段塞流对海上油气工艺设施的危害及防治

金显军 李昆 扈新军 胜利油田海洋采油厂

段塞流对海上油气工艺设施的危害及防治

金显军 李昆 扈新军 胜利油田海洋采油厂

段塞流的存在会对换热器内的换热部件产生较大的冲击力，造成焊缝疲劳而产生裂纹，进而导致管束疲劳失效，缩短换热器的使用寿命；瞬间液量超过分离器处理量，分离器油水界面不稳定，直接影响分水量。为降低危害，在海上油气工艺设计中，分离器高程应尽量小，以减少液体爬坡产生段塞流的机会；必要时实行两级分离，延长处理的时间与空间；在分离器进口增加预分离装置，加厚整流段，以减弱段塞流及扰动对分水的影响。

海洋油田；油气集输；段塞流；危害；防治

1 段塞流对中心平台分离器的危害

胜利油田海洋采油厂中心二号平台三相分离器设计参数如下：处理油量1 800 m3/d，处理液量7 500 m3/d，处理气量60 000 m3/d，出口原油含水≤30%，出口水中含油≤300 mg/L，分离器温度60～75℃，操作压力0.3 MPa，原油相对密度0.935 6。运行中发现段塞流对油气处理设备造成巨大危害：

（1）瞬间液量超过分离器处理量。设计时完全按照平稳状态选择管路及流量仪表。当段塞流到来时，油量或者水量远超过设计处理量，此时油路流量计超量程不显示，油路调节阀前后压差过大。

（2）分离器油水界面不稳定，直接影响分水量。中心二号作为埕岛油田主力区块平台之一，承担周围120余口油井来液处理。因陆地接转站超压、超排量及油田减排要求，要求平台分水量达到5 000 m3以上，外输原油含水降低到30%以下。但自2010年7月27日投产后分水量一直在4 300 m3以下。分析原因可能有以下几点：①油品性质的变化；②脱水温度低；③破乳剂型号及浓度影响；④分离器调节问题；⑤分离器本身质量；⑥段塞流影响。

2 油气工艺流程的振动问题

段塞流和海流引起管线、换热器的振动，易造成弯头、补偿器、换热器疲劳失效。现场能够感觉到段塞流带来的振动及巨大的周期性轰鸣声。海上平台、管线采用金属软管补偿，有些部位金属软管安装数月后又振裂，目前仍没有更好的补偿方式。

段塞流的存在会对换热器内的换热部件产生较大的冲击力，造成焊缝疲劳而产生裂纹，最终导致管束疲劳失效，缩短换热器的使用寿命。

3 段塞流的综合治理

3.1 油气工艺流程的优化

在海上油气工艺设计中，分离器高程应尽量小，以减少液体爬坡产生段塞流的机会；必要时实行两级分离，延长处理的时间与空间，第一级主要是气液分离、缓冲，第二级主要是油水分离，这种流程布置在陆地终端更容易实现。

中石化埕岛西合作开发区EDC平台生产原油性质、含气率与中心二号接近。为保证分离效果，EDC平台延长了处理流程，气液分离采用两段分离模式，油水分离采用三段三相分离模式，来液加热采用两段加热模式。这样做有两个方面的优势：一是首先进游离水分离器，可将气体对分水的影响降到最低，二是减少了加热升温的负荷，可将温度升到90℃以上，提高了分离效果，如图1。

（1）加药工艺的优化。加药工艺包括井口药剂和破乳剂配伍性。加药点尽量靠前，将管道破乳与降黏降压相结合。室内筛选药剂时尽量模拟现场工况，以现场效果作为最终药剂筛选的依据。多次取样分析，保证取得的油样具有一定的代表性。

（2）运行参数的优化。提高分水温度，界面、压力、液位尽量平稳操作，减少波动。提高温度时，注意油气水分离对温度的敏感性。流程投运后对温度、加药再次优化。需要说明的是：一旦油气工艺建设完成后，应充分考虑流程对油气工艺的适应性，客观科学地确认处理量。

（3）优化的目标。在同样油气处理规模的基础上，总体费用最小，包括一次性建设投资费用（流程、管道、设备）和运行费用（加药、加热、设备维护费用）。仅从单体高效设备上考虑减少投资，没有从工艺流程整体上考虑优化，往往会造成油气工艺处理能力与设计偏差大，整体效益不理想。

3.2 工艺装备的优化

在分离器进口增加预分离装置，加厚整流段，以减弱段塞流及扰动对分水的影响。

完善压力、液位、界面检测监控及自动调节手段。段塞流造成油气水运行极不稳定，若没有自动调节装置则无法做到安全运行，也无法达到预期的处理效果。

3.3 段塞流捕集器的应用

CB30A区块陆地终端站工艺流程采用段塞流捕集器对油气进行初次分离。该捕集器由容器、油气水混合物入口、排气口、排油口和排水口组成。容器内部设有减速板和隔板，目的是减小段塞流对容器的冲击。减速板上方是集气室，下方是集液室。集液室内设有三个或多个隔板，隔板上有许多孔。这种带孔的隔板，能削弱液体的波动，并能从液体中分离出固体颗粒。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.11.055

（栏目主持 樊韶华）