應用浮動出油裝置實現原油連續平穩外輸

應用浮動出油裝置實現原油連續平穩外輸

劉海燕 崔營雙 郭昌文

勝利油田樁西采油廠

由于采出液油水混合液沉降分離時間不能滿足外輸罐邊進邊輸的需要，外輸罐長期倒罐運行，造成原油外輸系統很不穩定，影響了聯合站的整體運行經濟性。應用浮動出油裝置可實現原油連續平穩外輸，提高了外輸油系統的平穩性。由于消除了站內倒罐循環時間，外輸運行系統運行平穩率大幅度提高，相當于在原油外輸任務一定的情況下延長了原油外輸時間，從而降低了外輸油泵負荷和外輸油管線壓力高帶來的安全隱患。

浮動出油裝置；原油；平穩外輸；含水；倒罐

聯合站原油儲罐是原油脫水處理系統的重要組成部分，儲罐的合理調節在原油外輸指標任務的完成過程中起著關鍵性的作用。由于近幾年采出液油水混合液沉降分離時間不能滿足外輸罐邊進邊輸的需要，外輸罐長期倒罐運行，造成原油外輸系統很不穩定，影響了聯合站的整體運行經濟性。采取了一系列措施降低外輸罐的外輸波動幅度，但都不理想。如何提高外輸運行系統平穩率成為攻關的一個重要課題。

1 運行狀況調查

（1）原油儲罐運行狀態簡介。由于進罐原油含水率在1%以上，達不到交油含水指標，需要將沉降后的罐底部的高含水油倒入其他罐，達到含水指標后才能外輸交油，所以在日常運行中需要倒罐操作。通常情況下，有三座外輸罐同時運行，一座進油、一座靜止沉降、一座外輸。當1#罐液位降至接近出油口時，切換站內循環流程，停止交油，改為進油罐。再將2#罐和1#罐的出油閥門進行切換，抽1#罐改為抽2#罐，然后切換進3#罐的和1#罐的進油閥門，將來油從進3#罐改為進1#罐，同時將2#罐底部高含水油一并倒入1#罐。在倒油循環過程中監測含水率，當含水率降到0.6%以下時，切換外輸干線上的倒油流程，開始外輸交油，這就是倒罐的一個過程。這是目前大多數聯合站采取的比較普遍的儲罐運行模式。倒罐流程示意見圖1。

（2）倒罐模式運行的弊端：①倒罐需要反復啟停輸，使外輸運行不穩定，同時縮短了正常外輸時間，有時候一臺泵排量不夠，需要啟動兩臺，增加了耗電量；②對庫存量的要求高，當庫存量過高時，外輸油罐還沒輸完，進油罐就滿了，當庫存量過低時，外輸油罐輸完時，進油罐進的液位很低，這樣都會造成倒罐次數增加，減少原油在罐內的沉降時間，并增大職工的勞動強度；③倒罐時油罐下部的高含水油在罐內與新進原油反復混合，罐底部油泥砂作為天然乳化劑，混在其中影響油水破乳分離效果，增大外輸油含水指標超標風險。

圖1 倒罐流程示意

2 采取的措施

2.1 強制油罐底水循環減少倒罐時間

針對外輸罐存在底水，無法直接外輸的問題，研究出一種強制油罐底水排放措施，將底水提前排入進油罐。

在1#、2#、3#罐手動放水匯管上安裝DN159 mm的管線和100 m3/h的離心泵一臺，出口連接到油罐進油匯管。這樣可以在外輸油的過程中將靜止的油罐底部高含水油打入進油罐，縮短原來的倒油循環停輸時間，在破乳狀況較好的情況下，不需要倒罐也可實現正常外輸。

2.2 安裝浮動出油裝置實現連續輸油

2.2.1 工作原理

浮動出油裝置安裝在儲油罐內，與罐壁出油管連接，用來防止罐底污水及化學、機械雜質與油料混合出罐，進而保證油罐向外供油的純凈度。適用于國內外油品儲運、油田、石油化工等行業各類儲罐。浮動出油裝置主要由回轉機構、回轉臂（輸油管）、浮子、儀表四部分組成。回轉機構通過法蘭與罐壁接管連接。回轉臂的一端與回轉機構連接，另一端與浮子連接。當油罐進油或出油時，液位會上升或下降，浮子也會上升和下降，由于浮子和回轉臂的一端連在一起，回轉臂的另一端被連接在回轉機構上，因此回轉臂會在浮子的帶動下做上、下回轉運動；連接浮子的是油的吸入端口，要盡可能地侵入液面下，油從這一端口流入，從另一端口流出進入回轉機構，經過回轉機構進入罐壁接管，然后流出罐外，從而實現浮動出油這一工藝流程。這樣就可以始終抽取高液位處的低含水原油，確保外輸指標達標。浮動出油裝置工作示意圖見圖2。

圖2 浮動出油裝置工作示意

2.2.2 技術性能

浮動出油裝置的核心部分為萬向頭，即偏執型旋轉接頭，適用于大口徑浮動出油裝置，旋轉部分采用不銹鋼設計，雙支撐軸承，采用4道密封（兩個O型圈，兩個格萊圈）承壓高，使用壽命10年以上。

主要技術指標：公稱直徑DN250 mm，可承受溫度210℃，設計壓力0.6 MPa，浮動出油高度1.2～11.5 m（3#罐數據），防腐蝕性能：抗氯離子、H2S腐蝕及酸堿。

由于浮動出油管由浮筒帶動上、下起伏，最大浮起高度由運行液位決定，在運行過程中就存在一個浮動夾角的問題，如果夾角過大，超過90°，浮動出油管浮起時就有翻轉和卡住的危險，因此必須對夾角進行測算，以確定最高運行液位。

2.2.3 浮動出油裝置（3#罐）日常運行方案

（1）當庫存量低于6 000 t時，根據罐內油量投運1座罐，直接用3#罐邊進邊出，冬季生產時，可定期對停運罐流程進行掃線。

（2）當庫存量高于6 000 t時，根據庫存量的情況，投運2座罐，將2#罐和3#罐并聯運行，保持3#罐高于2#罐液位運行，定期停輸倒循環降低2#罐的液位。

（3）當庫存量高于8 500 t時，根據庫存量情況，投運3座罐，將1#罐、2#罐和3#罐并聯，控制各罐進口以控制液位，保持3#罐液位高于其余兩罐，定期對1#、2#罐進行輪流倒循環降低液位，以維持3#罐高液位運行。

（4）當庫存高于10 000 t時，根據庫存量，投運備用罐，將4座罐輪流與3#罐并聯，操作如庫存高于8 500 t時的運行方案。

（5）對污水罐上部油層處理，可以根據含水情況在3#罐外輸過程中直接摻輸；也可以在庫存量和破乳狀允許的前提下一次性向進油罐集中出油，再采取倒罐或摻輸的方式進行處理。

3 實施效果

3.1 效果評價

（1）提高了外輸油系統的平穩性。由于消除了站內倒罐循環時間，外輸運行系統運行平穩率大幅度提高，相當于在原油外輸任務一定的情況下延長了原油外輸時間，從而降低了外輸油泵負荷和外輸油管線壓力高帶來的安全隱患。

（2）降低職工勞動強度。消除站內倒罐循環時間后，減少了職工勞動工作量，尤其降低了職工在夜間頻繁倒罐的勞動強度和操作風險。

（3）不進行倒罐，能降低日常操作對原油儲罐空間的要求，減小庫存量對生產的制約程度，增加聯合站的存油能力。

（4）在破乳較好的日常運行中，外輸罐可邊外輸邊排放底水，避免含水油在各罐內反復循環；在破乳不好時，可降低對外輸量的影響，同時降低各罐倒油循環引發的惡性循環，縮短生產恢復時間。

將聯合站浮動出油裝置應用前后8組數據進行比較后可以看出，聯合站的外輸油系統干線壓力和外輸油含水率都有了比較明顯的平穩趨勢。

3.2 效益分析

（1）降低罐內破乳干擾，降低了破乳成本。由于罐內破乳效果提升，罐前加藥量降低甚至不加，可節約破乳劑投加量100 kg/d。

（2）節省電費。單月降耗13 098 kW·h，一年可節約電費12萬元。

（3）投資。浮動出油裝置購置費用20萬元；施工費用2.5萬元；年綜合經濟效益33.3萬元。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.037