淺談某海上油田熱油系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及改進意見

丁海蛟，王文鑫，尉洪超，張鴻文

（中海(中國)有限公司秦皇島32-6 作業(yè)公司，天津 300459）

某海上油田熱油系統(tǒng)穩(wěn)定運轉是保證油田穩(wěn)產和增產的重要基礎設施，由于受設備老化以及復雜工況影響，熱油系統(tǒng)開始出現(xiàn)故障和潛在風險。因此，急需對世紀號熱油系統(tǒng)進行系統(tǒng)性的分析和整改，從而保證油田正常生產。

1 世紀號熱油系統(tǒng)工況

某海上油田熱油系統(tǒng)主要用戶為原油處理流程加熱器，分別為H-101A/B(V-102A 罐內加熱器)、H-101C/D(V-102B罐內加熱器)和H-102A/B/C/D，其額定功率合計27800KW，占主要熱用戶總額定功率的86.3%（27800/32200）。故在此只針對H-101 A/B/C/D、H-102 A/B/C/D 進行分析。

現(xiàn)場數據表明：熱化學處理器V-102A/B 內部加熱器H-101 熱油進出口溫差僅為5℃，加熱器換熱效果極差，不能達到設計操作溫度，不滿足操作需求。由于V-102A/B 罐體連續(xù)多年運行，可能由于罐內泥沙、原油結焦、腐蝕等因素影響，導致罐內加熱器（H-101A/B&H-101C/D）熱油盤管內外壁結垢，從而導致?lián)Q熱效率下降，罐內原油不能被加熱至設定溫度，影響油水分離效果，并增加加熱器H-102 熱負荷壓力。

電脫前原油加熱器H-102A/B/C/D，必須在所有鍋爐全部運行情況下才能達到現(xiàn)場需求操作溫度，單臺鍋爐停爐其原油出口溫度下降明顯。其原因主要在于：首先，前程H-101 加熱器加熱效果差，導致H-102 入口溫度較低，為了滿足出口加熱溫度需求，其需求熱負荷增大；其次，該換熱器為管殼式換熱器，2014 年抽芯作業(yè)時發(fā)現(xiàn)盤管結垢嚴重，截至目前，該加熱器6 年未抽芯清潔，可能原油在殼程受熱容易結垢堵塞管程縫隙，導致熱傳導能力有所下降。

現(xiàn)場實際操作說明：為了滿足現(xiàn)場工藝流程，設施操作人員提高鍋爐（包括余熱爐）熱油出口溫度以提高系統(tǒng)熱油供熱溫度，觀察發(fā)現(xiàn)，隨著鍋爐出口設定溫度提高，其系統(tǒng)回油溫度隨之升高，而鍋爐和余熱爐進出口溫差并未發(fā)生明顯變化，由此看出，熱油系統(tǒng)熱能并未有效傳導至熱用戶。

綜上，目前由于主要熱用戶H-101/H-102 換熱效果較差，在目前工況下，為了滿足原油加熱溫度，需保持4 臺鍋爐全部運行且提高熱油系統(tǒng)運行溫度（目前正常運行熱油出口溫度為200℃），以提高熱油與被加熱介質溫差和熱油流量來提高H-101/H-102 熱傳導效率。

2 目前熱油系統(tǒng)存在的問題

（1）鍋爐出口溫度設定太高，存在較大安全隱患。據相關資料表明，燃料鍋爐長時間高溫使用容易造成鍋爐盤管和后煙墻（節(jié)能器）損壞。例如，某海上合資運營油田，2014 年前鍋爐多年無檢驗，后期年檢時發(fā)現(xiàn)3#鍋爐長期高溫運行（熱油出口設定值195℃）造成加熱盤管起鼓變形爆裂。某海上油田2#鍋爐長期高溫運行（熱油出口設定值195℃），加上加熱盤管有積碳，僅使用一年多時間，2019年檢驗時發(fā)現(xiàn)后煙墻（節(jié)能器）起鼓變形，現(xiàn)已降溫使用。

目前，該油田3 臺鍋爐出口設定值均在195℃以上，長期高溫運行存在運行風險。

（2）3 臺燃料鍋爐加熱盤管均存在不同程度磨損。對3臺鍋爐檢驗狀況對比分析：①2018 年檢測人員未發(fā)現(xiàn)加熱盤管腐蝕和磨損；②2019 年檢測人員發(fā)現(xiàn)1#、2#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管有腐蝕和磨損；③2020 年檢測人員發(fā)現(xiàn)1#、2#、3#鍋爐加熱盤管與盤管支撐管均有不同程度腐蝕和磨損。其中，1#鍋爐盤管磨損嚴重處厚度僅為3.09mm（原始厚度為4mm，允許腐蝕余量是1mm），該處已接近腐蝕余量極限，存在運行安全風險。

目前鍋爐存在較大安全風險，急需降低運行溫度，并定期進爐內檢查。現(xiàn)在3 臺燃料鍋爐取證周期由原來一年改為半年。

（3）4 臺鍋爐須長時間同時運行。目前無備用爐，鍋爐停爐保養(yǎng)受限且一旦鍋爐故障則嚴重影響現(xiàn)場生產。比如，在透平年檢停一臺余熱爐的情況下，需要停除了H101 和H102 之外的所有工藝加熱用戶(工藝艙加熱和NB 下艙加熱都需要關閉)，而且需要將鍋爐出口熱油溫度調至202℃，才能滿足原油處理流程的用熱需要。

（4）現(xiàn)場部分熱油管線腐蝕嚴重且無獨立隔離閥門，一旦發(fā)生泄漏隔離影響范圍大且存在熱油大量泄漏安全隱患。另外，熱用戶多年未做檢查，其腐蝕結垢情況未知，一旦加熱器內部盤管破損會發(fā)生熱油與介質互竄。可能導致高溫熱油進入用戶發(fā)生火災危險，熱油大量泄漏導致系統(tǒng)關停及熱油浪費，以及介質竄入熱油系統(tǒng)發(fā)生熱油污染及火災風險。

（5）鍋爐控制系統(tǒng)老化嚴重，經常出現(xiàn)故障停爐。控制系統(tǒng)關鍵備件火焰控制器，其顯示屏已經全部故障，無法正常顯示控制數據；原型號備件已經停產，新型號備件無法直接使用，使用需要對控制系統(tǒng)進行升級改造。

3 針對熱油運行現(xiàn)狀改進建議

基于該平臺熱油系統(tǒng)工況出現(xiàn)的問題，結合現(xiàn)場實際案例情況，給出整改意見如下：

（1）在滿足熱負荷需求條件下盡量降低熱油系統(tǒng)運行溫度。目前系統(tǒng)熱負荷不是很高，但是，熱油出口溫度一直維持在196～202℃。在滿足熱負荷需求條件下盡量降低熱油系統(tǒng)運行溫度，以防止對鍋爐盤管磨損、鍋爐結構破損變形、熱油氧化變質、熱油泄漏火災、熱用戶換熱面結焦結垢等惡性影響。

（2）對H-101A/B/C/D 加熱盤管外部除垢、內部竄洗，提升換熱效率。此外，建議同步進行H-101A/B/C/D 腐蝕檢測及盤管測厚試壓，根據檢測結果采取相應恢復措施。此項工作，所屬專業(yè)已經列入下一年停產檢修計劃。

（3）對H-102A/B/C/D 加熱盤管抽芯外部除垢、內部竄洗清潔。此外，建議同步進行腐蝕檢測及打壓測試，建立定期清洗檢查制度。

（4）更換尾部擋煙墻密封繩，防止煙氣短路，提升鍋爐熱效率。

（5）對鍋爐控制系統(tǒng)升級改造，提升鍋爐運行監(jiān)控、檢測、安全保護功能。提升精細化管理程度，保障熱油系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行。

（6）加強熱油管線腐蝕檢測，并增加熱油系統(tǒng)隔離閥門。

（7）對2#、3#鍋爐進行盤管竄洗。1#鍋爐在2017 年已完成竄洗。1#～3#已完成爐膛清灰，建議每5 年對所有鍋爐進行清灰、盤管竄洗、配風優(yōu)化調節(jié)，提升其熱功率、熱效率。

（8）視情擇機對3 臺燃氣鍋爐進行逐步更換。目前，鍋爐加熱盤管磨損處修復難度大，為了運行安全檢驗取證周期由一年縮短為半年，2020 年兩次半年檢未發(fā)現(xiàn)繼續(xù)加劇磨損趨勢。后期繼續(xù)保持關注，如果磨損加劇至腐蝕余量極限，則需要更換新鍋爐，目前，在用鍋爐干重44T（盤管容積10m3，實重約60T 左右），海上吊車不滿足吊裝需求，需要外部浮吊配合吊裝。

（9）提升鍋爐熱油循環(huán)泵的保護功能。熱油循環(huán)泵作為熱油系統(tǒng)的關鍵設備，目前只有進口、出口壓力保護和電機過載、短路保護，保護監(jiān)測相對較弱。建議2021 年優(yōu)化循環(huán)泵監(jiān)測保護，增加安裝溫度或振動檢測，實現(xiàn)對循環(huán)泵狀態(tài)的有效監(jiān)測。