番禺4-2B平台流程优化

肖绪亮

摘要：平台采出油为重质油，气油比较低，一级生产分离器操作压力较高，一级处理时没有伴生气脱出；在进入操作压力较低的二级生产分离器时，大量的伴生气析出，从而形成大量的气泡，气泡进入二级分离器油舱和原油外输泵后导致了二级分离器油舱液位计指示不准、外输泵振动的情况；最终通过提高分离器的操作压力和油舱液位高度解决了此问题。

关键词：分离器；分离器油舱；控制措施

一、解决问题或难题：

1.解决外输泵振动较高问题，降低外输泵维修周期，减少维修成本，降本增效。

2.对生产二级分离器进行非常规流程控制，加强监控，提高平台整个生产系统运行的稳定性，保证生产时率。

二、项目实施过程所采取的措施或解决方法

1.问题描述

平台投产初期，本平台投产油井较少，各生产设备运行正常，随着油田的继续开发，本平台投产油井数逐渐增加，外输泵频繁出现振动较大情况，最大振动值高达25mm/s，超过外输泵Trip值（10mm/s）从而停泵，导致外输海管压力低低，从而发生生产关断。

与机械和仪表部门联合检查，确认外输泵的设备元件一切正常，问题出现初期，因暂时没有解决的对策，为了保证油田正常外输，避免此类关断，将外输泵的Trip设点值由10mm/s提高至30mm/s。

由于外输泵经常在高振动值运行，对泵体结构损伤较大，外输泵机封平均更换周期为3月一次，由于是进口设备，单次更换机封费用为20万元。

2.原因分析

该平台采出油为重质油，原油密度0.868~0.949g/cm3，粘度在70℃条件下为30.3~71.6（mPa*s），原始溶解油气比为0.712（Sm3/m3）。

原油处理简易流程如图1，井口采出液进入一级生产分离器（两用一备），脱水后原油进入二级生产分离器进一步进行油气水分离。一级生产分离器操作压力700kPaG，二级生产分离器操作压力50kPaG。

图1：平台原油处理简易流程图

原油外输泵的进口正常压力为230kPaG，出现此问题时，首先表现为原油外输泵进口压力降低，当外输泵的进口压力降低至50kPaG时，外输泵振动变大；二级分离器油舱液位计波动幅度较大，由正常设定值1900mm快速降至900mm，同时二级分离器脱气量增大，气相出口PV调节阀开度100%，罐体压力仍然在上升。

现场对原油外输泵及过滤器进行排气，排出的气量很少，5~10秒就可以排完，冲洗排放二级分离器油舱液位计，液位计内干净，不存在脏物卡浮子造成假液位情况。随着外输泵振动大，控制外输液量减少，二级分离器油舱液位升高，原油外输泵的进口压力慢慢回升，振动恢复到正常值。

现场操作取二级生产分离器出口原油油样，原油中析出大量气泡，同时气泡消除速度很慢，1L油样在80℃水浴中需要两小时气泡才能完全消除。

综上所述分析得出，由于该平台采出油为重质油，气油比较低，一级生产分离器操作压力较高，一级处理时没有伴生气脱出；在进入操作压力较低的二级生产分离器时，大量的伴生气析出，从而形成大量的气泡，气泡进入二级分离器油舱和原油外输泵后导致了二级分离器油舱液位计指示不准、外输泵振动的情况。随着外输液的减少，二级分离器油槽液位上升，罐压升高，从而又减少了气泡的析出，外输泵又会再次运行正常。

三、方案分析及确定

二级生产分离器产生大量气泡的原因有三点，一是一级分离器操作压力较高（700kPaG），在此没有气体脱出，现场实际生产需要氮气不停补压，伴生气全部在二级生产分离器中脱出；二是平台采出原油物性问题，采出油为重质稠油，析出的气泡消泡速度很慢；三是二级分离器设计选型问题，内部结构图如下图2，原始设计是用于脱气脱水，但是由于气泡较多，气泡进入水舱，水出口OIW为1500ppm左右，远远超出水力旋流器的处理范围，从而停用脱水流程。油舱缓冲容积为22.75m3，结合脱水流程的停用，原油和气泡在罐中和油舱内停留时间较短，气泡无法消除。

图2：二级生产分离器内部结构

针对上述原因，经讨论分析，有四个消泡方案可供选择，分别为：

方案一：降低一级生产分离器的操作压力，提高一级脱气量，从而减少二级的脱气量。

方案二：在二级生产分离器入口加注消泡剂。

方案三：改造二级生产分离器内部结构，打通油舱与水舱和混合舱，增加原油和气泡的停留时间。

方案四：流程控制优化，提高二级生产分离器的操作压力，抬高二级生产分离器的油舱液位至偃板高度（2800mm），变相联通油舱与混合舱，使得气泡全部浮在油舱与混合舱上部而不进入油舱。

四种方案优缺点分析：

方案一：简单易行，工作量小。但是一级生产分离器的生产水出口直接去水力旋流器入口，没有经过增压泵，减压后无法满足水力旋流器入口压力要求（800kPaG）

方案二：简单易行，最直接。但是每月的使用费用大概为57.6万人民币，成本较高。

方案三：从根本上解决了原油停留时间短的问题。但是工作量大，费用成本高，耗时周期时间长，需要提交MOC，待审批后停产开罐改造。

方案四：简单易行，工作量小。但是油舱液位太高，有溢油跑油的风

险。

综合考虑对比，一致认为第四种方案为最佳合理。

四、风险评估与可行性分析

1、作业风险评估与控制措施

可行性分析

提压理论依据：当压力低于饱和压力时，随着压力升高，溶解气油比增大，减少了一部分气体从原油中逸出，从而减少了气泡产生量。罐体设计压力1250kPaG，计划将操作压力从50kPaG调至150kPaG，该操作压力在设计压力范围内，满足要求。

抬液位可行性依据：二级分离器的尺寸为4000mm（ID）*16000mm（L），计划调节油舱液位至混合舱偃板高度附近2700mm，顶部气相空间仍然有1300mm的高度富余量，足够处理应急，发生溢油跑油概率很小。

综上分析，提高罐压和抬高油舱液位的方案可以实施。

五、流程优化实施效果对比

流程优化实施步骤：二级分离器的操作压力以5kPaG为一个调节节点，二级分离器油舱液位以100mm为一个调节节点，调节后观察系统的运行状态，主要包括二级分离器的操作压力，二级分离器油舱液位计，原油

外输泵振动数值，待生产系统流程稳定后再进行下次调节，直至调节到罐压150kPaG油舱液位2700mm为止。

从上图表中可以看出，系统优化后，流程稳定，不再有因为气泡进入外输泵而引起外输泵的振动增大现象。

六、总结与分析

此次流程优化方案的提出，初因是外输泵的频繁较大振动，在没有确定根本原因的情况下，为了保证正常外输生产，暂时提高了外输泵的振动Trip设点，强制要求外输泵运行，造成了外输泵机封更换周期较短，维修费用较高。后经过层层排查，排除泵体自身的原因，缜密分析，得出外输泵较大振动的根本原因是由于该平台采出的重质原油在二级分离器中析出难以消除的气泡进入外输泵中而造成。面对着源源不断的气泡进入外输泵，大胆提出多个解决方案，对比分析，择优而定，最终选择该非常规的流程优化方案。

该方案的提出是个长期的摸索、研究、探讨和试验的过程，从最初的无从下手，到初见曙光，历经抽丝剥茧，最终确定方案。该方案的提出，从根本上解决了问题，节约了外输泵（3台）每年的维修费240万，减少了油田的非计划关停次数，成功的避免了油田的产量和生产时率的损失，对其他的重质稠油平台的生产有很重大的借鉴意义。