应用浮动出油装置实现原油连续平稳外输

应用浮动出油装置实现原油连续平稳外输

刘海燕 崔营双 郭昌文

胜利油田桩西采油厂

由于采出液油水混合液沉降分离时间不能满足外输罐边进边输的需要，外输罐长期倒罐运行，造成原油外输系统很不稳定，影响了联合站的整体运行经济性。应用浮动出油装置可实现原油连续平稳外输，提高了外输油系统的平稳性。由于消除了站内倒罐循环时间，外输运行系统运行平稳率大幅度提高，相当于在原油外输任务一定的情况下延长了原油外输时间，从而降低了外输油泵负荷和外输油管线压力高带来的安全隐患。

浮动出油装置；原油；平稳外输；含水；倒罐

联合站原油储罐是原油脱水处理系统的重要组成部分，储罐的合理调节在原油外输指标任务的完成过程中起着关键性的作用。由于近几年采出液油水混合液沉降分离时间不能满足外输罐边进边输的需要，外输罐长期倒罐运行，造成原油外输系统很不稳定，影响了联合站的整体运行经济性。采取了一系列措施降低外输罐的外输波动幅度，但都不理想。如何提高外输运行系统平稳率成为攻关的一个重要课题。

1 运行状况调查

（1）原油储罐运行状态简介。由于进罐原油含水率在1%以上，达不到交油含水指标，需要将沉降后的罐底部的高含水油倒入其他罐，达到含水指标后才能外输交油，所以在日常运行中需要倒罐操作。通常情况下，有三座外输罐同时运行，一座进油、一座静止沉降、一座外输。当1#罐液位降至接近出油口时，切换站内循环流程，停止交油，改为进油罐。再将2#罐和1#罐的出油阀门进行切换，抽1#罐改为抽2#罐，然后切换进3#罐的和1#罐的进油阀门，将来油从进3#罐改为进1#罐，同时将2#罐底部高含水油一并倒入1#罐。在倒油循环过程中监测含水率，当含水率降到0.6%以下时，切换外输干线上的倒油流程，开始外输交油，这就是倒罐的一个过程。这是目前大多数联合站采取的比较普遍的储罐运行模式。倒罐流程示意见图1。

（2）倒罐模式运行的弊端：①倒罐需要反复启停输，使外输运行不稳定，同时缩短了正常外输时间，有时候一台泵排量不够，需要启动两台，增加了耗电量；②对库存量的要求高，当库存量过高时，外输油罐还没输完，进油罐就满了，当库存量过低时，外输油罐输完时，进油罐进的液位很低，这样都会造成倒罐次数增加，减少原油在罐内的沉降时间，并增大职工的劳动强度；③倒罐时油罐下部的高含水油在罐内与新进原油反复混合，罐底部油泥砂作为天然乳化剂，混在其中影响油水破乳分离效果，增大外输油含水指标超标风险。

图1 倒罐流程示意

2 采取的措施

2.1 强制油罐底水循环减少倒罐时间

针对外输罐存在底水，无法直接外输的问题，研究出一种强制油罐底水排放措施，将底水提前排入进油罐。

在1#、2#、3#罐手动放水汇管上安装DN159 mm的管线和100 m3/h的离心泵一台，出口连接到油罐进油汇管。这样可以在外输油的过程中将静止的油罐底部高含水油打入进油罐，缩短原来的倒油循环停输时间，在破乳状况较好的情况下，不需要倒罐也可实现正常外输。

2.2 安装浮动出油装置实现连续输油

2.2.1 工作原理

浮动出油装置安装在储油罐内，与罐壁出油管连接，用来防止罐底污水及化学、机械杂质与油料混合出罐，进而保证油罐向外供油的纯净度。适用于国内外油品储运、油田、石油化工等行业各类储罐。浮动出油装置主要由回转机构、回转臂（输油管）、浮子、仪表四部分组成。回转机构通过法兰与罐壁接管连接。回转臂的一端与回转机构连接，另一端与浮子连接。当油罐进油或出油时，液位会上升或下降，浮子也会上升和下降，由于浮子和回转臂的一端连在一起，回转臂的另一端被连接在回转机构上，因此回转臂会在浮子的带动下做上、下回转运动；连接浮子的是油的吸入端口，要尽可能地侵入液面下，油从这一端口流入，从另一端口流出进入回转机构，经过回转机构进入罐壁接管，然后流出罐外，从而实现浮动出油这一工艺流程。这样就可以始终抽取高液位处的低含水原油，确保外输指标达标。浮动出油装置工作示意图见图2。

图2 浮动出油装置工作示意

2.2.2 技术性能

浮动出油装置的核心部分为万向头，即偏执型旋转接头，适用于大口径浮动出油装置，旋转部分采用不锈钢设计，双支撑轴承，采用4道密封（两个O型圈，两个格莱圈）承压高，使用寿命10年以上。

主要技术指标：公称直径DN250 mm，可承受温度210℃，设计压力0.6 MPa，浮动出油高度1.2～11.5 m（3#罐数据），防腐蚀性能：抗氯离子、H2S腐蚀及酸碱。

由于浮动出油管由浮筒带动上、下起伏，最大浮起高度由运行液位决定，在运行过程中就存在一个浮动夹角的问题，如果夹角过大，超过90°，浮动出油管浮起时就有翻转和卡住的危险，因此必须对夹角进行测算，以确定最高运行液位。

2.2.3 浮动出油装置（3#罐）日常运行方案

（1）当库存量低于6 000 t时，根据罐内油量投运1座罐，直接用3#罐边进边出，冬季生产时，可定期对停运罐流程进行扫线。

（2）当库存量高于6 000 t时，根据库存量的情况，投运2座罐，将2#罐和3#罐并联运行，保持3#罐高于2#罐液位运行，定期停输倒循环降低2#罐的液位。

（3）当库存量高于8 500 t时，根据库存量情况，投运3座罐，将1#罐、2#罐和3#罐并联，控制各罐进口以控制液位，保持3#罐液位高于其余两罐，定期对1#、2#罐进行轮流倒循环降低液位，以维持3#罐高液位运行。

（4）当库存高于10 000 t时，根据库存量，投运备用罐，将4座罐轮流与3#罐并联，操作如库存高于8 500 t时的运行方案。

（5）对污水罐上部油层处理，可以根据含水情况在3#罐外输过程中直接掺输；也可以在库存量和破乳状允许的前提下一次性向进油罐集中出油，再采取倒罐或掺输的方式进行处理。

3 实施效果

3.1 效果评价

（1）提高了外输油系统的平稳性。由于消除了站内倒罐循环时间，外输运行系统运行平稳率大幅度提高，相当于在原油外输任务一定的情况下延长了原油外输时间，从而降低了外输油泵负荷和外输油管线压力高带来的安全隐患。

（2）降低职工劳动强度。消除站内倒罐循环时间后，减少了职工劳动工作量，尤其降低了职工在夜间频繁倒罐的劳动强度和操作风险。

（3）不进行倒罐，能降低日常操作对原油储罐空间的要求，减小库存量对生产的制约程度，增加联合站的存油能力。

（4）在破乳较好的日常运行中，外输罐可边外输边排放底水，避免含水油在各罐内反复循环；在破乳不好时，可降低对外输量的影响，同时降低各罐倒油循环引发的恶性循环，缩短生产恢复时间。

将联合站浮动出油装置应用前后8组数据进行比较后可以看出，联合站的外输油系统干线压力和外输油含水率都有了比较明显的平稳趋势。

3.2 效益分析

（1）降低罐内破乳干扰，降低了破乳成本。由于罐内破乳效果提升，罐前加药量降低甚至不加，可节约破乳剂投加量100 kg/d。

（2）节省电费。单月降耗13 098 kW·h，一年可节约电费12万元。

（3）投资。浮动出油装置购置费用20万元；施工费用2.5万元；年综合经济效益33.3万元。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.037