油田联合站储罐机械化清洗技术

蔡微微

中图分类号：TE972                                                   文献标识码：A                                                 DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.07.034

油田开发是将地层中的原油抽吸进入井筒，进而输送到地面。在原油排出地层时，不可避免地会将地层中固结的、井筒内防砂用的泥砂携带至地面。泥砂随原油运移沉积，主要沉积在联合站储罐，在储罐内进行油气水砂分离，泥砂沉积在储罐底部。随着时间增长，罐内油泥砂不断积累，越积越厚，即占用了储油罐的容量，影响油品质量，又影响了储罐的检查和维修。

一、 油田储罐清洗现状

储罐在油田生产运营过程中发挥着重要作用，沉积在底部的泥砂占用储罐容积，以胜利油田孤岛采油厂为例进行说明。孤岛油田属于常规稠油油藏，油层埋藏浅、胶结疏松。地下原油粘度高、油井生产出砂严重，年产油泥砂约4万吨。

孤岛采油厂拥有8座联合站生产运行，包含储油罐55座，污水罐76座，在进行储罐清洗时，需要将储罐停运，排空罐内油水等液体，并进行有毒气体排放工作，再由作业人员穿戴防毒服进入大罐内，举着高压水枪进行冲洗。主要步骤为：

（1）空罐，将油罐内油品排出罐外存储，便于清洗。

（2）蒸罐，向油罐内注入清水和蒸汽，升高罐内温度，当温度升高到一定程度时，部分原油会从罐底的油泥中脱离出来，漂浮在水面上，将浮油抽出罐外，此为一次蒸罐处理。进行多次蒸罐处理后，可以回收大量原油。

（3）通风，打开人孔進行通风，排出有害易燃易爆气体。

（4）气检，将罐底清扫孔打开，用贮泥槽接收流出的油泥和油水，当底泥不再流出时，从油罐中取样气体进行检测。

（5）进人，当气体测爆检测结果合格后，工作人员进入罐内，用清洗工具清洗油罐底部及罐壁上剩余的油污。

（6）推出及处理，将清理出的油污推出罐外，当清理完毕后，用热风烘干油罐，并对油泥进行分离回收处理。

人工清洗因其前期准备所需的工序繁多，安全性差，清理过程过长，清理一座500立方米的油罐就需要45～50天。

在国外，储罐的清洗工艺及清洗设备已经基本实现了自动化和模块化。由于引进国外的清洗技术和先进设备价格过高，经济性不好，因此并不适合在国内各大石油企业大量推广，所以自行设计符合我国油田需要的储罐清洗设备，改善清洗技术，有着十分重要的意义。

二、技术研究思路

针对孤岛油田清罐采用的人工清洗的方式，存在的人力操作劳动强度过大、安全性低、环境污染严重、施工周期过长、油料回收率低等问题，开展机械化清洗技术研究，主要分为储罐的自动清洗部分和蛟龙排污两部分。

1. 储罐顶部清洗装置

利用现有储罐顶部的排气孔，安装清洗装置喷出冲洗液，从上到下冲洗油泥砂。技术方案为顶部电机带动主轴旋转，从而带动喷嘴主体的转动，气动马达的旋转带动齿轮轴转动，通过锥齿轮传动，使喷嘴上下摆动，气动马达通过PLC控制从而达到喷嘴的360°可控清洗，能够实现项目要求清洗距底部4000mm的范围无死角的定点清洗，气路图见图1。

喷头有两个运动自由度，分别是水平方向的旋转运动，以及竖直方向的摆动。考虑到罐体内部充满可燃气体，考虑成本问题，采用双向气动马达作为动力元件。利用三位四通换向阀控制喷头水平方向的旋转运动，以及竖直方向的摆动。控制系统选用PLC作为控制主机，用按钮和触摸屏作为输入输出设备及人机界面，控制程序流程图见图2。

2.  储罐底部清洗绞龙装置

根据储油罐底部的排污口处的对焊法兰和储油罐实际排污工况，设计出与法兰对接的排污孔辅助清洗绞龙装置;处于安全防爆考虑，要求不使用电机等电力装置或者使用防爆电机等装置;最终能够实现在油泥不能自由流出油罐时，使用该排污孔辅助清洗绞龙装置能够将不可流动油泥排出油罐体外。

油罐底沉积油泥砂混合物为有粘度的液体，绞龙所受到的液体轴向推力较小，故选用一对圆锥滚子轴承，既可以承受轴向力也可以承受径向力，末端采用调心球轴承，可以修正轴的伸缩带来的偏心。由于要求输送距离较短，不设置中间轴承支撑。动力部分采用减速电动机组合结构，结构轻巧紧凑，具体结构见图3。

三、储罐清洗技术下步发展方向

限于现有的条件，该装置未能实现可视化操作，在以后的开发过程中可以加上可视化，实现更加智能的可视化操作。

油罐仅在维检修、影响生产运行等情况下需要进行清洗，因此机械清罐工作较为单一，是辅助性工作。如果把储罐维修、罐底油再分离、油泥处理、水处理等相关业务进行整合，对整个油罐维检修全过程覆盖，既节约了属地管理方的管理成本，又增加了机械清罐施工方的业务范围，增加产值，提升储罐工作效率。

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤岛采油厂  山东东营  257000）