采用管線輸油是國(guó)內(nèi)外油田普遍采用的經(jīng)濟(jì)高效的原油集中外輸工藝，對(duì)于采出液含砂量高的油田來說，含砂容易引起管線的堵塞從而縮短管線的正常運(yùn)行周期，增加油田維護(hù)成本，維護(hù)難度大，因此，能將原油中的砂有效的分離出來，是含砂原油集輸工藝需要解決的一個(gè)重要問題。
目前集輸管網(wǎng)中除砂工藝大的可以分為：集中處理時(shí)的分離和單井產(chǎn)液進(jìn)入管線時(shí)的分離，以上兩種都是通過沉降分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)的砂和產(chǎn)出液的分離，對(duì)于集中處理分離在液量大的情況下，因?yàn)槌两禃r(shí)間、流速、溫度等因素的影響，要求分離設(shè)備有足夠大的容積，這樣分離設(shè)備的占地面積較大，不利于維護(hù)操作，也使得大多數(shù)的分離效果不佳，經(jīng)常出現(xiàn)分離設(shè)備出口被分離除雜質(zhì)堵塞的現(xiàn)象。所以，改進(jìn)原油分離方式更能促進(jìn)油田集輸工藝平穩(wěn)發(fā)展。
七個(gè)泉油田原油集輸現(xiàn)狀
單井采出液經(jīng)過集輸管線進(jìn)入中轉(zhuǎn)站，在中轉(zhuǎn)站經(jīng)過沉降分離，加壓后外輸至聯(lián)合站進(jìn)行進(jìn)一步處理。
原油物性包括，原油粘度為20.15mPa·s，原油凝固點(diǎn)為30℃，原始油氣比為4m3/t，原油密度為0.86g/ m3 ，礦化度為120,000～220,000ppm、平均160,000ppm，地層水類型為CaCl2 ，采出液目前含水64%。
七個(gè)泉油田中轉(zhuǎn)站外輸管線￠159×6，外輸管線全長(zhǎng)5.4Km，運(yùn)行壓力1.0~1.5MPa。七個(gè)泉作業(yè)區(qū)油井出液含砂量高；高達(dá)160,000ppm的高礦化度、含水64%的采出液被提升至地面，溫度降低，成垢離子在地面管線內(nèi)產(chǎn)生結(jié)晶體，與沉降在管線內(nèi)壁的地層砂結(jié)合產(chǎn)生堅(jiān)硬的砂垢堵塞管線。
該管線在2010年前兩個(gè)季度發(fā)生管線堵塞8次，其中總計(jì)更換管線400m，高壓清洗管線2Km。其中，結(jié)垢嚴(yán)重部分管線縮徑為74mm，內(nèi)徑為147mm的管線結(jié)垢厚度達(dá)到了73mm，油井產(chǎn)液只剩74mm的管徑過液；站內(nèi)螺桿外輸泵每三個(gè)月泵體定子的橡膠體會(huì)由于砂的原因出現(xiàn)橡膠脫落、剝離；加熱爐過液盤管正常使用周期為70~90天，之后盤管堵塞，導(dǎo)致泵壓升高、過液量降低，導(dǎo)致緩沖罐罐位高居不下，嚴(yán)重影響了正常的原油生產(chǎn)。
在集輸工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)都容易引起管線的堵塞。單井依靠井口的壓力將原油輸送到中轉(zhuǎn)站，在這個(gè)過程中由于單井產(chǎn)液量低、管線中原油流速慢，所以在管線中砂很容易就會(huì)沉降在管線中，長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中加上原油中蠟等其它因素的影響，管線中沉降的砂會(huì)附著在管壁上形成一種堅(jiān)硬的垢，從而打斷正常的生產(chǎn)；原油進(jìn)入中轉(zhuǎn)站后此時(shí)依然含油大量的砂，原油進(jìn)入中間站內(nèi)的緩沖罐、加熱爐、外輸泵等設(shè)備，就會(huì)使得設(shè)備由于含砂的原因維護(hù)周期縮短，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行，同時(shí)也會(huì)使得員工的勞動(dòng)強(qiáng)度增大。原油經(jīng)過加壓設(shè)備外輸至聯(lián)合站的過程中，一般管線的距離會(huì)比單井至中間站遠(yuǎn)，加上管線的延程磨阻影響，原油流速會(huì)逐漸的降低，從而使得砂在管線中沉降以至于堵塞管線，這樣使得整個(gè)的集輸管網(wǎng)陷入停滯狀態(tài)。
沉砂排砂裝置
除砂工藝應(yīng)用
該站原油集油、外輸流程相對(duì)簡(jiǎn)單，包括原油加熱、緩沖罐處理，徑螺桿泵加壓外輸。原油由集油管線進(jìn)入緩沖罐進(jìn)行穩(wěn)流及油氣分離，之后，經(jīng)過油氣混輸泵加壓外輸至聯(lián)合站進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
隨著油田的發(fā)展，該站的弊端就顯露出來，由于來液量大緩沖罐穩(wěn)流效果差，固液分離能力低，導(dǎo)致地層砂進(jìn)入站內(nèi)設(shè)備及集輸管線進(jìn)而造成設(shè)備損壞、管線結(jié)垢。要解決這一問題，就要提高固液兩相分離的效果，降低進(jìn)入設(shè)備和管線的采出砂。我們對(duì)現(xiàn)有流程進(jìn)行了改造，在油井產(chǎn)液進(jìn)站之前，首先進(jìn)入沉砂排砂裝置進(jìn)行固液分離，之后在進(jìn)入原油處理流程進(jìn)行處理。
砂的比重比原油大，在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于重力、摩擦力、浮力等因素的影響，采出砂會(huì)與產(chǎn)出液流分離，所以可用重力沉降法使其分離。由四個(gè)單井罐鏈接而成，其中1和2互為備用，3和4互為備用，首先單井來液進(jìn)入裝置進(jìn)行固液分離，然后再進(jìn)入站內(nèi)加熱爐等設(shè)備外輸。該設(shè)備自投產(chǎn)后，將作業(yè)區(qū)中轉(zhuǎn)站原有的2個(gè)月的正常運(yùn)行周期延長(zhǎng)到半年進(jìn)行一次管線清洗工作，而且站內(nèi)設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
原油進(jìn)入裝置后流速降低，流態(tài)穩(wěn)定，地層砂在容器中的運(yùn)動(dòng)距離由于其本身速度的降低而縮短，等于延長(zhǎng)了沉降的過程。由于采出砂的形狀、質(zhì)量、尺寸均不會(huì)出現(xiàn)大的變化，所以其沉降效率與所處環(huán)境的溫度有關(guān)，溫度升高液體的粘度降低，砂沉降過程中所受的阻力降低，整改后在原有流程的基礎(chǔ)上，井口產(chǎn)出液分兩部分進(jìn)入流程，一部分經(jīng)加熱爐后在進(jìn)入流程，一部分液流直接進(jìn)入沉砂除砂裝置中。這樣在加上井口加熱器的提前作用，井口產(chǎn)出液進(jìn)入裝置后的溫度可以達(dá)到60℃，沉降分離的效率得到了提高。
除砂工藝經(jīng)濟(jì)效益明顯
該整改流程簡(jiǎn)單、操作，維護(hù)容易，崗位人員對(duì)改進(jìn)后的流程非常認(rèn)可。該設(shè)施在青海油田采油三廠七個(gè)泉作業(yè)區(qū)投運(yùn)后，將原來的2個(gè)月清洗管線的周期延長(zhǎng)到了6個(gè)月，而且原來清洗過程中，經(jīng)常因?yàn)槎氯^于嚴(yán)重而無法清洗只能更換成新管線，發(fā)生費(fèi)用包括舊管線拆除和新管線安裝等。
2009年~2010年共清洗管線11次，共計(jì)清洗￠114×4管線1870米，更換￠114×4管線1360米，因?yàn)楦鼡Q管線而停輸26天。這種情況在新的工藝投運(yùn)后也大為改觀，在半年期間只是更換了出口15米的管線。使得在一年管線清洗上的費(fèi)用節(jié)約了50多萬元。而且也使得平穩(wěn)運(yùn)行的周期得到了延長(zhǎng)。
四個(gè)儲(chǔ)罐分別在投入使用后的4個(gè)月進(jìn)行了清理，清理出油泥沙厚15cm，清理費(fèi)用5,000元左右。由于是集中清理并不影響生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。設(shè)備建成后，除砂率達(dá)到了90%以上，解決了困擾生產(chǎn)的一大難題。
七個(gè)泉油田含砂原油集輸工藝新方法的應(yīng)用，使得對(duì)含砂原油集輸工藝有了新的認(rèn)識(shí)和新的解決思路。但還存在以下問題：在青海油田高海拔地區(qū)，由于處于室外，儲(chǔ)罐的保溫工作難度大；處理不徹底，站內(nèi)一次加熱原油加熱爐的維護(hù)周期得到了延長(zhǎng)，即從原來的45天延長(zhǎng)到了100天，還是不能徹底的清理原油中的砂成分；自動(dòng)化程度不高，在投運(yùn)正常穩(wěn)定后，安裝了自動(dòng)化液位計(jì)并將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到值班室，降低了崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。建議在以后的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)中配合應(yīng)用多種分離技術(shù)，相信會(huì)取得更好的效果，能更好的為油田生產(chǎn)服務(wù)。
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