油田高温计量接转站工艺技术

李 墨

中石油辽河油田，辽宁盘锦 124010

0 引言

辽河油田曙光采油厂的超稠油蒸汽吞吐开发已经进入递减阶段，中石油辽河油田公司在曙一区杜84 块馆陶油层超稠油开发中，开展蒸汽辅助重力泄油开发，并工业化应用。随着该技术开发的不断扩大，确定了其工业化应用的思路为高温计量接转工艺的方式，其中高温计量、高温缓冲控制、高温输送是需要解决的关键问题。因目前国内尚无成功可借鉴经验，因此组织开展油井高温计量接转站的试验，为蒸汽辅助重力泄油工业化实施奠定技术基础。

1 高温计量接转站技术思路

在设计过程中必须符合最高温度180℃的工况要求，并着重考虑防止高温水气化的问题。油井井口高温产出液经过取样、计量后，进入油气缓冲罐（油气缓冲罐压力要根据罐内温度进行控制一般控制在1.2MPa 左右），在保证高温饱和水不气化的前提下进行油气分离与缓冲，气体进入天然气回收系统，高温液体经过高温离心泵输送到集输管线。

2 关键技术研发

2.1 高温油气分离缓冲罐

在采用离心式输油泵时，由于油井的产出液含有伴生气为气液两相流，应充分考虑对泵的叶轮产生气蚀和气蚀余量问题，防止泵效的降低和影响泵的使用寿命。同时，因产出液温度较高考虑到输油泵的，必须将入泵压力控制在1.0Mpa 以上以防止180℃的饱和水在泵内气化产生气锁现象。高温产出液经进口管线首先进入进口分流器，脱出大量原油伴生气，与残余气体一起进入集气包，压力控制后进入天然气外输系统。液相经梳流板流入分离舱，并继续有伴生气分离上浮，并形成气液界面，原油和水在重力分离作用下向下运动，并在分离舱底部由排水口排出。

2.2 耐高温液位检测系统

蒸汽辅助重力泄油的生产特点是产出液温度高、油品粘度高、乳化严重且缓冲罐内压力高。高温产出液进入罐内经过入口分离器缓冲后，伴生气上浮，油水混合物下沉，实际罐内为油水混合液、油汽过渡带、气三部分组成，常规的液位计无法正常工作。为保证安全生产设置两套液位检测装置。一是研发了沉筒液面检测系统，用来检测罐内油水混合液实际液位值；选用了雷达液位检测系统，用来测量罐内油沫子（过渡带）实际高度。沉筒式液位计在结构上由沉筒、传感器、变送器组成。其测量的为罐内实际的油水混合液的高度，从结构上看沉筒液位计的各个组成部分均耐温、耐压、防爆符合罐内工况要求。二是雷达液位计，安装在缓冲罐顶部，该雷达液位计无可动部件，不存在机械磨损，使用寿命长，从测量原理上看雷达液位计为非接触式测量，可适应罐内的高温、高压环境，并且从测量原理上分析雷达液位计发出的电磁波碰到杂质或界面就会有显著的反射，因此在罐内当电磁波碰到油沫子便立即返回，可以准确的检测罐内油沫子的实际高度。

2.3 缓冲罐定压装置

根据现场生产数据计算，缓冲罐排出的伴生气排量4500 m3/d～5000m3/d，压力在0.85MPa～1.2MPa，温度在140℃～180℃，排出气体瞬时流量差距较大。为适应此工况研发V 型电动球阀，可实现百分比的流量调节，耐温180℃，耐压1.5MPa，排气量控制范围为50m3/h～200m3/h，完全满足生产需要，并且通过监测缓冲罐内温度自动计算出对应控制的压力，通过PLC 控制执行器实时改变球阀开度平稳调节排气量，避免生产参数波动。

2.4 高温离心输油泵

蒸汽辅助重力泄油高温产出液原油粘度在33.2mPa·S～93.2mPa·S（140℃时），含水60%～85%，高温产出液经过离心泵输送易发生气锁现象，常规离心泵无法正常工作。因此高温输油离心泵设计上选用耐高温旋转波纹管机械密封，耐温可达250℃，并采用耐高温的润滑系统，泵体无需冷却。泵的重要部件均采用特殊的耐高温材料制成，各项特性参数均符合高温输油的特殊工况要求。

2.5 双闭环全自动控制系统

为了便于操作和控制设计了全自动控制系统，具体实现两大功能，一是实现通过测定的产出液温度根据饱和水对应压力自动计算并控制对应的压力，二是缓冲罐液位与高温外输泵联锁控制，稳定液面位置平稳外输。研发了双闭环压力控制系统（PID），因为罐内的压力不仅与泵的排量有关，而且与排气量有关。系统首先根据水的温度计算饱和蒸汽压作为设定压力控制点，根据液位高度调节泵的排量泵（通过变频控制），再用当前排量与当前压力变化值进行比较，通过PLC 计算得出给出输出达到控制阀门的开度，达到稳定系统压力的目的。

3 现场应用效果评价

高温输油泵共进行了200 天的连续试验，在进行连续输油过程中，泵排量保持在10～30t/h 之间；整个连续输油过程中未见异常问题。耐高温液面检测系统运行正常，能真实的反映出进出液量的变化，在液位变化与进出液量的平均误差为±3.8% 。双闭环压力控制系统运行稳定未见异常，当产出液长期稳定在160℃时，当产出液量发生变化时，压力自动控制为1.1MPa，液位稳定为2.1m，完全可以满足将缓冲罐压力控制的需要。

4 结论

1）油田高温计量接转站现场应用取得成功，所确定的各项工艺模式及参数、关键设备能够满足蒸汽辅助重力泄油工业化生产的要求；

2）耐高温液位检测系统采用的沉筒与雷达液位检测装置相结合，可以进行液位连续检测，有效解决缓冲罐内过渡带难以检测的问题，实现缓冲罐内液面的自动控制；

3）耐高温离心输油泵泵效可以达到50%以上，密封件采用的耐高温密封件完全满足生产要求；

4）双闭环缓冲罐全自动控制系统，可以实现缓冲罐内液位和缓冲罐内的压力自动控制，防止产出液汽化及进泵前闪蒸现象的发生，保证输油正常。

[1]陈琳，等.抽油泵故障树分析[J].石油学报，1995(3)：145-151.

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