世紀號FPSO電脫水器深度優化挖潛工藝技術

冉從俊(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6/渤中作業公司，天津 300459)

0 引言

世紀號FPSO電脫水器V-103是鼠籠式電極，輸入電壓380伏，輸出電壓為可調式，從22千伏到40千伏，每隔4.5千伏一檔，共5檔。電脫水器中只存在交流電場，以偶極聚結和振蕩聚結為主。電脫水器內部結構圖如圖1所示。

圖1 電脫水器內部結構圖

由于FPSO處于油田生產處理物流鏈末端，受上游平臺轉液和油井出砂影響，世紀號原油流程異常不穩定，極易出現電脫水器突然掉電，界面儀卡滯，取樣口堵塞等現象，同時因電脫水器內置界面傳感器故障和回流量控制不夠合理等這些內外因素綜合影響，導致回流水質和下艙油品穩定性無法得到充分保障。為了保證電脫水器的流程穩定，充分釋放電脫水器處理潛能，渤海世紀號生產部門完成電脫水器供給泵工頻改變頻運行改造，創新型提出電脫水器界面傳感器內置改外置并將電流信號引至中控監測，優化調整回流量一二級配比，有效提升電脫水器的抗沖擊能力和處理效果。具體工作內容如下：

1 電脫水器供給泵P-101A/D改變頻控制，提升電脫水器進液量和熱化學處理器液位穩定性

電脫水器供給泵P-101負責將V-102(熱分離器)的油相進行增壓，然后進入V-103(電脫水器)，是生產流程的關鍵點。在電脫水器供給泵采取工頻控制的工況下，上游熱化學處理器液位和下游電脫水器進液量波動頻繁，而P-101泵也經常出現損壞的現象。

P-101泵的控制主要受出口液位調節閥LV-7141A/B和壓力調節閥PIC-7141A/B控制，其中LV-7141A/B的開度調節受V-102的油相液位控制，當液位偏高時，LV閥門開度增大；當液位偏低時，LV閥門開度減小，以維持V-102油相液位穩定。PIC開度受泵出口壓力調節控制，當泵出口壓力增大時，PIC-7141開度增大，當泵出口壓力減小時，PIC-7141開度減小，以維持泵出口壓力穩定。經過現場數據錄取和中控運行曲線驗證，這種控制方式使得V-102液位波動較大，電脫水器瞬時進液量也隨之變化，導致電脫水器處理效果受限。

變頻改造主要思路是將V-102的液位控制由原來的LV-7141控制調整為P-101變頻控制，同時保留LV-7141的控制邏輯。兩臺變頻器柜安裝在世紀號工藝MCC間，變頻器輸入電源接入原開關輸出端子上，變頻器輸出與原開關引出電纜對接，原電纜到現場電機沒變。原現場啟停按鈕作為變頻器的啟停按鈕，增加7×1.5mm2電纜作為液位信號電纜。

如圖2所示，正常情況下泵出口調節閥LV-7141處于手動模式，變頻器的VSD信號處于自動模式；目前LV-7141保持手動全開，必要時可以手動調節開度進行配合調節；變頻器的VSD信號受V-102的液位控制。應急情況下或者變頻器故障時，可以將VSD信號修改為手動，然后將LV的信號恢復自動，就可以恢復到原來的P-101工頻工作，V-102液位受LV-7141控制的模式。

圖2 變頻控制示意圖

P-101A/D泵實現變頻控制，一改以往通過泵出口閥門開度改變控制流量的固有模式，實現了更穩定的操作。電脫水器增壓泵變頻控制，通過電流運行曲線、下艙油含水率變化曲線可以充分說明流程穩定性有了顯著提高。

2 電脫界面傳感器內置改外置，電流信號引至中控實時監測，破除歷史遺留問題

電脫界面傳感器原來為內置，但因流動介質存在腐蝕性，內置傳感器更換多次均在幾個月時間就失效，起不到監控作用，三級電脫水器界面和電流的監控，一直依靠現場操作人員定時巡檢時讀取現場數值后，通報中控后開始進行相應調整，故操控存在嚴重滯后現象，這種被動不利于流程穩定。通過與電儀部門溝通討論，充分利用現有物資和電脫水器原有裝置，本著最低成本優化升級的原則，在原罐體外置界面儀上架設外置界面傳感器，利用原LT-7161A/B傳輸通道，將界面數據傳輸到中控，實現界面監測；利用備用通道將電脫水器電流值引入中控，實現電流監測，改造后，中控實時監測界面和電流，根據工況進行主動實時調整，外置式傳感器也杜絕了罐內介質腐蝕性的影響，從而確保電脫水器的穩定性。

3 進一步合理優化電脫水器回流量配比，實現精準調控

電脫水器回流最初只回流到一級，但因對一級加熱效果并不明顯，反而還增大了一級處理負擔，同時考慮二級處理液量比一級少28000m3/d，如果回流改到二級，加熱效果可能會明顯些，故將電脫水器回流調整至二級，經過運行一段時間后，發現二級下艙水質受電脫水器回流水質影響極大，二級水質無法保證穩定，為了減小此影響，通過對回流至一二級配比調整測試，最終10%回流至一級，90%回流至二級，總體回流量從最初的8000m3/d降到3000m3/d，實現了既保證二級水質，也不影響一級水質，完全消化了回流對流程的負面沖擊。

4 取得成果

通過以上一系列措施，提升電脫水器抗沖擊能力，確保其平穩運行，回流水質和下艙油品更加穩定，中控和現場對流程控制更加精準和高效。

(1)流程調控上，實現電脫水器運行電流平穩。

改造前后V-103A/B運行電流曲線如圖3所示。

(2)通過改造，電脫水器處理潛能得到充分釋放，下艙原油含水明顯下降(如圖4所示)。2016年外輸平均含水0.72%，2017年截至11月6日，外輸平均含水0.53%，下降0.2%，2017年度QHD32-6油田外輸全部合格(如圖5所示)。2016年和2017年外輸情況對比如圖6所示。

(3)通過對電脫水器回流配比調整測試，確定10%回流一級，90%回流二級的工況下，上游流程脫水能力大幅提升，二級油相出口含水明顯下降。回流量從之前8000m3/d下降到目前2000～3000m3/d，大幅釋放了流程處理能力，同時進一步優化藥劑注入量，保證油品長期合格，電脫回流相關流程參數曲線如圖7所示。

(4)改造還提升了熱化學脫水器處理效果。通過數據分析，熱化學脫水器液位曲線波動明顯趨于平穩，下艙水質得到保證，改造前后熱化學脫水器液位曲線如圖8所示。

圖3 改造前后V-103A/B運行電流曲線

圖4 改造前后下艙油化驗含水數據曲線

圖5 2016年和2017年外輸含水數據對比

圖6 2016年和2017年外輸情況對比

圖7 電脫回流相關流程參數曲線

圖8 改造前后熱化學脫水器液位曲線

5 結語

以渤海世紀號FPSO為例，通過分析其工作過程中出現的異常狀況，相關人員采取積極措施，完成電脫水器供給泵工頻改變頻運行改造，提出電脫水器界面傳感器內置改外置并將電流信號引至中控監測，優化調整回流量一二級配比，優化和提升了FPSO電脫水器使用效果，為今后其他生產流程優化控制提供了借鑒經驗。