重油外輸系統提升輸油能力改造

吳峰池等

摘 要：西北油田分公司年度原油銷售任務緊張，塔河油田重油外輸系統任務艱巨。目前重油外輸使用的雙螺桿泵實際排量無法滿足年度剩余輸量要求，經過對各種影響泵排量因素的分析以及對相關解決方案的綜合評價，最終采用改造雙螺桿泵螺旋套的方式，解決重油外輸系統輸油能力不足的問題。

關鍵詞：重油；外輸系統；雙螺桿泵；螺旋套；改造

1 背景

目前重油外輸系統主要輸油站庫3座，外輸雙螺桿泵21臺，其中塔庫首站有輸油泵8臺，1#中間站有輸油泵6臺，雅克拉末站有輸油泵7臺。目前塔河油田的重質原油全部通過塔庫首站外輸。塔庫首站接收二號、三號聯合站重質油后，通過外輸泵將重質原油一部分輸送至雅克拉末站，一部分輸送至星美首站，星美首站接收原油后一部分通過自壓輸往塔一聯作為混配油使用，另一部分輸往星美末站外銷。

在2008年塔庫首站擴建時，塔庫首站沒有考慮給一號聯輸送混配油，從2009年6月開始，一號聯混配油由塔庫首站輸送，混配油需求量從最初的每天幾百噸上升為目前的2000多噸，塔庫首站年輸送任務折算達到660萬噸/年，已經超出設計輸送能力（設計最大年輸送能力600萬噸/年）。

1.1 存在的問題

7T.3系列雙螺桿泵額定排量135m3（127.575噸），額定壓力5.0MPa，2臺泵運行時，單泵排量可達額定排量，塔庫首站5臺泵正輸運行時，單泵排量平均為110m3/h，造成塔庫首站每日欠輸原油2388噸。

1.2 問題分析

1.2.1 匯管供油不足

塔庫首站1#匯管接入5臺泵，2#匯管接入3臺泵，正輸泵進口來油主要由1#匯管提供，反輸泵進口來油主要由2#匯管提供。多臺泵同時吸液，可能造成匯管儲油不足，單泵吸油量降低，排量下降。通過1#、2#匯管-正反輸排量試驗驗證，在來油罐位保持安全液位狀況下，匯管供油對泵進口吸油量無影響。

1.2.2 粘度影響

通過數據分析，7T.3系列雙螺桿泵設計粘度500-750cst，實際輸送介質粘度150cst。泵進出口壓差相同時，介質粘度越大，從高壓腔回流到低壓腔的介質越少，粘度越小，回流越多。即在相同壓力下，泵輸送介質粘度降低，泵排量隨之降低。

1.2.3 泵體內部泄漏與回流

長期高壓運轉造成泵體安全閥出現內漏；泵體內部高壓腔與低壓腔之間壓差過大，回流造成介質與襯套及螺旋套摩擦加劇，間隙增大，外輸排量減小。

2 可行性分析及改造內容

2.1 可行性分析

2.1.1 方案一：增加泵機組

目前塔庫首站共有外輸泵8臺，一般情況下為正輸6臺滿頻運行，反輸2臺泵。根據列賓宗公式推算，正輸7臺泵運行壓力將達到5.2MPa，由于外輸泵設計最大壓力為5MPa，外輸管道設計工作壓力為5MPa，設計壓力為6.4MPa，長期超設計壓力運行存在巨大的安全隱患，故方案一不可選。

2.1.2 方案二：新建復線

復線建成后可有效降低電單耗，提高管輸能力，可有效保障管輸任務，符合分公司長遠規劃。但新建復線整個項目龐大，建設周期長、投資大，不能及時擺脫當前所面臨的重油外輸困境。

2.1.3 方案三：進行外輸泵擴排量改造

通過改造雙螺桿泵螺旋套導程提高泵排量，并增加一臺備用泵，以解決目前外輸任務艱巨的緊張局面。當雙螺桿泵運行臺數增加時，出口壓力增大，回流增加，泵軸功率提高，單臺泵排量降低；當雙螺桿泵運行臺數一定時，螺旋套導程增加，泵出口壓力相應增大，泵軸功率提高，泵效率增加，泵回流相對增加更多，但單臺泵排量的絕對值是提高的。

通過理論計算及相關試驗得出，在保證滿足泵性能曲線及電機性能核算情況下，對塔庫首站4臺雙螺桿泵進行50導程改造是可行的。

綜上分析：方案三可行性高，且在經濟性、時效性等方面具有突出優勢，故采用方案三。

2.2 主要改造內容

改造部件為外輸高壓雙螺桿泵螺旋套。經計算分析，計劃將塔庫首站4臺38導程改造為50導程。

3 實施效果及經濟社會效益

3.1 實施效果

經現場測試：塔庫首站泵機組改造后，4臺改造泵運行時實際排量為：

4臺改造泵實際排量平均為137.3m3/h，較改造之前提高27.3 m3/h。

3.2 經濟效益

改造泵排量在原基礎上增加的排量平均為27.3m3/h，每臺泵一天工作24小時，一年運轉360天，標密為0.945t/m3，則4臺改造泵提升輸油能力日計：4×27.3×24×0.945=2477萬噸，提升輸油能力年計：4×27.3×24×0.945×360=89.16萬噸。

3.3 社會效益

重油外輸系統提升輸油能力改造，提高了現有外輸系統泵機組等設備的利用率，提升了分公司重油外輸系統的輸油能力，克服了分公司面臨的重油外輸瓶頸，社會效益顯著，意義重大。

4 推廣應用規模及前景

通過對重油外輸設備雙螺桿泵的改造，提高了外輸系統的輸油能力，有效地緩解了分公司重油外輸壓力，無排放，無污染，投資相對較少，經濟效益與社會效益巨大。此次改造項目對其他外輸系統的設計與改造具有重要的借鑒意義，在相關行業單位的同類設備改造中具有廣泛的推廣價值。

作者簡介：吳峰池（1986.3-）男，四川德陽人，本科，中石化西北油田分公司油氣運銷部，助理工程師，設備管理。