论文部分内容阅读
摘 要：本文就集输站库主体设备在使用过程中发现的一些问题，对主体设备在原油处理中的适应性进行分析，评价在同种工况条件下不同设备的运行效果，为集输站库设备运行效益最大化及设备的更替选型提供依据。
关键词：设备；适应性；分析评价
中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0204-01
随着稠油开采的不断深入，原油物理性质和化学性质的不断变化，使得原油处理系统的脱水难度加大，不但增加了生产成本，而且对原油处理设备适应性要求更高，部分主体设备因原油物理和化学性质的不断变化，出现能耗大、故障率高、维修频繁、安全性降低等现象。为了保证主体设备的安全、可靠、稳定，需要对主体设备进行优化研究、分析，从而达到节约电能、蒸汽量、维修费和材料费，降低原油处理过程中的生产成本的目的。
1 集输站库主体设备存在的问题
1.1 泵存在问题
因稠油开采后期开采量下降，即使稠油泵采用最小频率进行输送，也无法连续运行，冬季易导致管线因长时间不进行循环而发生冻凝。一般多采取间歇启泵和返输的方法进行处理。
频繁启停稠油泵增大了员工的劳动强度，启泵的瞬时压力过大，有时甚至会超过外输管线的最大承受压力，造成外输管线的疲劳运行，电流骤增还有可能会造成泵的电机烧毁。因此外输管线发生穿孔渗漏事件增多，除与管线腐蚀有关，与外输管线长期高压运行外输管线也有一定关系。
1.2 插管式掺热器存在问题
插管式掺热器是将高压节流后的高温饱和蒸汽通过蒸汽喷头直接注入原油的加热装置，包括油管线、蒸汽管线和弯型喷头，高温蒸汽经历由气态变为较低温度下液态的相变过程，释放出大量的热量，对原油进行加热和掺水以达到升温和降粘的目的。
因蒸汽压力调节不当，蒸汽进入掺热管线与原油混合液接触时间较短，高温蒸汽相变不充分。有部分相变蒸汽随原油进入储油罐，导致混合液持续加温，液体汽化使储罐内液体体积膨胀，存在储罐溢油风险。
1.3 水泵存在问题
因环境保护要求，集输站库污水含油率应≥600ppm为企业处理标准，此项为绝对否定项。现场使用污水泵型年限较久，相关参数与现场实际不相符，经常需要启双泵才能满足外排需求，维修频繁材料耗损较大，且污水泵电机与变频器不匹配，使用时故障频发，存在一定的安全隐患。
2 解决方案及工艺技术先进性
2.1 稠油泵解决方案
稠油泵优化选型，需从管线输液量、原油粘度变化、使用时间、额定压力、额定流量、防爆等级、经济效益等方面进行优化选型，经过现场调查，最终确定从额定流量及经济效益着手选型，将型号为TLB-50/4.0、功率90kW稠油泵更换为型号為TLBAW-20/4.0、功率45kW稠油泵；将型号为TLB-50/2.5、功率75kW稠油泵更换为型号为TLBA-13/1.6、功率11kW稠油泵；将型号为TLB-80/1.0、功率37kW稠油泵更换为型号为TLBA-20/1.6、功率18.5kW稠油泵。
选型后的稠油泵满足了集输站库原油持续外输及转油的需求，因选型后电机功率的下降，减少了集输站库耗电量，降低了生产成本。
2.2 插管式掺热器解决方案
由于插管式掺热器设备技术老化，已无法满足正常生产的工艺要求。因此采用自动相变掺热器取代原有插管式掺热器，自动相变掺热器是一种将高压节流后的高温饱和蒸汽通过蒸汽喷头直接掺入原油的加热装置，包括掺热套管和掺热管，掺热套管装在掺热管上，在掺热管上有原油进口管和原油出口管，在掺热套管内的掺热管上有蒸汽喷头，高温蒸汽经历由气态变为较低温度下液态的相变过程，释放出大量的热量，对原油进行加热和掺水以达到升温和降粘的目的。
选型后的掺热装置提高了集输站库系统原油加热过程的安全性，相比原有的插管式掺热器加热方式，自动相变式掺热器有以下优点：
该装置采用蒸汽掺热、闭环负反馈、机械防震等成熟的加热和控制技术，选用电动调节阀、PID自整定控制仪等产品均为油田实用可靠产品，因此具有安全可靠的特点。与传统换热器换热相比，该装置具有功率大、传热效率高、适应性强，既可以实现自动控制也可在需要的情况进行手动操作，而且工艺流程简单等特点。由于STU自动相变掺热器采用整体安装方式，撬装供货的方式，大大减少了现场施工工作量。自动化程度高可以实现无人职守，降低了运行费用。与插管式掺热器相比，自动相变掺热器加热流程简单方便，管线布置合理，操作方便，切换流程更容易。
2.3 污水泵解决方案
根据现场需求，从耐腐蚀、排量、扬程、经济效益方向进行选型几个方面入手进行优化选型，将原有输油离心泵更换为化工流程泵。
选型后的污水泵满足了集输站库污水外排的需求，污水外排通过变频调节单泵运行即可满足生产需求。污水泵耐腐蚀性的提高，减少了泵的运行故障，节约了维修费与材料费。
3 效果评价
（1）稠油泵选型安装应用情况：选型后的稠油泵满足了集输站库持续外输以及转油的需求，由于选型后电机功率相较未选型前降低，减少了处理站耗电量。
（2）掺热装置选型安装应用情况：自动相变掺热器选型替代插管式掺热器安装后，集输站库二段进口温度控制在90℃，未出现汽液混合不均匀，蒸汽相变不充分，蒸汽进入储罐的情况。提高了原油加热过程的安全性，在集输站库生产运行中起到了积极的作用。
（3）污水泵选型安装应用情况：污水泵选型安装使用后，污水泵通过变频调节实现了单泵运行时间在23～24h，使用期间未发生过故障。
4 经济效益
稠油泵选型应用节省电量17301度/年，按0.75元/度计算，节约1.298万元；掺热装置选型应用后节约蒸汽量1760.31kg/d，按135元/t计算，年节约8.674万元；污水泵选型应用节省电量895185度/年，按0.75元/度计算，节约6.714万元。
5 结 论
集输站库设备优化减轻了员工的劳动强度；满足了集输站库原油转输、污水外排、原油升温、油水混合液回收等对设备的要求；保障了原油处理整个过程的安全性和平稳性；达到了节约电能、蒸汽量、维修费和材料费的目的，降低了原油处理过程中的生产成本，新技术的推广应用为其它油田生产单位提供宝贵经验。
参考文献
[1]杜桂宁.油气集输设备技术问答.中国石化出版社有限公司，2013.
[2]王子宗.石油化工设计手册.化学工业出版社，2015.
收稿日期：2018-3-15
关键词：设备；适应性；分析评价
中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0204-01
随着稠油开采的不断深入，原油物理性质和化学性质的不断变化，使得原油处理系统的脱水难度加大，不但增加了生产成本，而且对原油处理设备适应性要求更高，部分主体设备因原油物理和化学性质的不断变化，出现能耗大、故障率高、维修频繁、安全性降低等现象。为了保证主体设备的安全、可靠、稳定，需要对主体设备进行优化研究、分析，从而达到节约电能、蒸汽量、维修费和材料费，降低原油处理过程中的生产成本的目的。
1 集输站库主体设备存在的问题
1.1 泵存在问题
因稠油开采后期开采量下降，即使稠油泵采用最小频率进行输送，也无法连续运行，冬季易导致管线因长时间不进行循环而发生冻凝。一般多采取间歇启泵和返输的方法进行处理。
频繁启停稠油泵增大了员工的劳动强度，启泵的瞬时压力过大，有时甚至会超过外输管线的最大承受压力，造成外输管线的疲劳运行，电流骤增还有可能会造成泵的电机烧毁。因此外输管线发生穿孔渗漏事件增多，除与管线腐蚀有关，与外输管线长期高压运行外输管线也有一定关系。
1.2 插管式掺热器存在问题
插管式掺热器是将高压节流后的高温饱和蒸汽通过蒸汽喷头直接注入原油的加热装置，包括油管线、蒸汽管线和弯型喷头，高温蒸汽经历由气态变为较低温度下液态的相变过程，释放出大量的热量，对原油进行加热和掺水以达到升温和降粘的目的。
因蒸汽压力调节不当，蒸汽进入掺热管线与原油混合液接触时间较短，高温蒸汽相变不充分。有部分相变蒸汽随原油进入储油罐，导致混合液持续加温，液体汽化使储罐内液体体积膨胀，存在储罐溢油风险。
1.3 水泵存在问题
因环境保护要求，集输站库污水含油率应≥600ppm为企业处理标准，此项为绝对否定项。现场使用污水泵型年限较久，相关参数与现场实际不相符，经常需要启双泵才能满足外排需求，维修频繁材料耗损较大，且污水泵电机与变频器不匹配，使用时故障频发，存在一定的安全隐患。
2 解决方案及工艺技术先进性
2.1 稠油泵解决方案
稠油泵优化选型，需从管线输液量、原油粘度变化、使用时间、额定压力、额定流量、防爆等级、经济效益等方面进行优化选型，经过现场调查，最终确定从额定流量及经济效益着手选型，将型号为TLB-50/4.0、功率90kW稠油泵更换为型号為TLBAW-20/4.0、功率45kW稠油泵；将型号为TLB-50/2.5、功率75kW稠油泵更换为型号为TLBA-13/1.6、功率11kW稠油泵；将型号为TLB-80/1.0、功率37kW稠油泵更换为型号为TLBA-20/1.6、功率18.5kW稠油泵。
选型后的稠油泵满足了集输站库原油持续外输及转油的需求，因选型后电机功率的下降，减少了集输站库耗电量，降低了生产成本。
2.2 插管式掺热器解决方案
由于插管式掺热器设备技术老化，已无法满足正常生产的工艺要求。因此采用自动相变掺热器取代原有插管式掺热器，自动相变掺热器是一种将高压节流后的高温饱和蒸汽通过蒸汽喷头直接掺入原油的加热装置，包括掺热套管和掺热管，掺热套管装在掺热管上，在掺热管上有原油进口管和原油出口管，在掺热套管内的掺热管上有蒸汽喷头，高温蒸汽经历由气态变为较低温度下液态的相变过程，释放出大量的热量，对原油进行加热和掺水以达到升温和降粘的目的。
选型后的掺热装置提高了集输站库系统原油加热过程的安全性，相比原有的插管式掺热器加热方式，自动相变式掺热器有以下优点：
该装置采用蒸汽掺热、闭环负反馈、机械防震等成熟的加热和控制技术，选用电动调节阀、PID自整定控制仪等产品均为油田实用可靠产品，因此具有安全可靠的特点。与传统换热器换热相比，该装置具有功率大、传热效率高、适应性强，既可以实现自动控制也可在需要的情况进行手动操作，而且工艺流程简单等特点。由于STU自动相变掺热器采用整体安装方式，撬装供货的方式，大大减少了现场施工工作量。自动化程度高可以实现无人职守，降低了运行费用。与插管式掺热器相比，自动相变掺热器加热流程简单方便，管线布置合理，操作方便，切换流程更容易。
2.3 污水泵解决方案
根据现场需求，从耐腐蚀、排量、扬程、经济效益方向进行选型几个方面入手进行优化选型，将原有输油离心泵更换为化工流程泵。
选型后的污水泵满足了集输站库污水外排的需求，污水外排通过变频调节单泵运行即可满足生产需求。污水泵耐腐蚀性的提高，减少了泵的运行故障，节约了维修费与材料费。
3 效果评价
（1）稠油泵选型安装应用情况：选型后的稠油泵满足了集输站库持续外输以及转油的需求，由于选型后电机功率相较未选型前降低，减少了处理站耗电量。
（2）掺热装置选型安装应用情况：自动相变掺热器选型替代插管式掺热器安装后，集输站库二段进口温度控制在90℃，未出现汽液混合不均匀，蒸汽相变不充分，蒸汽进入储罐的情况。提高了原油加热过程的安全性，在集输站库生产运行中起到了积极的作用。
（3）污水泵选型安装应用情况：污水泵选型安装使用后，污水泵通过变频调节实现了单泵运行时间在23～24h，使用期间未发生过故障。
4 经济效益
稠油泵选型应用节省电量17301度/年，按0.75元/度计算，节约1.298万元；掺热装置选型应用后节约蒸汽量1760.31kg/d，按135元/t计算，年节约8.674万元；污水泵选型应用节省电量895185度/年，按0.75元/度计算，节约6.714万元。
5 结 论
集输站库设备优化减轻了员工的劳动强度；满足了集输站库原油转输、污水外排、原油升温、油水混合液回收等对设备的要求；保障了原油处理整个过程的安全性和平稳性；达到了节约电能、蒸汽量、维修费和材料费的目的，降低了原油处理过程中的生产成本，新技术的推广应用为其它油田生产单位提供宝贵经验。
参考文献
[1]杜桂宁.油气集输设备技术问答.中国石化出版社有限公司，2013.
[2]王子宗.石油化工设计手册.化学工业出版社，2015.
收稿日期：2018-3-15