油田高溫計量接轉站工藝技術

李 墨

中石油遼河油田，遼寧盤錦 124010

0 引言

遼河油田曙光采油廠的超稠油蒸汽吞吐開發已經進入遞減階段，中石油遼河油田公司在曙一區杜84 塊館陶油層超稠油開發中，開展蒸汽輔助重力泄油開發，并工業化應用。隨著該技術開發的不斷擴大，確定了其工業化應用的思路為高溫計量接轉工藝的方式，其中高溫計量、高溫緩沖控制、高溫輸送是需要解決的關鍵問題。因目前國內尚無成功可借鑒經驗，因此組織開展油井高溫計量接轉站的試驗，為蒸汽輔助重力泄油工業化實施奠定技術基礎。

1 高溫計量接轉站技術思路

在設計過程中必須符合最高溫度180℃的工況要求，并著重考慮防止高溫水氣化的問題。油井井口高溫產出液經過取樣、計量后，進入油氣緩沖罐（油氣緩沖罐壓力要根據罐內溫度進行控制一般控制在1.2MPa 左右），在保證高溫飽和水不氣化的前提下進行油氣分離與緩沖，氣體進入天然氣回收系統，高溫液體經過高溫離心泵輸送到集輸管線。

2 關鍵技術研發

2.1 高溫油氣分離緩沖罐

在采用離心式輸油泵時，由于油井的產出液含有伴生氣為氣液兩相流，應充分考慮對泵的葉輪產生氣蝕和氣蝕余量問題，防止泵效的降低和影響泵的使用壽命。同時，因產出液溫度較高考慮到輸油泵的，必須將入泵壓力控制在1.0Mpa 以上以防止180℃的飽和水在泵內氣化產生氣鎖現象。高溫產出液經進口管線首先進入進口分流器，脫出大量原油伴生氣，與殘余氣體一起進入集氣包，壓力控制后進入天然氣外輸系統。液相經梳流板流入分離艙，并繼續有伴生氣分離上浮，并形成氣液界面，原油和水在重力分離作用下向下運動，并在分離艙底部由排水口排出。

2.2 耐高溫液位檢測系統

蒸汽輔助重力泄油的生產特點是產出液溫度高、油品粘度高、乳化嚴重且緩沖罐內壓力高。高溫產出液進入罐內經過入口分離器緩沖后，伴生氣上浮，油水混合物下沉，實際罐內為油水混合液、油汽過渡帶、氣三部分組成，常規的液位計無法正常工作。為保證安全生產設置兩套液位檢測裝置。一是研發了沉筒液面檢測系統，用來檢測罐內油水混合液實際液位值；選用了雷達液位檢測系統，用來測量罐內油沫子（過渡帶）實際高度。沉筒式液位計在結構上由沉筒、傳感器、變送器組成。其測量的為罐內實際的油水混合液的高度，從結構上看沉筒液位計的各個組成部分均耐溫、耐壓、防爆符合罐內工況要求。二是雷達液位計，安裝在緩沖罐頂部，該雷達液位計無可動部件，不存在機械磨損，使用壽命長，從測量原理上看雷達液位計為非接觸式測量，可適應罐內的高溫、高壓環境，并且從測量原理上分析雷達液位計發出的電磁波碰到雜質或界面就會有顯著的反射，因此在罐內當電磁波碰到油沫子便立即返回，可以準確的檢測罐內油沫子的實際高度。

2.3 緩沖罐定壓裝置

根據現場生產數據計算，緩沖罐排出的伴生氣排量4500 m3/d～5000m3/d，壓力在0.85MPa～1.2MPa，溫度在140℃～180℃，排出氣體瞬時流量差距較大。為適應此工況研發V 型電動球閥，可實現百分比的流量調節，耐溫180℃，耐壓1.5MPa，排氣量控制范圍為50m3/h～200m3/h，完全滿足生產需要，并且通過監測緩沖罐內溫度自動計算出對應控制的壓力，通過PLC 控制執行器實時改變球閥開度平穩調節排氣量，避免生產參數波動。

2.4 高溫離心輸油泵

蒸汽輔助重力泄油高溫產出液原油粘度在33.2mPa·S～93.2mPa·S（140℃時），含水60%～85%，高溫產出液經過離心泵輸送易發生氣鎖現象，常規離心泵無法正常工作。因此高溫輸油離心泵設計上選用耐高溫旋轉波紋管機械密封，耐溫可達250℃，并采用耐高溫的潤滑系統，泵體無需冷卻。泵的重要部件均采用特殊的耐高溫材料制成，各項特性參數均符合高溫輸油的特殊工況要求。

2.5 雙閉環全自動控制系統

為了便于操作和控制設計了全自動控制系統，具體實現兩大功能，一是實現通過測定的產出液溫度根據飽和水對應壓力自動計算并控制對應的壓力，二是緩沖罐液位與高溫外輸泵聯鎖控制，穩定液面位置平穩外輸。研發了雙閉環壓力控制系統（PID），因為罐內的壓力不僅與泵的排量有關，而且與排氣量有關。系統首先根據水的溫度計算飽和蒸汽壓作為設定壓力控制點，根據液位高度調節泵的排量泵（通過變頻控制），再用當前排量與當前壓力變化值進行比較，通過PLC 計算得出給出輸出達到控制閥門的開度，達到穩定系統壓力的目的。

3 現場應用效果評價

高溫輸油泵共進行了200 天的連續試驗，在進行連續輸油過程中，泵排量保持在10～30t/h 之間；整個連續輸油過程中未見異常問題。耐高溫液面檢測系統運行正常，能真實的反映出進出液量的變化，在液位變化與進出液量的平均誤差為±3.8% 。雙閉環壓力控制系統運行穩定未見異常，當產出液長期穩定在160℃時，當產出液量發生變化時，壓力自動控制為1.1MPa，液位穩定為2.1m，完全可以滿足將緩沖罐壓力控制的需要。

4 結論

1）油田高溫計量接轉站現場應用取得成功，所確定的各項工藝模式及參數、關鍵設備能夠滿足蒸汽輔助重力泄油工業化生產的要求；

2）耐高溫液位檢測系統采用的沉筒與雷達液位檢測裝置相結合，可以進行液位連續檢測，有效解決緩沖罐內過渡帶難以檢測的問題，實現緩沖罐內液面的自動控制；

3）耐高溫離心輸油泵泵效可以達到50%以上，密封件采用的耐高溫密封件完全滿足生產要求；

4）雙閉環緩沖罐全自動控制系統，可以實現緩沖罐內液位和緩沖罐內的壓力自動控制，防止產出液汽化及進泵前閃蒸現象的發生，保證輸油正常。

[1]陳琳，等.抽油泵故障樹分析[J].石油學報，1995(3)：145-151.

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