渤海A 平臺(tái)電脫進(jìn)料泵泵效影響因素及優(yōu)化

梁建斌，尹旭明，韓榮山，黃 嘯，賀相軍

（1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300459；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

0 引言

A 平臺(tái)作為高產(chǎn)量中心平臺(tái)，采出原油具有粘稠、油氣水分離效果不佳等特性,采用三級(jí)脫水脫氣流程,電脫水器作為最后一級(jí)脫水設(shè)備，直接影響到原油外輸含水，雙螺桿泵適用粘度范圍較廣，采用雙螺桿泵對(duì)電脫提液增壓。平臺(tái)電脫進(jìn)料泵投產(chǎn)以來，隨著使用時(shí)間的增加，泵效出現(xiàn)不同程度的下降，電脫進(jìn)液量波動(dòng)，使得脫水效率降低。針對(duì)泵效下降的問題探究分析，采取可行性的措施和合理化改造建議。

1 流程概況

渤海A 平臺(tái)原油處理系統(tǒng)分為兩系列，電脫入口分離器處理合格的原油經(jīng)電脫進(jìn)料泵輸送至電脫水器。

兩系列各設(shè)計(jì)3 臺(tái)電脫進(jìn)料泵，單臺(tái)進(jìn)料泵設(shè)計(jì)最大處理量為105 m3/h，每個(gè)系列電脫進(jìn)料泵運(yùn)行模式為2 用1 備。投產(chǎn)初期，進(jìn)料泵滿足兩系列處理量要求。調(diào)整井不斷投產(chǎn)，來液量增加，進(jìn)料泵2 用1 備的運(yùn)行模式不再滿足需求，兩系列各新增一臺(tái)進(jìn)料泵，每個(gè)系列進(jìn)料泵運(yùn)行模式為3 用1 備，基本滿足排量需求。

2 存在問題

平臺(tái)兩系列進(jìn)料泵泵效逐年降低，目前兩系列電脫入口分離器油相出口液量分別約138 m3/h 和110 m3/h。單系列同時(shí)運(yùn)行3 臺(tái)進(jìn)料泵很難滿足排量需求，需4 臺(tái)進(jìn)料泵同時(shí)運(yùn)行，流程抗波動(dòng)能力差。上游液位控制難度大，存在壓產(chǎn)、關(guān)斷風(fēng)險(xiǎn)。

處理量波動(dòng)，整體脫水效率下降，造成原油出口含水升高，電脫水器出口水質(zhì)變差。設(shè)備維護(hù)檢修困難。單臺(tái)進(jìn)料泵運(yùn)行工況異常時(shí)，無備用泵進(jìn)行切換使用，故障泵的應(yīng)急檢修時(shí)間緊迫。

3 泵效驗(yàn)證

針對(duì)雙螺桿泵排量不夠的問題，進(jìn)行了泵效驗(yàn)證試驗(yàn)[1]。以最低頻率開始進(jìn)行試驗(yàn)，在每個(gè)頻率下逐步緩慢下調(diào)泵出口閥開度，觀察泵的出口壓力、電流情況，見表1。

表1 電脫進(jìn)料泵泵效驗(yàn)證試驗(yàn)數(shù)據(jù)

進(jìn)料泵A、B 泵效最低，在運(yùn)行頻率低于36 Hz 時(shí)泵基本不做功。根據(jù)泵出口壓力值判斷，進(jìn)料泵A 泵效最低，其次是進(jìn)料泵B 泵；進(jìn)料泵C、D、E、G、H 泵效好于A、B 泵。

4 泵效影響因素排查[2]

泵入口管道漏氣：排查入口至入口分離器油相流程發(fā)現(xiàn)管線完好，并且進(jìn)行過壓力密封試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏，不存在漏氣現(xiàn)象。

吸入和壓出管道之間有直接連通：在泵正常運(yùn)行情況下，關(guān)閉安全閥閥門，泵出口壓力無變化，安全閥按要求定期檢測(cè)，未出現(xiàn)問題，安全閥功能完好，吸入和壓出管道之間無直接連通。

不滿足吸入條件：流速太快，對(duì)比原油處理量，后期兩系列原油處理量低于前期，電脫入口分離器出口原油含水穩(wěn)定在20%，不存在流速太快的問題。

介質(zhì)黏度高：兩系列原油物性無變化，入口分離器出口原油基本穩(wěn)定在20%，溫度在80 ℃，介質(zhì)粘度經(jīng)過檢測(cè)基本沒變化。

泵發(fā)生氣蝕：?jiǎn)⒈们耙褜?duì)泵體進(jìn)行充分排氣；運(yùn)行過程中，對(duì)入口濾器排氣，入口濾器是充滿液體狀態(tài)，無氣體。

轉(zhuǎn)速太低：電脫進(jìn)料泵最高運(yùn)行頻率為50 Hz，運(yùn)行電壓穩(wěn)定，經(jīng)測(cè)試轉(zhuǎn)速，符合泵的設(shè)計(jì)參數(shù)。

密封泄漏：泵的機(jī)械密封無滲漏現(xiàn)象。

5 泵效優(yōu)化提升[3]

5.1 雙螺桿泵流量Q 影響因素

影響雙螺桿泵流量因素主要有轉(zhuǎn)速n、壓力P 以及黏度v 。

5.1.1 轉(zhuǎn)速影響

螺桿泵在工作時(shí)，兩螺桿及襯套之間形成密封腔，螺桿每轉(zhuǎn)動(dòng)一周便由進(jìn)口向出口移出一個(gè)密封腔，即一個(gè)密封腔的體積的液體被排出去。理想狀態(tài)，泵內(nèi)部無泄漏，泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比。即：Qth=n×q。其中n 是轉(zhuǎn)速；q 是理論排量，即泵每轉(zhuǎn)一周所排出的液體體積；Qth是理論流量。

5.1.2 壓力影響

雙螺桿泵工作過程中，其內(nèi)部存在泄漏，也稱滑移量。由于密封腔有一定的間隙，密封腔前、后存在壓差ΔP，有一部分液體回流存在泄漏，泄漏量用ΔQ 表示，則Q=Qth-ΔQ，隨著密封腔前、后壓差ΔP 升高，泄漏量ΔQ 逐漸增大。對(duì)不同型線和結(jié)構(gòu)，影響大小也各不相同。

5.1.3 黏度影響

將清水和粘稠漿糊以相同的體積從漏斗式的容器中泄漏出去。水比漿糊要泄漏得快。對(duì)于雙螺桿泵，黏度大流體比黏度小的泄漏要小，泄漏量與介質(zhì)黏度有一定比例關(guān)系。

5.2 泵效優(yōu)化提升措施

5.2.1 調(diào)整原油黏度至泵的最佳運(yùn)動(dòng)黏度

黏度的高低主要受原油物性成分、溫度、含水的影響，物性成分沒有較大改變，主要從工藝流程溫度和含水進(jìn)行優(yōu)化。委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行泵入口油樣粘溫曲線檢測(cè)，從檢測(cè)數(shù)據(jù)得知，降低含水和提高溫度可以有效改變?cè)宛ざ龋{(diào)整工作方法，找到泵的最佳適用運(yùn)動(dòng)黏度。

調(diào)整高效分離器混合室至水室連通管，降低水室液位設(shè)定值，增加在混合區(qū)處理時(shí)間，注意混合區(qū)油水界面變化，降低高效分離器油相出口含水（31%降至29%左右）。

調(diào)整電脫入口分離器堰管，降低混合室水界面，調(diào)整后跟蹤油水界面情況與出口水質(zhì)情況，加強(qiáng)對(duì)罐底部沉積污油泥排放頻率，調(diào)整增加進(jìn)液停留時(shí)間，提升電脫入口分離器脫水效果，降低油相出口含水（20%降至18%左右）。

調(diào)整加熱器熱介質(zhì)油出口閥開度，加熱器溫度從81 ℃提至83 ℃，提升油水分離效果，溫度提升對(duì)原油黏度有減弱，減少泵出口阻力。

實(shí)驗(yàn)表明，打開一二級(jí)分離器底部連通閥并調(diào)整設(shè)定值，提高流程處理溫度，下放二級(jí)分離器的堰管閥等措施對(duì)流程做出的優(yōu)化調(diào)整，使得泵效有較大提升，正常產(chǎn)液模式下，兩系列電脫進(jìn)料泵由4 臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)需間歇性3 臺(tái)運(yùn)行，分離器處于正常液位且流程運(yùn)行平穩(wěn)，原油含水及污水水質(zhì)處于良好狀態(tài)。

5.2.2 更換泵效嚴(yán)重?fù)p失的雙螺桿泵

由泵效驗(yàn)證試驗(yàn)可知，泵效下降最為嚴(yán)重的是A/B 泵，更換了A 泵泵頭。對(duì)更換的A 泵進(jìn)行泵效試驗(yàn)，泵出口壓力和電流均高于其他各泵，一系列由間歇性4 臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)為3 臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，證明更換的泵頭效率較高，有效提高了輸送能力。對(duì)更換下來的泵頭進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)螺桿之間、螺桿和螺桿套之間間隙遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，造成泵效嚴(yán)重下降。

6 結(jié)論

渤海A 平臺(tái)的電脫進(jìn)料泵自投產(chǎn)以來，隨著使用時(shí)間的不斷增加，泵效出現(xiàn)不同程度的下降。針對(duì)泵效下降的問題探究分析，通過泵效驗(yàn)證試驗(yàn)找出影響因素，進(jìn)行深入的可行性研究，采取調(diào)整原油黏度至雙螺桿泵的最佳運(yùn)動(dòng)黏度以及更換泵效嚴(yán)重?fù)p失的雙螺桿泵的兩種方法，有效提高進(jìn)料泵的泵效，提升脫水能力，降低外輸原油含水，為后續(xù)平臺(tái)雙螺桿泵的科學(xué)使用及故障判斷提供了參考。