塔二轉外輸工藝存在問題及改進措施探討

欒曉堃(大慶油田有限責任公司 第九采油廠，黑龍江 大慶 163853)

1 問題的提出

轉油站是為滿足油氣集輸而設計的油田專用場所，主要用于油氣集輸系統過程中，將原油天然氣進行分離、加熱、增壓外輸。塔二轉自投產以來，本站參數調整及機泵的運行狀況受外站來液波動影響較大，需要工人24 小時根據罐液位手動調整外輸泵排量，外輸泵變頻與罐液位自動聯鎖失去作用，增加了工人的勞動強度。因此，需要摸清塔二轉外輸工藝存在的問題，并探索改進措施，實現轉油站的平穩運行，降低工人的勞動強度。

2 存在問題及問題分析

2.1 塔二轉外輸工藝現狀

塔二轉于2018 年在原1#中間加熱站的基礎上擴建并投產，站內采用油氣分離器處理工藝，本站所帶油井來液經油氣分離器分離脫除天然氣后，再經外輸泵與外站來液共同加熱提溫輸送至脫水站進行處理。

塔二轉利舊原1#中間加熱站外輸管道，為2007 年投產，規格Ф159×6-14.62km，設計壓力4.0MPa，設計最大輸量1958t/d。

外站來液管道包含兩部分，一部分為1#轉油站至塔二轉外輸管道，長約15.88km，2#轉油站掛接至該條管道；另一部分為3#轉油站至塔二轉外輸管道，長約16.58km。

塔二轉相關外輸管道示意圖如圖1 所示。

圖1 塔二轉相關外輸管道示意圖

2.2 塔二轉外輸工藝存在的問題

(1)外輸管道實際輸量小于理論輸量

塔二轉至脫水站外輸油管道已運行11 年，選取2018 年塔二轉未投產時同一時間點的生產數據，通過pipephase 軟件模擬計算，該管道的實際內徑約為135mm，小于理論內徑147mm，實際最大外輸液量僅為1580t/d，小于設計最大輸量1958t/d。

(2)外站來液不平穩，本站外輸頻繁波動

塔二轉外輸包含2 部分，即本站油井來液和外站站場來液，其中本站外輸泵(Q=25m3/h H=400m)與外站外輸泵(Q=80m3/h H=400m)各設變頻調速裝置1 臺，并分別與油氣分離器液位連鎖，實現了分離器液位的自動控制。

由于外站來液不穩定性，通常在每天的8:00-17:00 不定時出現峰值，持續時間約為1-2h，瞬時最大約為85～100m3/h。當外站來液外輸排量增大時，由于外輸管道輸量的局限性，本站外輸泵排量逐漸降低，最大只能達到10m3/h。因此為保證生產，需要用人工根據液位變化調整變頻頻率，此種運行方式不僅嚴重影響了本站外輸液，增加了工人勞動強度，造成了本站外輸的不平穩。

2.3 原因分析

(1)外站來液不平穩的分析

2#轉油站與3#轉油站的外輸液中除站外所轄油井產液外，還有卸油點回收的通過罐車裝卸的拉油、撈油的油井產液等，其中2#轉油站日均收油130m3/d，3#轉油站日均收油300m3/d，且兩站均為白天收油、間歇運行，當兩站同時大排量收油外輸時造成塔二轉接收外站來液瞬時增大。

(2)本站外輸泵排量受外站外輸泵排量影響的分析

理論上，本站外輸泵(以下簡稱為小泵)排量的大小由油氣分離器液位高低決定，但是目前受外站外輸泵(以下簡稱為大泵)排量和液位變化同時影響。從離心泵特性曲線和管路特性曲線分析：

①對于已建外輸管道，閥門開度不變時，管路特性曲線只有一條，即h-Q 曲線。當大泵固定轉速時，對應離心泵特性曲為(H-Q)大，當大泵單獨運行時，泵特性曲線與管路特性曲線的交點為大泵理論工作點，對應的流量為QL大；同理，可以確定小泵的特性曲線(H-Q)小與QL小。當大泵與小泵并聯后，得到并聯后的總性能曲線(H-Q)大+小。總性能曲線與管路曲線的交點為并聯工作時的工作點，對應流量為Q大+小。此時同揚程下，對應大泵實際流量為Q大，小泵實際流量為Q小，由圖2 中曲線可以看出，離心泵并聯時，實際流量與理論流量關系為：Q大＜QL大；Q小＜QL小；Q大+小=Q大+Q小＜QL大+QL小；即：離心泵并聯時，實際排量小于理論排量。

圖2 離心泵并聯時管路特性曲線與離心泵特性曲線

②當外站來液降低，大泵變頻調小，小泵轉速不變時，大泵轉速降低，特性曲線向左下偏移，為(H-Q)M大，重新確定大泵與小泵并聯后的總性能曲線(H-Q)M大+小，新總性能曲線與管路曲線的交點對應流量為QM大+小，此時同揚程下，對應大泵流量為QM大，小泵流量為QM小，大泵頻率調小時，調整后流量與原流量關系為：QM大＜Q大；QM小＞Q小；QM大+小=QM大+QM小＜Q大+小；即：離心泵并聯時，單臺泵排量降低，總排量小于調整前總排量，如圖3 所示。

圖3 離心泵并聯時調整排量管路特性曲線與離心泵特性曲線

3 塔二轉外輸工藝改進措施

針對塔二轉外輸不平穩的問題，同時還要滿足本站油井產液的單獨計量，可采取以下改進措施或建議。

3.1 間接計量，停用本站外輸泵

塔二轉閥組間內新建外站來液計量，計量后外站來液與本站來液混合，二者同時增壓計量外輸，利用求差法計量本站油井產液。優點：避免外輸泵相互干擾，改造工程量較小；缺點：間接計量不準，存在輸差，且質量流量計投資較高，現場安裝位置受限。改造后流程示意圖如圖4 所示。

圖4 改造后流程示意圖

3.2 本站外輸泵更換為轉油泵

更換本站外輸泵為轉油泵，降低揚程，實現油氣分離器串聯運行，外站來液與本站來液混合后同時外輸。由于本站外輸泵揚程為400m，而油氣分離器設計壓力為0.44MPa，若要實現油氣分離器串聯運行，必須降低外輸泵揚程。優點：實現本站計量的同時也降低了電能的消耗；缺點：2 年后外站可以自壓時仍需要換回原外輸泵。改造后流程示意圖如圖5 所示。

圖5 改造后流程示意圖

3.3 外站控制外輸，平穩小排量收油

因3#轉油站站內建設500m3事故罐1 座，可以滿足一定的緩存時間，為降低塔二轉白天外站來液峰值影響，建議3#轉油站錯峰外輸；同時從管理上協調2#、3#轉油站小排量收油外輸。為降低外站來液峰值，建議其小排量收油，以降低外輸負荷。優點：無工程改造；缺點：臨時管理措施。

4 結語

(1)液體在用離心泵輸送過程中，泵和管路任何一方的特性發生變化，都會引起整個系統工作參數發生變化。

(2)轉油站在需要大流量時，盡量減少泵的臺數，降低多臺泵并聯的可能，以免管路及泵工作條件復雜、操作維修不便。