联合站节能潜力分析与效果预测

2019-06-11李园英顾嫣梁世英李佳

科学与财富 2019年9期

李园英顾嫣梁世英李佳

摘要：针对联合站原油脱水工艺及设备中存在的问题，分析论证了通过分离器结构改造以及自控升级提高分离器调节的精确度与稳定性、增设脱气筒改善一次沉降罐的气扰问题，以及通过运用浮动收油工艺提升收油系统运行效率等方案，最终达到减少相关耗能设备运行负荷的目的，预计年经济效益270万元。

关键词：节能;分离器;脱气筒;浮动收油

1、生产工艺现状

埕东联合站位于山东省东营市利县刁口乡内，投产于1992年1月，隶属于河口采油厂集输大队，承担着埕东油田、飞雁滩油田的原油处理外输、污水处理外输、天然气外输等任务。目前埕东联进站液量为5.6-6.2×104m3/d，来液综合含水率为97%左右，含砂约为0.03%，温度60℃，含水原油经过热化学沉降后含水降至1.8%以下外输，净化原油约1500t/d。

流程描述：井排来液首先进入三相分离器进行油气水预分离，分离器出油经加热炉升温至75℃后进入1#一次沉降罐;出水进入5#、6#两座一次沉降罐，5#、6#罐顶层原油通过收油泵及加热炉提升至70℃以上回到1#罐;出气经过两级重力分离后外输，外输天然气压力0.06MPa-0.15MPa。

原油处理系统目前主要设备有：5000m3拱顶原油储罐6座，其中一次沉降罐3座，二次沉降罐1座，三次沉降罐1座，净化油罐1座;三相分离器8台;3500kW加热炉1台，2300kw加热炉5台，用于原油脱水加热及站内采暖。

2、存在的问题及分析

2.1三相分离器效率低下

三相分离器是集输联合站的第一道处理工序，其运行状况直接关系到下游油气水的处理难度及成本，是影响联合站整体工艺效率的关键因素。埕东联合站现有八台三相分离器，日处理液量超过5万方、日产气量超过3万方。

目前站内单台三相分离器有效容积180m3，停留时间基本在所需时间下限运行（满负荷运行），出油含水65%，出水含油4500mg/l，显著高于油田平均水平，導致下游加热炉、收油泵、油罐负荷增加，能耗物耗成本上升。

2.1.1分离器积沙的影响与分析

分离器积沙会占用分离器有效沉降空间、污染填料，造成分离器效率下降。埕东联合站每台分离器有六个冲沙阀、通过冲沙阀连接的排沙管线定期将分离器底部积沙冲至冲沙池。从近年来从需要停产进行人工清沙的分离器内部可以看出分离器内部积沙高度达到0.5m、填料下部被油泥砂堵住失去聚结能力，分析原因主要为两点：一是近年来稠油的开发造成原油预分水所需停留时间增加，进而导致埕东联合站三相分离器满负荷运行，没有缓冲空间，分离器一旦开始积沙势必造成油水分离时间不足;二是原油粘度上升导致油泥砂流动性较差，容易发生排沙困难等情况。

2.1.2分离器结构的影响与分析

埕东联合站三相分离器采用左右对称的双进口双沉降室结构，井排来液通过双进口从分离器两端进入，在两个沉降室沉降分离。分离器控制机构主要为出油与出水凡尔，由浮子连杆机构根据液位高度调节凡尔开度。

2.2 一次沉降罐气扰现象突出

集输系统目前采用的“热化学+阶梯沉降”原油脱水工艺，为使原油能够进入沉降罐，需具有一定的静压能。

2.3 收油难度高

5#、6#沉降罐作为污水（分离器出水）预分沉降罐，收油量800m3/d，罐液位在11.5m-12.5m之间波动，而两座罐收油槽高度为11m，造成5#、6#罐顶部部分原油难以被收回从而形成老化油。与此同时，当液位偏高、油层高于收油槽高度时，会产生收油过水现象，致使原油无法及时回收并且造成能源的浪费;当液位偏低或油层出现泡沫时，又容易造成收油泵抽空，影响生产平稳高效运行的同时增加员工工作强度。

3、改造方向与措施探讨

3.1对分离器进行结构优化并更新自控，提高分离器运行效率。

以增加沉降空间、提高控制精度为目标对埕东联合站三相分离器进行结构与自控改造：

结构改造：

（1）双进口改为单进口：截断分离器东进口，西进口作为分离器唯一进口。

（2）切除原中央油室与水室，距分离器东端1m处焊接溢油板隔出油室，取消水室，改为沉降室底部出水，通过分离器内部构件的简化增加了沉降空间，相对原结构在液位波动时能够稳定出水水质。

（3）三相分离器东侧原排沙口改为新的出油出水口，原出油出水口改为排沙口。

（4）在三相分离器西侧第二个和第四个排沙口上方安装两组新的斜板。

（5）改造排沙口：中部5个排沙口直径扩大为850mm，排沙口下方焊接集沙漏斗，增加集沙空间;排沙口正上方加装冲水立管，排沙时利用上层污水带动油泥沙流出

自控改造：分离器出油、出水、出气全部更换为电动阀，新上射频导纳与双法兰液位计检测油水界面与油室沉降室液位。

3.2一次沉降罐进口增设脱气筒，脱除大部分析出溶解气。

在埕东联合站一级加热炉出口至一次沉降罐之前，增设脱气筒，常压运行，运行液位满足阶梯沉降所需的高程差，将溶解气逸出点由一次沉降罐前移至脱气筒，消除气体扰动对原油一次沉降的影响，提高原油脱水效果。

含气原油自脱气筒上部进入，筒内保持一定液位，满足进入一次沉降罐的压强要求，顶部保持常压运行。含气原油进入脱气筒后，由于压强的迅速降低，原油中的溶解气大量逸出，从而实现脱气功能。

3.3罐内加装浮动收油，保证收油作业的平稳高效运行。

浮动收油装置主要由回转机构、回转臂（输油管）、浮子、仪表四部分组成。回转机构通过法兰与罐壁接管连接。回转臂（输油管）的一端与回转机构连接，另一端与浮子连接。当油罐进油或出油时，液位会上升或下降，浮子也会上升和下降，由于浮子和回转臂（输油管）的一端连在一起，回转臂（输油管）的另一端被连接在回转机构上，因此回转臂（输油管）会在浮子的带动下做上下回转运动，连接浮子的一是油的吸入端口，可浅地侵入液面下，油从这一端口流入，从另一端口流出进入回转机构，经过回转机构进入罐壁接管，然后流出罐外，从而实现浮动出油这一工艺流程。

4、效果预测与效益分析

4.1分离器改造效果预测与效益分析

分离器改造后运行更加平稳，自控调节更加精细，预计其分离效果将显著提升：

改造完成后预计分离器出油液量与含水均下降，所需热能大幅下降34%，经计算年节约热量28470GJ，减少外购热力费用约140万元。

4.2脱气筒应用效果预测与效益分析

结合往年埕东联合站一次罐进液无升温、气扰情况不突出的脱水生产实际，预计脱气筒投运后大罐运行负荷下降，脱水生产更加平稳高效：

改造完成后预计一次沉降罐出油液量与含水均下降，底水泵负荷大幅下降73%，经计算年节约电量5.4万kwh，减少电费支出3.6万元;各节点含水大幅下降，脱水温度与加药量均可下调，预计年节约热力费用16万元、节约破乳剂费用50万元。

4.3收油改造效果预测与效益分析

浮动收油安装后，5#、6#罐收油负荷下降，收油泵运行更加平稳：

改造完成后预计收油液量与含水均下降，所需热能大幅下降36%，电能下降17%。经计算年节约热量12045GJ，减少外购热力费用约60万元;节电1.5万kwh，减少电费支出约1万元。

5、总结

三相分离器作为联合站处理工艺的第一环，其运行效率直接影响下游油、气、水的生产负荷，提高三相分离器运行效率，是提高联合站系统效率的关键。本文主要从简化分离器结构增加有效容积、提高自动控制水平、强化排沙三个方面入手提高油气水分离效果，具有可观的经济效益。