一種密閉油罐車卸車系統(tǒng)的研制及應(yīng)用

孫 剛，芮 暉，張志敏，張 振

（1.中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司鉆采裝備銷售公司，天津 300280；2.中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第二鉆井工程分公司，河北廊坊 065007；3.中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司石油機(jī)械廠，河北滄州 062550）

0 引言

油田傳統(tǒng)卸油過程多采用罐式車倒至卸油臺(tái)裝油口處，隨著國家對(duì)油品儲(chǔ)運(yùn)的監(jiān)管更加嚴(yán)格，且依據(jù)GB 18564.1—2019《道路運(yùn)輸液體危險(xiǎn)貨物罐式車輛第1 部分：金屬常壓罐體技術(shù)要求》，油罐車尾部罐體底部需加裝卸油緊急切斷裝置，加裝后罐車原有卸油口高度顯著降低，現(xiàn)卸油高度遠(yuǎn)低于原卸油高度，不能將油完全卸凈（圖1），且原采油廠卸油臺(tái)多為開放式，罐車尾部放油接管插入卸油臺(tái)收油口處直接排放，會(huì)有大量油氣混合物揮發(fā)，在風(fēng)力較小或無風(fēng)天氣時(shí)，空氣中油氣含量有可能達(dá)到爆炸值，可能發(fā)生卸油爆炸事故，且采取該種工藝，卸油區(qū)域內(nèi)原油滴落多，對(duì)周圍土地環(huán)境造成污染，不滿足新環(huán)保法要求，且卸油箱體積過大、占地面積多，建設(shè)成本高。為此，公司研制密閉自控原油罐車卸車撬。

圖1 新舊標(biāo)準(zhǔn)罐車卸油高度比對(duì)

1 密閉自控原油罐車卸車撬的研制與特點(diǎn)

該密閉自控原油罐車卸車撬指基于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)卸油方法和研究自動(dòng)化密閉卸油的理念，將解決傳統(tǒng)卸油方法中存在的問題作為首要處理問題進(jìn)行深入研究，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)卸油中油氣泄漏揮發(fā)問題進(jìn)行分析，研制出該套裝置，該裝置是一種將緩沖處理裝置、自卸泵、質(zhì)量流量計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、油氣回收系統(tǒng)、管匯系統(tǒng)、撬裝底座等集成一套系統(tǒng)的撬裝產(chǎn)品。該裝置高度集成，閥門、管件、控制單元等集成撬裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便。控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。應(yīng)用于原油處理站、采油廠油庫、中轉(zhuǎn)站使用的原油罐車卸車，該撬能夠?qū)佑凸捃囆碌男队透叨龋瑵M足密閉低位卸油。

經(jīng)研究分析，該裝置確定采取工藝流程為：原油罐車卸油接頭→導(dǎo)靜電卸油軟管→緩沖處理裝置→原油緩沖罐→原油卸油泵→質(zhì)量流量計(jì)→采油廠儲(chǔ)油罐。

2 卸車撬主裝置組成與特點(diǎn)

2.1 緩沖處理裝置

裝置由集成緩沖罐、過濾單元、管匯、閥件等部件構(gòu)成。該裝置遵循NB/T 47003.1—2009《鋼制焊接常壓容器》，GB/T 26114—2014《液體過濾用過濾器通用技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)制造，裝置能夠?qū)崿F(xiàn)氣、液、固三相處理；保證卸油的平穩(wěn)運(yùn)行、裝置密閉；進(jìn)出料部位設(shè)計(jì)過濾單元，過濾單元采用抽屜式，濾材采用改性纖維球及核桃殼，方便更換；緩沖罐底部設(shè)計(jì)法蘭式清污口，方便操作人員檢修打掃；設(shè)計(jì)自控液位單元，單元中液位計(jì)采取具備遠(yuǎn)傳功能的磁翻板式液位計(jì)，該液位計(jì)能夠滿足原油黏稠度高、雜質(zhì)含量高的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確測(cè)量裝置內(nèi)液位數(shù)據(jù)，并遠(yuǎn)程傳輸至變頻控制器，變頻控制器根據(jù)液位高低調(diào)整卸油泵轉(zhuǎn)速。

2.2 原油卸車泵

因各個(gè)工區(qū)運(yùn)來卸油撬的原油種類較多，故運(yùn)來原油存在黏度高、雜質(zhì)含量高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，且卸油作業(yè)過程中存在氣、液、固三相介質(zhì)，根據(jù)上述情況優(yōu)選多種泵后，卸車泵選用凸輪轉(zhuǎn)子泵，該泵采取機(jī)械密封，效率高，輸送介質(zhì)可為各種黏稠或含有顆粒物的介質(zhì)，自吸能力強(qiáng)勁，可在18 s 內(nèi)形成-8 m 的真空度，且可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間干運(yùn)轉(zhuǎn)，啟動(dòng)前無需排液和啟動(dòng)前灌液，能夠?qū)崿F(xiàn)氣、液、固三相混合輸送，可輸送各類成分復(fù)雜且黏稠度高的介質(zhì)，具備較高的能效比，其低轉(zhuǎn)速可以使腔內(nèi)形成真空封閉，從而使輸送效率提高，延長使用壽命，且耐磨損性和耐腐蝕性非常強(qiáng)。同時(shí)可在線維修，不需拆卸管線，移動(dòng)泵或電機(jī)，方便快捷；結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小；該泵與原油緩沖罐通過變頻自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)閉環(huán)控制。

2.3 質(zhì)量流量計(jì)

在油田原油開采過程中，采出原油普遍存在氣、油、水三相流混合情況，且原油成分含有多種介質(zhì)、黏度高，科里奧利流量計(jì)采用分離器方法，將氣、液兩相分離，分別測(cè)量油、水兩相流量，質(zhì)量流量計(jì)可準(zhǔn)確測(cè)量油水兩相混合物的總質(zhì)量流量，而且不需要采油廠方面再單獨(dú)進(jìn)行化驗(yàn)分析液體的含水率，質(zhì)量流量計(jì)在完成油水質(zhì)量流量計(jì)量的同時(shí)，能測(cè)得油、水兩相分別所占比例，從而獲得各站原油產(chǎn)油量，同時(shí)質(zhì)量流量計(jì)可測(cè)量包括液、氣、泥漿液等介質(zhì)，能夠滿足油田采出液成分復(fù)雜、黏稠度高的特點(diǎn)，故選用就地及遠(yuǎn)程功能的該品牌的質(zhì)量流量計(jì)，可以具備計(jì)量單車所卸原油質(zhì)量，以及油水兩相在線監(jiān)測(cè)及分析的能力。

2.4 卸油過程遠(yuǎn)程自動(dòng)控制裝置

系統(tǒng)電氣設(shè)備按GB 3836—2003《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》進(jìn)行選型。研制密閉自控原油罐車卸車撬的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制技術(shù)是設(shè)計(jì)密閉卸油裝置的特點(diǎn)，系統(tǒng)全過程采用變頻器閉環(huán)控制，可根據(jù)過濾緩沖容器中的液位計(jì)傳輸?shù)囊何桓叩妥兓盘?hào)、水含量高低及卸油進(jìn)液量大小對(duì)卸油泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié)及關(guān)停，從而調(diào)節(jié)卸油泵的排量，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行溫度，及時(shí)啟動(dòng)電伴熱加熱帶系統(tǒng)對(duì)緩沖罐、卸油泵、管匯、閥件等進(jìn)行伴熱加溫，同時(shí)系統(tǒng)監(jiān)控壓力、液位、質(zhì)量流量、水含量，能夠?qū)崿F(xiàn)異常后即時(shí)報(bào)警、過載限位保護(hù)，同時(shí)具備遠(yuǎn)傳功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸及控制，方便采油廠控制室對(duì)油品運(yùn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)該裝置也在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)人工啟動(dòng)、停止按鍵，方便現(xiàn)場(chǎng)緊急情況處理，該裝置實(shí)現(xiàn)卸油過程的自動(dòng)化、智能化，真正實(shí)現(xiàn)采油站油庫卸油工作的改進(jìn)。控制裝置操作面板如圖2 所示。

圖2 控制裝置操作面板

2.5 全密閉油氣回收裝置

傳統(tǒng)卸油過程中，卸油口、潛油泵等位置均有油氣混合物揮發(fā)，存在安全隱患，所以該裝置同時(shí)設(shè)置油氣回收裝置，裝置通過油氣回收閥、通氣閥、管匯、閥門將原油罐車、卸車撬、原油儲(chǔ)罐聯(lián)通成為一個(gè)整體，卸液過程采取密閉無泄漏技術(shù)與原油液體上方的氣相空間相聯(lián)通，從而達(dá)到油氣不外泄、外部空氣不進(jìn)入的全封閉狀態(tài)，將卸油時(shí)運(yùn)油罐車、卸油箱、儲(chǔ)油罐產(chǎn)生的油氣混合物通過可承壓專用管道及油氣回收閥回收至原油罐車內(nèi)，卸油完畢后罐車內(nèi)回收的油氣混合物運(yùn)至采油廠指定的專業(yè)油氣凈化回收裝置統(tǒng)一處理，每日可減少油氣損耗約0.4 t，既滿足了密閉卸油時(shí)的油氣回收的要求，又減少了油氣資源的浪費(fèi)。

3 卸油操作流程

油罐車停放至撬裝裝置指定位置后，卸油人員連接導(dǎo)靜電接地裝置，連接油氣回收管網(wǎng)，用密閉導(dǎo)靜電連接軟管與罐車尾部卸油口對(duì)接好，手動(dòng)打開罐車卸油閥，同時(shí)按下自控系統(tǒng)卸油按鍵，打開卸油裝置進(jìn)油閥及電動(dòng)閥，油品進(jìn)入過濾緩沖單元，過濾單元處理掉原油中的雜質(zhì)，隨后原油進(jìn)入緩沖罐，系統(tǒng)通過可遠(yuǎn)程傳輸信號(hào)液位計(jì)檢測(cè)到液位高度，當(dāng)系統(tǒng)通過液位計(jì)檢測(cè)到液位高度達(dá)到500 mm 時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)連鎖啟動(dòng)卸油泵，將物料輸送至儲(chǔ)油罐或系統(tǒng)管線，當(dāng)液位高度降至300 mm時(shí)，變頻器控制的電機(jī)停機(jī)，卸油泵停機(jī)，卸液期間同時(shí)監(jiān)控壓力、液位、質(zhì)量流量、水含量，異常時(shí)即時(shí)報(bào)警、啟動(dòng)過載限位保護(hù)，卸液完成后，變頻器停機(jī)、卸油泵停機(jī)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉閥門，卸油期間無需人工操作，卸油后拆除卸油管線、油氣回收管網(wǎng)及導(dǎo)靜電裝置。

4 結(jié)束語

密閉自控原油罐車卸車撬已在華北油田作業(yè)區(qū)域投入現(xiàn)場(chǎng)使用，歷經(jīng)近1 年近千次不同種類的油罐車在不同區(qū)域的卸車作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該設(shè)備滿足原油罐車密閉自動(dòng)控制卸油的要求，達(dá)到用戶的使用技術(shù)要求，取得試驗(yàn)成功。實(shí)踐表明，該設(shè)備能夠滿足油田野外作業(yè)的復(fù)雜氣候環(huán)境，可以有效解決油田卸油生產(chǎn)過程中存在罐車卸油口高度降低卸油不凈、卸油時(shí)油氣揮發(fā)的問題，能夠替代傳統(tǒng)卸油工藝并實(shí)現(xiàn)油氣回收，每年油氣減損約合43 萬元，同時(shí)該裝置實(shí)現(xiàn)卸油時(shí)卸油量的實(shí)時(shí)記錄、水含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸、檢測(cè)及記錄，適合在各大油田推廣使用。