海上井口采油平臺(tái)閉排系統(tǒng)運(yùn)行與實(shí)踐

摘要：油田產(chǎn)能釋放項(xiàng)目中增加一套緊湊型脫水裝置，是為了解決海管輸送能力與換大泵提液增產(chǎn)。閉排系統(tǒng)作為整套生產(chǎn)工藝處理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，如何解決閉排系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，便之平穩(wěn)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是直接影響脫水系統(tǒng)及油田生產(chǎn)時(shí)效的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：脫水系統(tǒng);閉排系統(tǒng);故障處理;沖砂管;水力旋流器擴(kuò)容

一、現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

油田的井口平臺(tái)產(chǎn)能釋放項(xiàng)目中脫水系統(tǒng)，是一套采用管柱狀旋流氣液分離器、三級(jí)水力旋流器分離技術(shù)與加氣浮選裝置進(jìn)行脫油的工藝處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)水合格排放。其中二、三級(jí)水力旋流器與加氣浮選處理后的含油污水連續(xù)進(jìn)入閉排罐，經(jīng)閉排泵外輸。因井口平臺(tái)閉排系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)與后期生產(chǎn)情況匹配存在一定問(wèn)題，再加上閉排泵的效率問(wèn)題，自產(chǎn)能釋放項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，閉排系統(tǒng)的各種問(wèn)題一直困擾現(xiàn)場(chǎng)，主要有以下幾點(diǎn)：

1.系統(tǒng)原因：井口平臺(tái)閉排系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)與現(xiàn)在生產(chǎn)情況不匹配的問(wèn)題。平臺(tái)閉排系統(tǒng)并沒有考慮到以后新增項(xiàng)目接入，閉排罐容積設(shè)計(jì)比較小，只有6.5方，除去高、低液位與泵的安裝等因素，實(shí)際可以操作的空間比較小。隨著上、下游油田的不斷開發(fā)與換大泵提液增產(chǎn)，海管輸送鏈路壓力迅速上漲，海管運(yùn)行壓力已經(jīng)接近設(shè)計(jì)操作壓力的臨界值，操作壓力空間非常小。

2.閉排泵的原因：脫水系統(tǒng)投用后，閉排泵運(yùn)行方式從原來(lái)間隙運(yùn)行改為連續(xù)運(yùn)行。新閉排泵選型不匹配，以水介質(zhì)為對(duì)象的設(shè)計(jì)導(dǎo)向在海管高背壓、輕質(zhì)低密度原油、高溫度等環(huán)境下效率也不理想。另泵的汽蝕余量，泵的故障率很高。

3.生產(chǎn)狀態(tài)變化：經(jīng)過(guò)多少提泵提液后，海管壓力大幅度增加，脫水系統(tǒng)的處理量已經(jīng)接近設(shè)計(jì)最大值，處理效果變差，進(jìn)入閉排罐的含油量成倍增加，閉排泵運(yùn)行不穩(wěn)定。

二、深入發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

隨著生產(chǎn)進(jìn)行，閉排系統(tǒng)的問(wèn)題越來(lái)越突出。因維修作業(yè)退出脫水系統(tǒng)后，再次投用時(shí)，需要降低閉排罐液位，作為啟動(dòng)緩沖空間，達(dá)到更好的脫水處理效果。總結(jié)以往投用脫水與閉排系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面開展論述與分析：

1.閉排罐中的油水混合物比例發(fā)生變化。閉排泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間從閉排罐取混合液樣，油水混合比例小，泵吸入大量的生產(chǎn)水并“混合”著少量的原油一起外輸，這樣的情況適合閉排泵運(yùn)行的工況;但是在維修期間長(zhǎng)時(shí)間靜置，油水分離，密度較輕的原油，在實(shí)際環(huán)境下，離心閉排泵效率非常差。通過(guò)取樣對(duì)比、分析閉排泵出口壓力曲線、電流曲線可以得出，隨著閉排罐中液體油的比率上升，離心泵效率大幅度下降，最終欠載或是壓力低停泵。

2.閉排泵前置濾器清洗后只使用了幾天后，就發(fā)現(xiàn)前置濾器有較多雜質(zhì)，經(jīng)對(duì)雜質(zhì)分析判斷，雜質(zhì)來(lái)源是修井作業(yè)時(shí)與作業(yè)后地層返排導(dǎo)致，濾器堵塞后，閉排泵效能必然受影響。

3.生產(chǎn)井換大泵增產(chǎn)后，脫水系統(tǒng)的處理量已經(jīng)接近設(shè)計(jì)臨界值，一級(jí)油水分離旋流器處理能力超標(biāo)，油水分離效果變差，水出口含油比較以前大幅度上升。經(jīng)二、三級(jí)水力旋流器進(jìn)入閉排罐的含油量也大幅度增加，最終閉排罐內(nèi)積累大量輕質(zhì)原油。在當(dāng)前生產(chǎn)工況下，離心閉排泵外輸輕質(zhì)原油，效率非常差。

4.生產(chǎn)水結(jié)垢的問(wèn)題，在清洗閉排泵前置濾器時(shí)發(fā)現(xiàn)有明顯的結(jié)垢現(xiàn)象。之前對(duì)閉排泵的拆檢泵作業(yè)，在葉輪中也發(fā)現(xiàn)了結(jié)垢現(xiàn)象。生產(chǎn)水在泵內(nèi)部結(jié)垢，導(dǎo)致葉輪流道變窄，加上磨損導(dǎo)致的口環(huán)間隙變大，最終導(dǎo)致泵效會(huì)逐漸下降，泵的出口壓力下降。

三、解決方案

通過(guò)對(duì)運(yùn)行環(huán)境、生產(chǎn)工況及遇到的各種情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與摸索，現(xiàn)場(chǎng)開展了以下措施，調(diào)整或是優(yōu)化各種運(yùn)行條件，使閉排系統(tǒng)正常、平穩(wěn)、高效運(yùn)行。

1.對(duì)閉排罐進(jìn)行清罐作業(yè)。主要目的是清除罐內(nèi)積存的雜質(zhì)與油，解決閉排泵進(jìn)口濾器堵塞的問(wèn)題與閉排泵運(yùn)行壓力異常的問(wèn)題。

2.對(duì)閉排罐沖砂管進(jìn)行改造。為了盡量滿足閉排泵有必要的汽蝕余量，需要抬高閉排罐運(yùn)行液位，高液位必然會(huì)導(dǎo)致閉排罐內(nèi)油水混合物產(chǎn)生分離，油水嚴(yán)重分層，水被抽走，原油大量積存在罐的上部份。通過(guò)把沖砂管抬高80-90厘米，通過(guò)從沖砂管取樣，檢查罐內(nèi)存積油情況，并排放聚集罐上部的原油，以保證閉排泵的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.對(duì)脫水系統(tǒng)進(jìn)行清洗。脫水系統(tǒng)投用后，不能在線進(jìn)行清洗與維修，只有油田停產(chǎn)大修或是退出脫水系統(tǒng)時(shí)，才能對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行清洗。經(jīng)過(guò)對(duì)水力旋流管與容器內(nèi)進(jìn)行清洗，疏通了部份堵塞旋流管與清除容器積存的油泥，恢復(fù)水力旋流器處理效果。

4.油水分離旋流器處理量擴(kuò)容。在脫水系統(tǒng)投產(chǎn)初期，因油田產(chǎn)能配產(chǎn)與脫水系統(tǒng)處理量的原因，油水分離旋流器裝有14根水力旋管盲管，在清洗作業(yè)后，更換了這14根盲管，進(jìn)行處理量的擴(kuò)容，改善了處理效果，從設(shè)備上改變大量原油進(jìn)入閉排罐的問(wèn)題。

5.加注阻垢劑。針對(duì)生產(chǎn)水結(jié)垢的問(wèn)題，在脫水系統(tǒng)進(jìn)行阻垢劑加注，降低、減緩水垢生成對(duì)泵及管線的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，阻垢劑在脫水系統(tǒng)水出口注入比在進(jìn)入脫水系統(tǒng)前注入更加有效，并減少原油對(duì)阻垢劑的影響。

6.控制產(chǎn)量。嚴(yán)格控制總產(chǎn)液量，優(yōu)化各井配產(chǎn)結(jié)構(gòu)，使各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi)，使生產(chǎn)做到穩(wěn)定、高效。

7.減少閉排罐內(nèi)液體產(chǎn)生靜置分離改造（設(shè)想）。改造脫水系統(tǒng)進(jìn)入閉排罐的管線，在罐內(nèi)入口處加長(zhǎng)引至罐出口上方20公分處，使進(jìn)入閉排罐內(nèi)含油約0.2%的生產(chǎn)水在不分離情況下，就被閉排泵吸入并外輸，最大限度降低生產(chǎn)水在閉排罐內(nèi)油水靜置分離，同時(shí)又不影響泵效。

8.閉排罐出口與閉排泵之間增加1臺(tái)管道泵，增加閉排泵進(jìn)口壓力，解決閉排泵廠家技術(shù)文件中，現(xiàn)場(chǎng)需要提供必須汽蝕余量為1米的問(wèn)題。針對(duì)高溫對(duì)閉排泵機(jī)械性能的影響，提出增加冷卻器，對(duì)進(jìn)入閉排的液體進(jìn)行降溫，降低閉排泵零件的磨損，節(jié)約維修成本。

四、效果評(píng)價(jià)

經(jīng)改造施工作業(yè)、調(diào)試、投用，證明了上述問(wèn)題分析與作業(yè)實(shí)踐在海上井口采油平臺(tái)收到良好的效果。對(duì)類似海上井口采油平臺(tái)，后期以增加緊湊式脫水系統(tǒng)作為產(chǎn)能釋放措施，在解決閉排系統(tǒng)運(yùn)行中的遇到類似問(wèn)題，有成熟可行的指導(dǎo)方案與借鑒意義。

作者簡(jiǎn)介：梁云，1980-5-25，男，漢，廣東茂名，中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，采油工程中級(jí)工程師，采油工藝