海上油田除砂系統(tǒng)工藝優(yōu)化改造實(shí)踐

海上油田除砂系統(tǒng)工藝優(yōu)化改造實(shí)踐楊炳華【摘要】油井出砂是海上油田開發(fā)中不可避免的問(wèn)題，砂在地面油氣水工藝處理系統(tǒng)中的運(yùn)行和沉積給處理設(shè)備和油氣水處理質(zhì)量造成嚴(yán)重影響.針對(duì)潿洲12-8W_6-12油田油氣水處理系統(tǒng)中除砂工藝存在的弊端，提出并實(shí)施了除砂工藝優(yōu)化方案，解決了油田油氣水處理系統(tǒng)排砂難的問(wèn)題，在提高油田油氣水處理質(zhì)量、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、降低設(shè)備腐蝕速率等方面起到了積極作用，也為海上其它油田提供【期刊名稱】《石油和化工設(shè)備》【年(卷)，期】2016(019)009【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P49-52)【關(guān)鍵詞】油井出砂滁砂工藝;沖砂;排砂【作者】楊炳華【作者單位】中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司潿洲作業(yè)公司,廣東湛江524057【正文語(yǔ)種】中文海上油田油井絕大多數(shù)為斜井、大位移井或水平井，地層狀況和生產(chǎn)井井況復(fù)雜，且油井產(chǎn)液量大，盡管油井已采取防砂措施，但部分粉細(xì)砂不可避免地被潛油電泵舉升至地面，進(jìn)入油田油氣水處理系統(tǒng)［1］。砂在生產(chǎn)工藝系統(tǒng)中的運(yùn)移和沉積有很多危害，比如：減少容器有效處理空間［2］、降低管道輸送能力、增加設(shè)備腐蝕速率、造成機(jī)泵磨損［3］、影響加熱盤管熱傳導(dǎo)［4］、造成液位計(jì)操作失靈等［5］，因此，必須對(duì)油田地面工藝處理和集輸系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行除砂和清砂。目前，常采用的除砂工藝技術(shù)主要有自然重力脫泥砂法、水洗-沉降除砂工藝、過(guò)濾除砂、旋流離心分離除砂等［6］。本文根據(jù)常用地面除砂工藝技術(shù)的特點(diǎn)，分析了潿洲12-8W_6-12油田油氣水處理系統(tǒng)中除砂工藝存在的弊端，提出并實(shí)施了除砂工藝優(yōu)化方案，解決了油田除砂、排砂難的問(wèn)題，為其它海上油田提供了借鑒。1.1潿洲12-8W_6-12油田工藝流程簡(jiǎn)介潿洲12-8W_6-12油田是南海西部海域潿西南油田群的油氣水處理中心，接收并處理潿西南6大油田16個(gè)采油平臺(tái)的井液，2013年建成投產(chǎn)，能夠反映目前海上油田油氣水工藝處理的現(xiàn)狀。潿洲12-8W_6-12油田工藝流程見圖1。各油田井液通過(guò)海底管道輸送至潿洲12-8W_6-12油田，井液首先進(jìn)入段塞流捕集器進(jìn)行氣液兩相分離，液相進(jìn)入一級(jí)分離器和二級(jí)分離器進(jìn)行油氣水三相分離，原油進(jìn)入電脫水器深度脫水，一級(jí)分離器、二級(jí)分離器、電脫水器分離出的生產(chǎn)水進(jìn)入油田生產(chǎn)水處理系統(tǒng)，生產(chǎn)水處理系統(tǒng)的主要設(shè)備包括生產(chǎn)水緩沖罐、水力旋流器、纖維球精細(xì)過(guò)濾器、注水緩沖罐、陶瓷膜過(guò)濾器、生產(chǎn)水增壓泵等，處理合格的生產(chǎn)水回注地層或排海。1.2潿洲12-8W_6-12油田地面工藝除砂方式(1)通球清管。潿洲作業(yè)公司各油田通過(guò)海底管道輸送井液至潿洲12-8W_6-12油田，部分固體雜質(zhì)會(huì)在海底管道內(nèi)沉積，各油田每月進(jìn)行一次海底管道通球清管作業(yè)，利用清管球清除海底管道內(nèi)的固體雜質(zhì)，固體雜質(zhì)上岸后進(jìn)入油田生產(chǎn)處理系統(tǒng)。沖砂管沖砂。一級(jí)分離器和二級(jí)分離器油水混合腔底部設(shè)置有沖砂管線，可以利用高壓海水或利用經(jīng)過(guò)增壓泵增壓的生產(chǎn)水進(jìn)行沖砂，擾動(dòng)沉積在分離器底部的砂等固體雜質(zhì)，固體雜質(zhì)通過(guò)分離器底部的開排管線直接排?；蜷]排管線排放到閉式排放罐。（3） 罐底直接排砂。生產(chǎn)水緩沖罐、注水緩沖罐等生產(chǎn)水處理的容器不設(shè)置沖砂管線，在罐底部設(shè)置有直接排海的開排管線和連接閉排罐的閉排管線，可以直接將罐底的油泥排放至油田閉式排放罐。（4） 過(guò)濾器過(guò)濾除砂。生產(chǎn)水增壓泵前設(shè)置泵進(jìn)口過(guò)濾器，可以濾除大直徑固體顆粒。（5） 壓力容器開罐清砂。每?jī)赡赀M(jìn)行一次生產(chǎn)分離器及其它壓力容器開罐清砂作業(yè)，清除生產(chǎn)分離器及其它壓力容器底部沉積的固體雜質(zhì)。以上固體雜質(zhì)清除方法是目前海上油田普遍采用的方法。1.3潿洲12-8W_6-12油田地面工藝系統(tǒng)除砂方式存在的弊端（1） 排砂方式不合理。開排排砂：由于工藝系統(tǒng)中各容器處理的生產(chǎn)水不是最終處理達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)水，通過(guò)開排管線將各容器中的固體雜質(zhì)直接排海容易造成環(huán)境污染，固體雜質(zhì)通常被高分子污油附著，直接排海也不符合環(huán)保要求，沖砂過(guò)程分離器液位波動(dòng)，油水分離效果差，通過(guò)開排管線排海很容易造成跑油事故，故開排直接排砂的方案不可行。閉排排砂：若排砂至油田的閉式排放罐，由于閉式排放罐同時(shí)回收污水系統(tǒng)分離出的污油，污油通過(guò)閉排泵輸送至分離器重新處理，而閉排泵的吸入口連接在閉排罐的底部，這勢(shì)必造成排放至閉排罐的泥砂重新被閉排泵舉升至生產(chǎn)分離器內(nèi)，造成固體雜質(zhì)始終在工藝系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，故排砂至閉排罐的排砂方案也不可行。（2） 泵前過(guò)濾器清洗工作量大，濾砂效果差。生產(chǎn)水增壓泵前的過(guò)濾器若精度太高，過(guò)濾器容易堵塞，且拆洗過(guò)濾器工作量大，若過(guò)濾器精度低，無(wú)法攔截工藝系統(tǒng)中的粉細(xì)砂。（3） 開罐清砂費(fèi)用高，清砂不及時(shí)。開罐清砂費(fèi)用高、工時(shí)多，需要油田停產(chǎn)，影響油田產(chǎn)量和生產(chǎn)時(shí)率，且砂在容器中的日常沉積會(huì)降低容器的有效處理容積，降低油氣水處理質(zhì)量，也會(huì)增加容器腐蝕速率。（4）清理出的砂等固體雜質(zhì)含較多油污。通過(guò)過(guò)濾器或容器開罐清砂清理出的砂等固體雜質(zhì)通常送往陸地專業(yè)環(huán)保公司處理，固體雜質(zhì)含有較多油污時(shí)，既影響油田原油回收，又會(huì)增加固體雜質(zhì)處理難度。潿洲12-8W_6-12油田不能實(shí)現(xiàn)地面工藝系統(tǒng)排砂除砂的關(guān)鍵是缺少收集和處理砂類固體雜質(zhì)的容器，導(dǎo)致工藝系統(tǒng)中的固體雜質(zhì)無(wú)法正常排出。為此對(duì)閉式排放罐的結(jié)構(gòu)和管線進(jìn)行了改造（如圖2），解決了這一問(wèn)題。具體改造內(nèi)容：（1） 閉式排放罐內(nèi)增設(shè)斜置堰板，將閉式排放罐分為砂收集腔和污油腔兩個(gè)腔體。壓力安全閥泄壓和水力旋流器污油管線等不含砂污油從污油腔頂部直接進(jìn)入污油腔，污油腔內(nèi)污油通過(guò)閉排泵輸送回生產(chǎn)分離器重新處理。（2） 增設(shè)含砂來(lái)液管線，含砂來(lái)液管線輸送含砂流體至斜置堰板底部位置。生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的容器進(jìn)行沖砂時(shí)，含砂流體流至閉式排放罐沉砂腔斜置堰板的底部，油水不斷上移進(jìn)入閉式排放罐的污油腔，砂類固體雜質(zhì)受重力沉降作用和斜置堰板的阻擋作用，沉積到閉式排罐沉砂腔的底部。（3） 設(shè)置沖洗水管線。沖洗水采用高壓海水或處理合格的高壓生產(chǎn)水。由于閉式排放罐內(nèi)沉砂腔沉積的砂含有油污，生產(chǎn)系統(tǒng)沖砂排砂結(jié)束后，將高壓海水或處理合格的高壓生產(chǎn)水導(dǎo)入閉式排放罐沉砂腔，對(duì)沉砂腔內(nèi)沉積的砂進(jìn)行清洗，清除砂類固體雜質(zhì)上附著的污油。（4） 沉砂腔排砂口處增設(shè)濾砂槽。閉式排放罐沉砂腔內(nèi)固體雜質(zhì)清洗結(jié)束后，通過(guò)排砂管線排放至濾砂槽，濾砂槽內(nèi)設(shè)置精密過(guò)濾網(wǎng)，將固體雜質(zhì)過(guò)濾出來(lái)送陸地處理，液體排放至油田開排系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)油田閉式排放罐的改造，徹底解決了潿洲12-8W_6-12油田地面工藝系統(tǒng)除砂和排砂難的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)半年多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，使用效果顯著，具體表現(xiàn)為：（1）生產(chǎn)系統(tǒng)沖砂、排砂實(shí)現(xiàn)了正常化。改造以前，分離器沖砂液體無(wú)處排放，導(dǎo)致分離器內(nèi)部沖砂管的設(shè)計(jì)無(wú)法正常應(yīng)用，改造后按照每15天進(jìn)行一次分離器沖砂的制度執(zhí)行，有效防止了砂類固體雜質(zhì)在生產(chǎn)分離器內(nèi)的沉積，保障了生產(chǎn)分離器的有效運(yùn)行。生產(chǎn)水緩沖罐、注水緩沖罐等生產(chǎn)水處理設(shè)備也每15天進(jìn)行一次罐底排砂。（2） 生產(chǎn)水增壓泵泵前過(guò)濾器清洗周期由1周延長(zhǎng)至1個(gè)月。改造前，生產(chǎn)水增壓泵泵前過(guò)濾器使用1周就會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾器前后壓差過(guò)高，泵吸入口壓力過(guò)低的情況，需要拆洗過(guò)濾器，且過(guò)濾器內(nèi)雜質(zhì)直徑較大。閉式排放罐改造完成且生產(chǎn)系統(tǒng)正常沖砂后，生產(chǎn)水增壓泵泵前過(guò)濾器清洗周期延長(zhǎng)至1個(gè)月，且過(guò)濾器內(nèi)固體雜質(zhì)的數(shù)量明顯減少。（3） 閉式排放罐內(nèi)的沉砂腔每月收集砂類固體雜質(zhì)約20kg，經(jīng)過(guò)清洗后的砂類固體雜質(zhì)含油污明顯減少。（4） 閉式排放罐沉砂腔收集到的砂大部分為粉細(xì)砂，這部分砂的去除可以減緩泵類設(shè)備的磨蝕。（5） 水力旋流器的清洗周期由2周延長(zhǎng)至6周，且使用效果明顯好轉(zhuǎn)。油田水力旋流器的旋流管孔徑很細(xì)，是油田生產(chǎn)水處理系統(tǒng)中最容易發(fā)生堵塞的設(shè)備。閉式排放罐改造前，水力旋流器使用2周即發(fā)生旋流管堵塞現(xiàn)象，使用效果明顯下降（如圖3），生產(chǎn)系統(tǒng)正常沖砂后，旋流器的清洗周期延長(zhǎng)至6周，且內(nèi)部較少油泥，不再發(fā)生旋流管堵塞（如圖4）。（1） 潿洲12-8W_6-12油田沖砂排砂系統(tǒng)的優(yōu)化改造設(shè)計(jì)與實(shí)施具有很高的實(shí)用價(jià)值，能很好地解決目前海上油田除砂排砂難的弊端，對(duì)提高油氣水處理質(zhì)量、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、減少過(guò)濾器和水力旋流器拆洗工作量等起到了積極作用。（2） 閉式排放罐內(nèi)斜置堰板的高度和傾斜度需要通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行核算。（3） 生產(chǎn)工藝系統(tǒng)沖砂、排砂周期需要根據(jù)油田產(chǎn)液的含砂量確定，對(duì)于流體含砂率高的油田，需要縮短生產(chǎn)系統(tǒng)各容器的沖砂和排砂周期。生產(chǎn)系統(tǒng)正常沖砂排砂后，可以適當(dāng)提高生產(chǎn)水增壓泵泵前過(guò)濾器的濾網(wǎng)精度，有效防止粉細(xì)砂進(jìn)入泵體。滿足工藝的條件下，閉式排放罐沉砂腔固體雜質(zhì)的清洗選用熱生產(chǎn)污水，清洗時(shí)間根據(jù)清洗效果決定?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】[1]蘇幼明，鞏興廣，秦寧，等.海上油氣處理工藝設(shè)備除砂系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣,,25(5);85-88.[2]張琦，徐麗英.海上稠油油田除砂工藝技術(shù)探討[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013,24(4):22-24.[3]邵艷波，南子龍，金治軍，等.除砂工藝在油氣集輸系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，