海上原油生产中电脱水器的调试和维护分析

2021-04-03裴绍辉

中国设备工程 2021年10期

裴绍辉

（中海石油（中国）有限公司秦皇岛32-6/渤中作业公司，天津 300459）

电脱水器作为原油生产中的关键设备，是通过直流或交流电所形成的电场强度来将开采出的原油在海上采油平台进行进一步的脱水，从而使其达到含水在0.5%以下的合格净化油的电气设备。电脱水工作作为原油开采中实现原油乳状与液态水脱离的最后环节，在海上原油开采和陆上油田开发中都获得了广泛的应用，经过电脱水工作的净化油具有含水量低、质量高、稳定性强、低能耗等优点，对于促进我国原油生产和电站主机稳定运行具有重要作用。

1 原油中含水的危害

原油即石油，又被称为“黑色金子”，是一种由各烃类物质组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质，主要被用来作为燃料和汽油，同时也是人类日常生活用品的重要原料。原油含水对原油生产、外输和各类炼厂加工都会带来巨大危害。

1.1 增加设备的耗能，降低使用设备的有效利用率

在海上原油开采过程中，含水原油多为“油包水”型的乳液状，由于较大的水分含量使得原油中的油水混合物的密度和粘度远远高于净化油，这就很容易使输油离心泵运作时的摩阻大幅度增加，随之会引起油井回压上升，造成抽油机和输油泵的运作速度降低、动力消耗增大，甚至破坏离心泵的吸入性能。同时，原油作为半固态的可燃物质，较多的水分含量会增大原油中的液流体积流量，导致总体积的输液量增加，设备耗能增加，从而使得设备和运输管路的利用效率降低。此外，原油开采中水的比热为原油的2倍，进行脱离技术时，要预先对水进行加热，就会造成很大一部分的热能消耗在水的升温过程，造成严重的燃料浪费。

1.2 加速开采设备容器腐蚀，降低加热设备的热效率

由于海上原油开采中，含水量高就同样表示含盐量的增加，原油中的盐类等矿化物质对容器和管线等设备极易造成不可逆的损害，加速了原油使用过程中容器以及输油管线等设备的腐蚀速度。同时，高盐分含量容易使设备在细微处形成盐垢，在盐垢越积越厚时，就会缩减输油管路的流道面积，降低加热效率，严重时甚至会堵塞流道，造成加热炉事故。此外，在原油集输过程中，为了满足工艺生产的需求，会通过加热操作对原油进行升温，以达到降低原油黏度的要求。然而当使用专业设备加热矿化度较高的含水原油时，会因为内壁的结垢而影响到热能的传导，降低了原油加热设备的热效率。

1.3 对相关石油产品的炼制和运输具有一定安全隐患

在原油炼制过程中，由于水分子能量比油的相对分子能量小得多，在进行加热过程中水分会受热急速气化膨胀，体积猛增，导致设备中的压力上升，从而影响石油炼厂的常规操作流程和产品质量，严重时甚至会引起爆炸。同时，如果开采原油是加热输送，水分汽化在密闭空间带来的压力增大就会造成原油储罐的爆炸失火，还可能造成沸溢，给人民的生命安全带来极大的威胁。此外，原油中的水分含量超标，会使过多的水分子占据炼制过程中催化剂酸性中心，导致酸性中心的金属中心平衡量遭到破坏，催化剂活性下降，甚至失活，在影响催化剂使用寿命的同时，极易造成人员的催化剂中毒，因此，严格控制原油生产中的水分含量对于保证原油产品质量，确保人民生命财产安全具有重要现实意义。

2 海上原油生产中电脱水器的调试

在海上石油化工生产过程中，常常需要对原油乳化液进行破乳脱盐脱水处理。在我国目前的石油工业中，破乳脱盐脱水技术除了传统的化学脱水法之外，电脱盐脱水法也是使用较为广泛，具有广阔应用前景的一类方法。电脱水法的基本原理是通过直流电和交流电产生的电场力来破坏原油乳化液，使水珠相互凝结，从而使水分自原油中分离出来的安全脱离法，在这一过程中电脱水器的合理调试对整个流程的顺利开展具有重要作用。

2.1 电脱水器电源设备的空载调试

在设备使用之前必须进行电源设备的空载测试，确保设备的电压电流系统的有效调节。这一操作目的在于调试电脱水设备电气连续性以及对应相位的准确性。具体操作步骤：第一，确定电脱水器罐体内部没有易燃易爆的混合气体。第二，确保罐体内部无任何作业人员。第三，检查电脱水器罐内是否存在其他材料的杂乱物质，例如导线、木质材料、各类碎屑以及其他工具。第四，高度注意使开关处于闭合状态，禁止安全浮动设备的开关开路。第五，在确保电脱水器罐内无人的情况下，调试者严格按照安全预防措施中的要求，做好有关低电压、高电压的安全保护，并在调试现场外部放置警示牌。第六，调试者在电脱水设备外利用现场防爆操作箱进行测试，将设备变压器中的每个电压档位都按照操作规范进行现场调试，且每个档位的通电时间不少于10分钟。

2.2 电脱水器温度和压力的调试

常规情况下电脱水器的设计温度是根据脱水器内所使用的聚四氟乙烯绝缘挂板所能承受的最高耐热温度所决定的，一般在150℃左右。但若使用耐热温度更高的绝缘挂板则电脱水器的设计温度也会相应变高。其次，海上原油电脱水器的操作温度是根据开采原油的黏温特性所决定的，在这一条件下进行脱水的原油运动粘度应该低于50mm²/s，目前，我国海上原油开采选用的电脱水器操作温度在40～85℃范围内。但是不同稠度的原油脱水设备温度设置不同，相对较稠的原油在进行脱水操作时，设备温度就需要有大幅度的提高。其次，电脱水器压力设置一般在0.4～1.0MPa之间，对于电脱水器压力的调试应该满足以下几个要求：第一，在对没有除气段的电脱水器进行压力调试时，应该比在同阶段温度下的压力值和原油饱和蒸汽压高0.15MPa，从而减少电力消耗。第二，电脱水器的操作压力值应该确保能够满足整个原油脱水流程的需要，在充分考虑上游能量的同时，保证原油脱水器内的原油可以在压力的推动下自动流入设备稳定塔，从而减少了动力设备的增加使用。

2.3 对离心泵的效率和质量检测

（1）在离心泵装配之前要进行质量调试。具体操作步骤：第一，泵壳的检查，确保泵盖和泵下体无砂眼和结瘤，以保证流道的光滑、通畅，同时对流道的密封系统进行检测调试，确保泵壳的加工精度。第二，泵抽件的检验，同样确保泵抽件表面的精细化加工程度。同时注意保证泵轴中部的弯曲程度不得大于0.05mm等数据标准。第三，在进行泵体、叶轮、口环调试时，应该注意导翼进出口中心与叶轮的出口中心应对正，确保平衡盘与平衡叶之间的间隙在0.1～0.2mm之间浮动。（2）对于泵效的调试。第一，接通电源，确保在最大灵敏度的情况下，各个仪器表显示为零。第二，接通A、B两个电阻端，预热15min。第三，对每个泵台测3～5点，并在每点停留15min，取进口压力、出口压力、电流、电压、及稳定温差5个数据。第四，根据做测数据计算出每个泵效及排量，确保其与标准数值保持一致。

3 海上原油生产中电脱水器的维护

在海上原油生产中的电脱水操作过程中有效做到“三勤”、“五平稳”，即勤检查、勤调查、勤记录、加药平稳、流量平稳、水位平稳、温度平稳、压力平稳，就能够对电脱水器起到很好的维护与保养作用。此外，还需要在如下几个方面对电脱水器进行有效维护：

3.1 阀门维护

对于阀门的维护要时常检测设备阀门处是否有泄露现象，对于泄漏点要及时发现排查，在确定泄露点位置的前提下进一步判断造成引起泄露的原因，针对性地对泄漏点进行修补完善。同时，调试人员在检查过程中也要注意仔细检查阀门外部的腐蚀情况，并做好记录保存。

3.2 设备内各类仪器、仪表的维护

对于仪器仪表的维护的关注点在于仪表中各类变送器的抗射频能力以及设备横纵向干扰能力的强弱。在以节约安装成本的原则上，对于电脱水器的各类仪表的维护修理过程，要注意增强其的抗压和抗震能力，确保运行稳定。其次，仪表的保护管维护，在材料使用和形式选择上要符合满足高压、高温和强腐蚀介质的要求，并且能够在恶劣的环境中平稳工作。