渤海A 平臺電脫進料泵泵效影響因素及優化

梁建斌，尹旭明，韓榮山，黃 嘯，賀相軍

（1.中海石油(中國)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 平臺作為高產量中心平臺，采出原油具有粘稠、油氣水分離效果不佳等特性,采用三級脫水脫氣流程,電脫水器作為最后一級脫水設備，直接影響到原油外輸含水，雙螺桿泵適用粘度范圍較廣，采用雙螺桿泵對電脫提液增壓。平臺電脫進料泵投產以來，隨著使用時間的增加，泵效出現不同程度的下降，電脫進液量波動，使得脫水效率降低。針對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 平臺原油處理系統分為兩系列，電脫入口分離器處理合格的原油經電脫進料泵輸送至電脫水器。

兩系列各設計3 臺電脫進料泵，單臺進料泵設計最大處理量為105 m3/h，每個系列電脫進料泵運行模式為2 用1 備。投產初期，進料泵滿足兩系列處理量要求。調整井不斷投產，來液量增加，進料泵2 用1 備的運行模式不再滿足需求，兩系列各新增一臺進料泵，每個系列進料泵運行模式為3 用1 備，基本滿足排量需求。

2 存在問題

平臺兩系列進料泵泵效逐年降低，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。單系列同時運行3 臺進料泵很難滿足排量需求，需4 臺進料泵同時運行，流程抗波動能力差。上游液位控制難度大，存在壓產、關斷風險。

處理量波動，整體脫水效率下降，造成原油出口含水升高，電脫水器出口水質變差。設備維護檢修困難。單臺進料泵運行工況異常時，無備用泵進行切換使用，故障泵的應急檢修時間緊迫。

3 泵效驗證

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

表1 電脫進料泵泵效驗證試驗數據

進料泵A、B 泵效最低，在運行頻率低于36 Hz 時泵基本不做功。根據泵出口壓力值判斷，進料泵A 泵效最低，其次是進料泵B 泵；進料泵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現管線完好，并且進行過壓力密封試驗，未發現跑冒滴漏，不存在漏氣現象。

吸入和壓出管道之間有直接連通：在泵正常運行情況下，關閉安全閥閥門，泵出口壓力無變化，安全閥按要求定期檢測，未出現問題，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定在20%，不存在流速太快的問題。

介質黏度高：兩系列原油物性無變化，入口分離器出口原油基本穩定在20%，溫度在80 ℃，介質粘度經過檢測基本沒變化。

泵發生氣蝕：啟泵前已對泵體進行充分排氣；運行過程中，對入口濾器排氣，入口濾器是充滿液體狀態，無氣體。

轉速太低：電脫進料泵最高運行頻率為50 Hz，運行電壓穩定，經測試轉速，符合泵的設計參數。

密封泄漏：泵的機械密封無滲漏現象。

5 泵效優化提升[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速n、壓力P 以及黏度v 。

5.1.1 轉速影響

螺桿泵在工作時，兩螺桿及襯套之間形成密封腔，螺桿每轉動一周便由進口向出口移出一個密封腔，即一個密封腔的體積的液體被排出去。理想狀態，泵內部無泄漏，泵的流量與轉速成正比。即：Qth=n×q。其中n 是轉速；q 是理論排量，即泵每轉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。對不同型線和結構，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，泄漏量與介質黏度有一定比例關系。

5.2 泵效優化提升措施

5.2.1 調整原油黏度至泵的最佳運動黏度

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行優化。委托專業機構進行泵入口油樣粘溫曲線檢測，從檢測數據得知，降低含水和提高溫度可以有效改變原油黏度，調整工作方法，找到泵的最佳適用運動黏度。

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

調整電脫入口分離器堰管，降低混合室水界面，調整后跟蹤油水界面情況與出口水質情況，加強對罐底部沉積污油泥排放頻率，調整增加進液停留時間，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）。

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

實驗表明，打開一二級分離器底部連通閥并調整設定值，提高流程處理溫度，下放二級分離器的堰管閥等措施對流程做出的優化調整，使得泵效有較大提升，正常產液模式下，兩系列電脫進料泵由4 臺運轉需間歇性3 臺運行，分離器處于正常液位且流程運行平穩，原油含水及污水水質處于良好狀態。

5.2.2 更換泵效嚴重損失的雙螺桿泵

由泵效驗證試驗可知，泵效下降最為嚴重的是A/B 泵，更換了A 泵泵頭。對更換的A 泵進行泵效試驗，泵出口壓力和電流均高于其他各泵，一系列由間歇性4 臺運行轉為3 臺運轉，證明更換的泵頭效率較高，有效提高了輸送能力。對更換下來的泵頭進行各項技術參數測試，發現螺桿之間、螺桿和螺桿套之間間隙遠超設計值，造成泵效嚴重下降。

6 結論

渤海A 平臺的電脫進料泵自投產以來，隨著使用時間的不斷增加，泵效出現不同程度的下降。針對泵效下降的問題探究分析，通過泵效驗證試驗找出影響因素，進行深入的可行性研究，采取調整原油黏度至雙螺桿泵的最佳運動黏度以及更換泵效嚴重損失的雙螺桿泵的兩種方法，有效提高進料泵的泵效，提升脫水能力，降低外輸原油含水，為后續平臺雙螺桿泵的科學使用及故障判斷提供了參考。