增壓撬原油粘度及溫度穩定性提高的研究

張文平，李丙焱，成清林，鄭慶軍，王 昊

（中海油能源發展采油服務公司，天津 300452）

1 現場情況簡述

通常來講，燃油增壓撬裝置的主要功能是借助循環泵和增壓泵加壓，熱介質油加熱燃料油，使其升溫并且維持特定的粘度數值區間，進而將達標的燃油供給到主機進行燃燒。一般來講，粘度與溫度數值的變化規律表現為反比例規律，溫度與粘度數值都有自身的報警區間，溫度數值如果過大會導致燃油發生氣化現象，導致主機帶載運行不穩定或者出現甩負荷的現象；如果粘度數值過小，將會導致循環泵供給到主機的燃油壓力出現波動，同樣導致帶載運行不穩定或者甩負荷的現象。

通常情況下，燃油增壓撬處于正常工作條件下，為主機所提供的原油，其粘度最好控制在10～13 cst。

在燃油增壓撬正常運行時觀察其10 d時間的運行情況進行樣本收集操作，可得出，在正常穩定運行時，粘度以及溫度數值稍高于標準值，不過幅度在可控區間之內，溫度與粘度數值并非完全地表現出反比例的關系，不過并不會對系統的正常使用造成明顯的影響。

運行期間內的若干次非正常情況，原油溫度數值達到140～145℃，此時粘度數值也持續上漲到15 cst（強制切換柴油的模式），粘度由正常數值上升達到高限時需要數個小時時間。

經過對現場情況和操作流程的初步評估，正常情況下運行狀況相對穩定，發生異常情況下只有如下問題，即為檢測儀表測量數值發生偏差以及儀表本身出現問題。

2 后續調整工作的設定目標

經過對相關設備和燃油工藝系統的改善操作，把燃油溫度數值控制在115～130℃，粘度數值控制在10～12 cst，并且解決來料原油的質量問題，經過改善能使燃油粘度曲線穩定并長期運行，減少由于粘度問題造成的切柴油及甩負荷動作。

目標設定：由于粘度的原因切換柴油次數為0，粘度數值控制在10～12 cst。

目標的可行性分析：依據油礦油品情況的計算，溫度數值與粘度數值存在著一定的對應關系，因此原油的粘度數值是可控的。

3 問題出現的原因分析

經過相關工程技術人員的討論和研究，從2個癥結分別研究得出如下方面的原因可能即為造成燃油增壓撬處粘度控制效果不佳的主要因素。

（1）操作現場來油品質問題，確定4項末端的因素。

（2）檢測儀表設備的測量結果出現偏差。

4 問題要因的進一步明確

4.1 要因一：主機原油罐底液的排放標準缺少明確的界定

確認的方法：采用現場抽樣的操作，標準的要求為：底液含水率≤0.1%，對于底部含水情況進行抽樣，明確排液標準；依據燃油增壓撬供應廠家推薦，含水率需要在0.1%～0.15%以下。現場對原油日用罐底部取樣口抽樣化驗。（由圖1可得，如果長時間不排底液，罐內含水將會慢慢沉積導致下部油品含水率增大，雜質也比較多，一旦超出供油管線液位就會對燃油增壓撬的粘度帶來影響）。

圖1 同溫度條件下粘度對比

確認分析：在未進行定期排液的情況下，罐體下部含水率最大為0.3%，當到達該含水率數值時，溫度和粘度數值偏高，粘度數值較同等溫度下將會升高。

結果確認：含水率過大將影響粘度數值，針對此問題設定標準的排底液時間周期和標準。

4.2 要因二：自清濾器排渣時間設定不精確

現場初始設定的自清濾器沖洗間隔時間為120 min，沖洗時間為12 s，將沖洗間隔分別調整到60 min以及30 min后進行測試。確認內容：調整時間間隔之后經過觀察，發現粘度值沒有明顯的差別，判定該要素非直接性的影響因素。確認結果：非主要原因，不會對溫度和粘度造成明顯的影響。

4.3 要因三：油水的界面不準確

通常在原油分油機穩定工作時，測量分油機出油情況均在正常范圍內。確認結果：非主要原因，不會對溫度和粘度造成明顯影響。

4.4 要因四：化學藥劑的影響

選取濃度不同的破乳劑處理以后的原油進入中油一油艙實施測試，發現高破乳劑處理的原油經原油分油機分油時報故障的機率比較高，表明分油機的分油效果并不理想。除此以外，在進行修井作業的操作過程中，因為作業中要添加不同的藥劑，將會隨原油進入生產流程中，產出油會出現粘度無法準確控制的情況，粘度數值超過最高限額數值。

4.5 要因五：溫度、粘度傳感器問題

現場流程中有2個溫度傳感器，首先是就地顯示用于控制溫控閥的動作，其次分別接入到兩套ABB系統控制盤中。通過就地控制盤和ABB控制盤來顯示溫度數值的差異，溫度數值的差異在1℃左右，鑒于兩線制熱電阻的實際參數，誤差數值符合使用要求，確認溫度傳感器正常。

粘度儀進行拆解發現，音叉部件處發生鍍層脫落，造成測量結果出現偏差。

通過查閱資料，目前使用的粘度儀正是使用PTFE鍍膜工藝的設備，廠家針對不同涂層的摩擦系數測試，以DLC涂層效果最佳，PTFE和PFA鍍膜摩擦系數要更好，容易掛料，并且鍍膜容易脫落。

確認結果：主要原因是粘度儀傳感器音叉部件處發生鍍層脫落將會導致粘度值檢偏差。

4.6 相關專業術語解釋

PTFE：聚四氟乙烯，是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，具有優良的化學穩定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性、電絕緣性和良好的抗老化耐力。

PFA：四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物（PFA），PFA物理性能、電性能和化學性能與聚四氟乙烯類似，二者最主要的區別是PFA是可熔融加工的熱塑性塑料。PFA管具有優異的耐應力開裂性和彎曲壽命，但是滲透性能不如PTFE。

DLC（Diamond Like Carbon）。DLC通常指的是一種由碳元素組成，在化學穩定性上與鉆石非常接近，與此同時還由石墨原子構成的化學物質。其中類金剛石薄膜（DLC）指的是一種非晶態薄膜物質，因為該物質具備彈性模量及硬度都非常高、并且摩擦系數極低、耐磨損及良好的真空摩擦學化學性能，非常適合用作耐磨涂層表面。

5 增壓撬原油粘度及溫度穩定性提高的解決方案

5.1 具體實施措施及過程

（1）編寫排放時間表格，每天早上8：00準時在啟動原油分油機前排放底液操作。

（2）液位排放量≥21.5 cm。

（3）更換新類型粘度儀，該粘度儀的涂層換為DLC工藝。

5.2 實施效果的檢查

針對原油罐含水率，定期排液能夠保持原油含水率穩定在較低的數值，能夠確保燃油增壓撬供油品質。

（1）破乳劑加入量由71.55 ppm降至60.15 ppm。

（2）編寫相關技術流程，在修井作業及藥劑調試時使用。

5.3 檢查效果相關試驗

增壓撬原油相關工程技術人員抽取最近一個月的破乳劑濃度進行測試，在59.15～61.55 ppm區間范圍以內，滿足要求。效果檢查：升級后的粘度儀沒有鍍層，其DLC涂層不易被破壞，摩擦阻力非常小，完全符合使用要求。

6 相關試驗效果的檢查

由相關解決方案實施以后從現階段進行檢查，燃油增壓撬工作各項參數比例控制合理。基于每周取平均數值進行觀察，一共6周，如圖2所示。

圖2 燃油增壓撬運行粘度與溫度6周對比

由圖3能夠得出，增壓撬原油相關工程技術人員經過技術改進以后5～7月份未再因為增壓撬原油粘度異常造成切柴油及甩負荷的狀況發生。切柴油次數是0次。現場專業技術人員對比了最近6周的增壓撬原油粘度及溫度平均數值，由圖3能夠得出，增壓撬原油粘度與溫度的比值是非常穩定的，并且相關數值長期穩定在10.75～12.88區間范圍內。

圖3 1～7月發生異常次數

7 增壓撬原油粘度及溫度穩定性提高所帶來的實際經濟效益

現階段國際柴油的單價大約是5 000元/方，平臺在進行正常生產的過程中，每天需要柴油消耗量大約5方，大約合計0.208 1方/h。

7.1 第一類獲得的實際經濟效益

按照每個季度使用柴油至少6次，每次使用4 h一共約24 h，現場技術人員在采取相關措施以后，至鞏固期以前按照一個季度實施經濟效益計算，國際柴油價格按照5 150元/方統計，計算得出節省柴油費用大約是：

7.2 第二類獲得的實際經濟效益

每次甩負荷導致油井停止開采，按照每天原油產量為500，每一次恢復時間為1 h，現場維修技術人員在采取相關措施以后至鞏固期以前按照一個季度實施經濟效益，原油為45.55美元/桶，美元兌換人民幣匯率為6.75計算，預計活動期間損失費用大約：2×20×1×6.5×45.55×6.75=79 940.25元。

7.3 獲得的隱形經濟效益

增壓撬原油粘度及溫度穩定性提高可以最大限度地節約人工維修的成本，顯著提升現場技術維修人員分析問題及解決問題的工作能力。

8 結束語

綜上所述，經過多次對增壓撬原油粘度及溫度穩定性提高的研究工作，得出結論，導致原油增壓撬經常出現粘度和溫度異常的原因，不僅一個因素，而是有可能有很多因素，借助本次對增壓撬原油粘度及溫度穩定性的分析排查研究，現場維修技術人員的工作理念以及常見故障的解決能力獲得了最大限度的提升。