某FPSO 生產分離器擴容改造及效果分析

康俊偉，劉哲，孫磊，謝濤，王玉龍

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057)

1 概述

某FPSO(浮式儲油卸油裝置)工藝處理流程分為輕質、中質原油兩個處理系統，兩個系統的含水原油分別經過各自的處理流程后，再混合在一起，共同通過原油冷卻器降溫后，穩定原油進入儲油系統儲存、外輸。隨著油田合并運營的開展，輕質系統液量大幅增加，原輕質系統處理工藝流程為輕質來液經過原油加熱器，進輕質一級生產分離器進行三相分離，后加熱后經過輕質二級生產分離器進行氣液兩相分離。分離后的原油經冷卻后下艙存儲已經不滿足處理量的要求，需要對系統進行擴容改造。對輕質二級生產分離器進行內部結構改造，使其實現油氣水三相分離功能。以及對輕質二級生產分離器進行外部流程改造，實現與輕質一級生產分離器并聯運行，增加系統處理量，以解決處理量增加、系統不滿足要求的問題。

2 結構原理及工藝流程介紹

2.1 輕質二級分離器原理

該分離器的主要作用是進行原油穩定脫氣。原油首先進入重力沉降室進行沉降分離，分離出的含油污水(小于1 500 mg/L)通過水包進入水工藝處理系統，分離出的油通過堰板進入油室，含水(體積小于0.2%)原油進入原油輸送泵，脫除的氣體則進入火炬放空系統燒掉。

2.2 系統改造前生產工藝流程

某FPSO 裝置作為海上終端分兩個系統即輕質和中質系統：輕質系統收集處理A 海管和B 海管的油氣水混合物；中質系統收集處理C 海管的油氣水氣混合物。兩個系統分別處理：輕質系統來液經過新增加熱器后進輕質一級分離器進行三相分離，分離后的油氣混合液經過加熱后進入輕質二級分離器進行氣液兩相分離，合格原油經過原油輸送泵，輸送到與中質系統混合下艙儲存。中質系統的C 海管接收三個中質平臺的混合物輸送到FPSO 裝置處理，處理系統流程為上岸混合液進入中質一級分離器進行三相分離。分離后的油氣混合液進入中質二級分離器，進行油氣兩相分離。合格的原油經過電脫供給泵，進入電脫水器，進一步脫水后，與輕質系統混合下艙存儲。目前串聯生產工況下，輕質系統各分離器滿足處理要求，隨著油田合并生產，將有新油田接入FPSO 進行處理。接入后輕質系統串聯生產，將要面臨超過輕質一級分離器的最大額定處理量的問題，需要對輕二分進行內部結構和外部流程改造，以滿足處理量的要求。現場分離器改造前的處理量如表1 所示。

表1 現場分離器改造前的處理量 單位：m3/h

2.3 輕質系統并聯改造后生產流程

輕質系統上岸原油經過輕質新增加熱器后，分別進入輕質一級分離器、輕質二級分離器(改一分功能)進行油氣水分離三相分離。分離后的油氣混合液，進入中質二級分離器進行油氣兩相分離，分離后的原油經過電脫供給泵(或原油輸送泵)，進入電脫水器進一步脫水后，直接下艙存儲。系統改造后工藝流程如圖1所示以及改造后分離器串并聯處理量如表2 所示。

圖1 系統改造后工藝流程簡圖

表2 分離器改造后處理量數據 單位：m3/h

3 輕二分內部結構及外部流程改造過程

3.1 輕二分外部流程改造過程

對油相出口管線改造，實現輕二分在串并聯生產工況流程切換，利用輕二分油出口原舊管線，在水平管段設置SDV 組合，新增加三通到控制閥并增加隔離球閥，實現變一分后油腔控制；對輕二分水相出口管線改造，輕二分變一分后，水處理增加，對輕二分水包出口管線進行擴容改造，管線尺寸由原來的4″增加到8″，新增加到新舊氣浮管線，保證水處理能力；對輕二分氣相出口管線進行改造，在輕二分原有放空管線控制閥后新增加隔離閥，新增加去前滌氣罐隔離球閥和SDV，保障輕二分在功能轉變后氣出口滿足要求。

3.2 輕二分內部結構改造過程

輕質二級分離器功能由原來的主要脫氣變更為脫氣及油水分離，需要對內部結構進行升級改造：首先為保證在分離器內沉降室的油水分離具有足夠的停留時間，油腔堰板高度由原先的1 200 mm 調整為2 200 mm，上部的防波板高度調整為2 300 mm。其次在氣出口加裝捕霧器，保證堰板抬高而氣相空間被壓縮的情況下，滿足氣中脫液指標，輕二分改一分后水處理量增加，對水出口防渦罩作相應調整，保證水出口合格。最后在入口管線加裝入口內件，以便導流、消除入口擾動，實現預脫氣功能。圖2 為分離器內部結構改造后的實物。

圖2 改造后實物圖

4 改造過程遇到的問題及解決方法

(1)輕二分并聯生產后，可能會出現電脫供給泵超過額定處理量，需對電脫泵和輸送泵進行流程改造，實現6 臺泵串并聯生產。改造過程中協調在輸送泵C 泵入口管線尾端新增加中二分來液的進口，主管線閥門變徑接入系統，中二分出口至電脫泵入口管線，位于甲板下方管線末端管線，新建1 條管線至原油輸送泵C 入口。在輸送泵出口管線流量計下游管線焊接三通，新建一條管線到中質原油加熱器入口。實現3 臺電脫供給泵和3 臺原油輸送泵并聯生產，可以實現互為備用泵。

(2)輕質二級分離器內部腐蝕及填料損壞。輕質二級分離器內部改造過程中，發現輕質二級分離器內部腐蝕，利用改造過程對內部進行噴砂防腐以及對損壞填料進行更換。并在輕二分內部增加波紋板，增加氣液的接觸面，保證氣液分離。

(3)輕質二級分離器改一級分離器后，液處理量增加，水量增加。原輕質二級分離器為氣液分離，主要進行脫氣，功能發生改變后為保證實現較好的三相分離指標，并聯生產時應控制其最大液體處理量，油水量宜控制在5 000 m3/d 以下，氣體量宜控制在30 000 m3/d 以下，在水出口增加兩路管線去新舊氣浮，保證輕質二級分離器水路滿足處理要求。

5 系統運行調試

2022 年8 月22 日開始對輕質系統進行并聯生產調試，輕質二級生產分離器轉變為一級生產分離器，實現一級生產分離器功能，即輕二分并聯生產。通過分離器處理結果，進行數據分析，其生產情況如下如表3 所示。

表3 輕二分并聯生產功能測試

從測試情況看，輕二分從8 月22 日開始并聯生產測試，其進液量從60 m3/h 逐漸提高至200 m3/h，達到要求生產處理量，控制在5 000 m3/h 左右的生產工況下，輕二分變輕一分功能，分離出水含油量最大值為80 mg/L，油路出口含水3%左右，滿足油氣水處理要求。由此可見，輕二分并聯改造成功，滿足油田目前生產處理工藝要求。

6 改造效果及運行評價

(1)輕二分并聯改造可以實現輕質二級分離器可以作為輕質一級分離器的備用罐，輕質一級分離器可以實現不停產在線開罐檢修作業。

(2)實現整個油田擴大處理量。通過中輕質聯通閥聯通生產，將中輕質系統互聯，可以實現高液量系統進入低液量系統生產，保障整個油田的滾動開發。

(3)臥式兩相分離器變三相分離器的改造難于在生產實際中嘗試，本文對其改造進行的探討和應用，為后期海上油氣田開發提供了可借鑒的經驗。

(4)原油輸送泵與電脫泵并聯使用，改造過程中僅增添了部分管線和加裝了少量閥門。增加原油輸送泵的設備利用率，減輕電脫泵的運行負荷，減少對中質系統上下游進行過多改造，可實現系統獨立串并聯使用，避免因泵損壞導致停產干擾造成產量損失，滿足現生產工藝要求，節約了人工成本和新設備采購費用，設備費用節約成本20 余萬元，產能得到保障的同時在成本控制方面也得到控制。

(5) 實現輕質二級分離器可以和輕質一級分離器并聯投用，增加輕質系統處理量。其2022 年8 月20 日輕質系統測試日產液量4 074 m3/d，產氣量393 264 074 m3/d，產水量3 780 m3/d，產油量5 075 m3/d，滿足一二級生產分離器處理負荷。新油田2022 年9 月7 日接入FPSO 進行油氣水處理，其新接入油田測試日產液量8 263 m3/d，產氣量35 700 m3/d，產水量5 400 m3/d，產油量2 863 m3/d，新油田接入后FPSO日處理量達到液量12 967 m3/d，氣量75 062 m3/d，水量9 180 m3/d，油量3 788 m3/d，通過并聯測試運行情況以及分離器串并運行負荷分析。輕質二級分離器改一分功能進行油氣處理，即輕質系統并聯生產，其系統處理量以及處理效果滿足處理要求。