體雜質實現對閉排罐內的雜質的清理。

六、在線實施后的效果

經過大約12小時，油田此次在線清罐作業共清除閉排罐內各類雜質超過40KG，罐外循環”的清罐工藝相比常規的進罐清洗降低了作業風險，避免了停產造成的產量損失，清洗后的閉排罐經過化驗的樣品分析蠟質雜質含量減少90%以上，腐蝕及砂泥含量為0，閉排罐的臨時收集存儲排放液的功能完全恢復，閉排罐內部加熱器加熱功能使用正常，避免了砂埋的風險，同時閉排泵能夠保持高效的運行。本次在線清洗閉排罐節約作業費用1萬元，同時在線清洗避免了停產半天的產量損失450 石油液體。

七、結論

1、 油井井液中的蠟質排放到閉排罐后，與固體雜質以及管道壓力容器腐蝕雜質后混合，產生復雜的蠟質綜合體，使閉排罐和閉排泵堵塞。

2、 采取在線透析方式進行閉排罐清洗方式，關鍵在于新加入的大型籃式過濾器的設計科學合理性，保證在線清洗閉排罐方案順利實施。

3、 經過在線清洗閉排罐的方案操作和實施，油田清理閉排罐雜質超過40KG，同時恢復閉排罐的功能和其他設備的使用性能，效果明顯。

參考文獻：

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