海上平臺油氣水分離器的優化改造及效果分析

李曉剛

(中海石油(中國)有限公司海南分公司 海南 海口 570311)

0 引言

南海西部某海上平臺的三相分離器是實現油氣水初步分離的一種方式，其原理是油氣水混合物由入口進入分離器進行初步分離，氣體在重力的作用下分離出液滴，液體經過液體空間分離出氣泡，與此同時借助于重力的作用油開始向上流動，水開始向下流動并實現油氣水分離，氣體通過捕霧器消除小液滴后從出口輸出，油通過頂部的溢流擋板進入油槽并從出口流出，水從排水口流出。但隨著平臺產液量的增加，很容易導致生產分離器分液能力不足和平臺壓縮機振動等問題。為徹底改善流體進入生產分離器設備的條件、提高分離器的分離效率和生產能力，專門設計制造了生產分離器V-1410入口導流設備。目前原生產分離器V-1410進口導流板已無法滿足實際生產需求，且生產能力的增加也要求該分離器能夠提供 更高的分離效率，故盡快改善該分離器(V-1410)中 的氣液分離狀態和條件對提升其分離效率是非常必要的。

1 改造方案

由于該平臺新井投產后，平臺產液量急劇增加，不僅增大了中心平臺生產分離器的氣液分離難度，而且在生產分離器中未有效氣液分離的天然氣將高礦化度的地層水帶入壓縮機，導致了中心平臺濕氣壓縮機轉子結垢振動異常。設備具體改造情況如下：在生產分離器氣相入口處拆除原有的反射擋板，加裝高效除液裝置，將天然氣從生產分離器進口開始進行氣液預分離，然后通過生產分離器內部原有的振流板及捕 霧器再次分離，提高分離效果。圖1為生產分離器改造前后內部結構示意。

圖1 生產分離器改造前后內部結構示意Fig.1 Schematic diagram of internal structure of production separator before and after transformation

1.1 施工準備

由于生產分離器V 1410‐ 為正在運行的設備，必須在停產檢修時完成該生產分離器的改造工作，迅速和安全是對設備進行改造中必須考慮的因素。為保證人員安全，原則上需要滿足以下條件：①設備在滿足工藝生產的條件下要盡量維持較輕的重量；②所有的設備部件可以通過人孔(M1°20"°600#)進入；③安裝油氣分離內件時必須避免在容器內動火操作；④需要在現場根據容器的實際尺寸進行配合鉆孔和采用緊固件安裝、固定；⑤建議該設備采用熏蒸法以徹底清除內部碳氫化合物，保證施工絕對安全。

平臺現場生產人員完成對設備的隔離、泄壓、惰化、通風后，在完全具備作業許可的條件下可開罐進行內構件的改造作業，打開人孔即可看到內部現有填料。拆卸掉現有的填料進入到容器的另外一側，即氣體進口N1處(可以看到折流擋板)，折流擋板上需要應用液壓開孔設備進行開孔，大孔直徑260mm，小孔直徑12mm(共10個，用于固定螺栓M10)，進口SCT設備將一端固定在現有的折流板上，另外一端用支架(可調節高度)固定在容器內現有的除沙管上(均采用螺栓固定)，可能需要少許切割和打磨套筒，使之與封頭的連接面基本配合，新填料的底座需要根據圖紙在容器外重新切割，并焊接加寬，焊接扁鋼(40mm×8mm)材料均為SS316L。在拆除現有填料之前要測量實際尺寸，明確圖紙上需要核實的尺寸，然后對4條延長桿進行加工，并對現有側支架鉆孔以便延伸4條扁鋼和固定填料。全部填料后安裝采用固定設備固定填料，檢查內構件的固定質量，清潔設備內部，撤出所有工具、人員，蓋上人孔盲板，其他操作應完全按照平臺安全生產規定要求執行。

1.2 設備安裝

SCT進口導流設備的具體安裝步驟如下：①打開人孔，帶入扳手和開孔工具，進入容器內部，拆除分離器V 1410‐ 原有的填料裝置與檔條，堆放整齊以便隨后回裝，進入容器入口側；②在原折流擋板上用液壓開孔設備進行開孔配作，打孔中心位置與容器進口法蘭中心一致，大孔直徑260mm，小孔直徑12mm，然后將轉接筒穿過原折流板，使管口與設備管口盡量配合緊密；③進行部件圓頭端面的制作，按照容器封頭曲面進行，安裝完成后的轉接筒要盡量與容器設備封頭面緊密接觸，同時又要保證轉接筒能和原折流板緊密配合，以便用螺栓鎖緊；④將拆分好的部件放入人孔，將部件1和部件2合并組裝成導流器，對準螺絲孔位置并連接好，用連接緊固件固定并鎖緊，注意鎖上1個彈墊和2個螺母；⑤固定部件

1、2、3 于藍圖16號件上并調整導流設備的位置，連接緊固件并鎖緊，注意鎖上1個彈墊和2個螺母，在容器內先將SCT和支架用螺栓連接，完成后將該設備豎起，將其支腿的一端放置在現有的除砂管上，并隨機抱箍固定，SCT的進口段與導流筒/原折流板用螺栓和螺母、墊圈連接，通過旋轉調節正反螺柱來調節SCT的水平，并將其他螺母上緊；⑥通過連接緊 固件連接好導流設備部件的支撐并鎖緊，注意鎖上 1個平墊、1個螺母和1根開口銷，并通過部件5和部件6連接，連接緊固件并鎖緊，注意鎖上1個平墊和2個螺母，連接在容器內部現有噴砂管上，先不要完全緊固，以便進行水平調節，完成后將鎖緊螺母擰緊，緊固后安裝即完成，帶出所有外帶工具并清理 現場。

油氣分離內件的具體安裝步驟如下：①先將二級分離器V 1410‐ 原有入口側檔條重新安裝，再將新填料支架安裝在原填料支架上，并用螺栓固定，將原填料按照原來的要求全部安裝在原支撐支架上，原填料即安裝完畢；②將部件2與加工過的原支架進行螺栓配合并緊固，先將部件2左右各2件連接至容器原有支架(連接位置盡量靠近容器內壁)，然后把容器原有支架多余部分切除；③檢查新延伸擋條已經完全固定在容器內壁，將絲網第一層填料最底部的部件安放在新的填料支架上，安放第二件時可以在第一件上面鋪設塑料板，方便第二件就位。待第二件就位后將塑料板抽出，放到第二層的上面，準備安裝第三層。依次碼放各層填料到最上層，再進行另外一層的填料安裝，直至新填料全部完成安裝。施工人員根據設計圖紙進行了施工完成了設備優化改造，圖2為分離器改造前后的實物。

圖2 分離器現場改造完成后實物Fig.2 Physical object of separator after field transformation

2 效果對比

相關技術人員根據施工方案在平臺大修期間完成了生產分離器的改造，改造完成后壓縮機的振動明顯減輕，分離器的分液效率也明顯提升。圖3為壓縮機改造前后振動情況對比。可以看出在大修前壓縮機啟動后振動上漲快、振動值高，且穩定運行周期短；在大修完成生產分離器改造后壓縮機振動情況 明顯得到改善，振動基本趨于平穩，穩定且運行時 間長。

圖3 壓縮機改造前后振動頻率及振動幅度Fig.3 Vibration frequency and amplitude of compressor before and after transformation

生產分離器經過大修改造后除液效果得到顯著提高。改造完成后，中控發現在同樣壓力梯度建立的 情況下生產分離器穩定后的液位控制閥開度由之前的40%左右加大到60%左右，說明生產分離器分離出的液體明顯增多。圖4為生產分離器改造前后上腔排液情況。

圖4 生產分離器改造前后上腔排液情況Fig.4 Drainage of upper chamber of production separator before and after transformation