新型橇装密闭分离装置在长庆油田试油投产作业中的应用

郭 靖，白剑锋，王荣敏，刘 艳

（1.西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 710018；2.西南油气田分公司重庆气矿重庆抢险维修中心，重庆 401220）

0 引言

油井正式接入集输流程前需进行井场试油投产作业，在试油投产作业过程中会排出一定量的油气混合物，长庆低渗透油田平均单口井排放液量为20～30 m3。目前现场的常用方法是：井口排出的油气混和物通过橡胶软管回收至井场临时污油池露天存放，再由汽车拉运至附近站场集中处理。鉴于这种回收方式会造成环境污染和安全隐患，笔者结合生产运行实际，采用创新型思维模式对试油投产作业时的油气分离工艺及装置进行了研究。

1 试油投产作业的安全隐患因素分析

1.1 环境因素

长庆油田辖区涉及5省15地 （市）61个县（区）的10个饮用水源保护区、16个水库、42条河流以及6个自然保护区，生态环境敏感区众多。油区地处黄土高原，梁峁沟壑纵横，地形支离破碎，环境保护及治理难度较大。同时，国家对环境保护工作日益重视，出台了一系列政策法规，因此企业环境保护责任重大[1]。

井场试油及抽汲作业排出的油气混和物露天回收和存放时，落地原油会污染土壤及附近的水源系统[2]，造成土质和水质污染；析出的伴生气露天挥发，严重危害周边自然环境并污染大气层。据统计目前长庆油田年均新钻油井近8 000口，新建井场1 000座以上，极易发生原油泄漏污染事故，环境因素非常敏感。

1.2 安全因素

目前长庆油田正值上产阶段，随着产建区块的不断扩大，多层系叠合开发区块、高油气比区块以及大井组数量的增多，井场试油投产作业的安全风险也随之加大。原油具有易燃、易爆和易挥发性，伴生气与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热容易燃爆，造成财产损失和人员伤亡。同时，由于地层原油成分复杂，部分区块的伴生气还可能含有少量CO或H2S[3]，它们都属于剧毒介质，直接排放到大气中会给井场操作员工及附近居民带来安全隐患；加上井场施工作业人员的违规操作及吸烟、明火等不确定性因素较多，在试油投产作业时，由于油气露天回收而引起着火、爆炸及人员损伤的可能性较大。

2 橇装密闭分离装置的研制

为解决油井试油投产作业造成的环境污染及安全隐患等问题，设计并研制了一种适用于井场试油投产用的橇装密闭分离装置。

2.1 工艺流程

为满足储运需要，在油气集输工艺中将采出物气液两相分离，并采用不同管道输送，主要借助油气分离设备完成。橇装密闭分离装置的主要工艺技术点包括：

（1）对井场来液进行缓冲。

（2）使油气混和物在有限的空间内达到充分分离。

（3）将分离出的伴生气收集后输至安全位置放空。

（4）将分离出的原油自压至存储设备储存。

（5）考虑设备需要维护和清洗，增加设备反冲洗及排污流程。

根据技术要素分析，最终确定橇装密闭分离装置的工艺流程 （见图1）为：设备入口与采油井口原油汇管联通，井口采出油气混和物经节流阀节流减压后，进入橇装密闭分离装置 （有腔体的密闭容器）进行气液分离，气体通过伴生气管道引至井场边缘安全位置放空，液体通过管道进入储油箱，然后用汽车拉运至附近集油站场集中处理。

图1 橇装密闭分离装置油气分离工艺流程示意

2.2 装置结构

常规油气分离器按外形分为立式和卧式两种[4]。综合考虑长庆油田原油性质、地形等因素[3]，选取卧式气液两相分离设备，并采用旋流分离[5]、气体整流、多级分离等工艺进行装置结构设计。

根据油气分离的工艺要求，将气液分离装置划分为液体进口、气体整流、气体出口及反冲洗四个装置区， 见图 2 （a）、 （b）、 （c）、 （d）。 为方便设备在使用过程中的移动、搬运及重复利用，在装置的结构设计中考虑了设备橇装化功能，并将设备进行集成组装，最终完成的橇装密闭分离装置结构见图 2 （e）。

2.3 工作原理

设备工作时，井口来液首先通过液体进口装置进行旋流分离，使得气体从旋流分离筒6上部逃逸，液体冲撞缓冲板10后到达设备底部，此后设备内部上方气体穿过气体整流装置的蛇形板组5，使得气体中携带的液体经聚结后沿蛇形板组5落入设备底部，最后气体自下而上穿过气体出口装置中的捕雾丝网3后通过与气体出口法兰1相连接的管道输送至安全放空区域；设备内部液位经过计量后，通过与出油口法兰16相连接的管道输送至站内储存设备，为了防止设备液体外排时产生涡流，在与出油口法兰16相连接的设备内部接管中设置了防涡流挡条；在设备清扫时，根据现场实际情况将反冲洗介质注入与反冲洗进口法兰14相连接的反冲洗分水管13中，然后通过反冲洗喷嘴15对设备底部进行冲洗。

3 现场应用效果

3.1 应用情况

橇装密闭分离装置于2012年2月在长庆油田超低渗透第一项目部庄52-31井场进行试验，结果表明设备运行状况良好，实现了油气混合物从井口至储油箱的密闭分离，污油全部回收，伴生气安全排放，而且由于设备橇装化，可实现快速连接和拆除，使用方便。该装置随后被成功推广应用于长庆油田2012年多个新建井场中。

3.2 产生的效益

橇装密闭分离装置为多种功能集合体，设备制造成本较低；采用该设备后消除了环境污染和安全隐患，降低了年环境治理费用；设备替代了传统的井场临时污油池，降低了井场生产管理难度、生产维修成本及员工劳动强度，减小了企业与地方因油气污染引发的矛盾和政府对企业环保要求的压力。该橇装密闭分离装置具有较好的经济效益、社会效益和环保效益。

4 结束语

研发的新型橇装密闭分离装置具有如下特点：

（1）实现了井场试油投产作业时的油气密闭分离和储存。

（2）现场使用适应性强、利用率高。

图2 气液分离装置构造示意

（3）设备操作方便，并能保证伴生气分离后安全排放。

（4）污油回收效果好，回收率达到100%。

鉴于橇装密闭分离装置在长庆油田的应用效果较好，可尝试将该设备推广至其他油田。

[1]解智堂.原油泄漏防控技术在长庆油田的应用[J].石油和化工设备，2011，（10）：63-65.

[2]申建平.含油污泥的处理与应用[J].油气田环境保护，1994，4（3）：16-20.

[3]刘小江，王斌儒，李中和，等.浅析长庆油田陇东油区生态环境保护现状及对策[J].科学时代，2011，9（2）：35-38.

[4]冯叔初，郭揆常.油气集输与矿场加工[M].东营：中国石油大学出版社，2006.

[5]成仕钢.两级旋流分离工艺的应用试验研究[J].江汉石油职工大学学报，2005，18（2）：33-34.