油气混输一体化装置优化改造与应用

，，

a(长庆油田分公司 a.第五采油厂； b.设备管理处， 陕西 西安 710000)

油气混输一体化装置优化改造与应用

闫怀荣a，贺建国b，赵兰坤

a(长庆油田分公司 a.第五采油厂； b.设备管理处， 陕西 西安 710000)

油气混输一体化装置是长庆油田分公司数字化标志性设备之一，具备油气混合物的过滤、加热、分离、缓冲和增压等功能，可满足现场多种工艺流程需求。第五采油五厂地层水矿化度普遍较高，导致在用油气混输一体化装置结垢严重，影响正常生产运行。采用将加热炉盘管改为可抽式并进行HS-128防腐防垢涂层处理、加热炉回燃室加装清灰人孔、加大加热炉烟管尺寸、减少加热炉烟管数量、加热炉顶部加设膨胀水箱、加装操作平台、更换缓冲罐液位计以及更换已结垢工艺管线等措施对结垢严重的油气混输一体化装置姬60站点增压橇进行了优化改造。改造后增压橇生产运行平稳，压力正常，原油加温理想，完全满足安全生产需求。

油气混输一体化装置； 结垢； 优化改造

长庆油田属多层系开发，下属姬塬油田的采出水矿化度较高，如第五采油厂采出水矿化度高达110 g/L，尤其在长2、长4+5、长6、长8地层水中普遍含有高浓度Ba2+、Sr2+，结垢较为严重。目前第五采油厂在用油气混输一体化装置32座，其中结垢站点23座，占总装置数的69.6%。

由于结垢等原因，导致第五采油厂油气混输一体化装置运行一段时间后，加热炉盘管、缓冲罐及工艺管线堵塞，电动阀、手动阀垢死，出现原油加温效果差、输油泵不上量及自控系统失灵等现象，装置无法正常运行。为此，笔者依据Q/SYCQ 3488.3—2014《加热炉技术规范 第3部分：常压卧式水套加热炉》、SY/T 5262—2009《火筒加热炉技术规范》、TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术规程》以及SY 0031—2012《石油工业用加热炉安全规程》等规范的相关要求[1-10]，采用多项技术对结垢严重的油气混输一体装置进行了优化改造，改造后效果良好。

1 油气混输一体化装置优化改造

1.1加热炉盘管改造

1.1.1改为可抽式盘管

目前正在运行的油气混输一体化装置加热炉为常压卧式水套加热炉，加温介质为含水原油，加热炉盘管结垢严重。而油气混输一体化装置为一体化设计，每次更换盘管及维修作业都较为困难。依据文献[1]规定，加热炉盘管采用蛇形盘管，盘管用花板支撑，其厚度不小于8 mm，盘管设计成可抽式盘管，见图1。

图1 可抽式盘管

1.1.2HS-128防腐防垢涂层处理[11，12]

姬塬油田采出水矿化度高，导致加热炉盘管过流部分腐蚀、结垢现象严重，且垢型大部分为钡锶垢。加热炉盘管的少量结垢会影响导热、增加能耗，结垢严重会导致加热炉盘管等设备部件报废。为实现作业简单化和防腐、防垢，对加热炉盘管进行了HS-128防腐防垢涂层处理。现场运行情况表明，HS-128防腐防垢涂层对加热炉盘管过流部分具有较好的防腐、防垢作用，可明显提高加热炉盘管使用寿命和热效率。

HS-128防腐防垢涂层具有物理阻垢与化学阻垢的双重优势，其阻垢机理如下：①屏蔽腐蚀介质。腐蚀物本身就是结垢的组成部分，而且腐蚀物粗化了加热盘管内壁，增加了管壁表面积，粗化的表面不但是结垢晶核的催化剂，而且极易附着结垢晶核。HS-128防腐防垢涂层可以阻止Fe2O3、Fe3O4等腐蚀物的生成，使此类结垢过程缓解。②表面光滑，客观上加快了涂层表面介质的滚动速度。③亲油憎水。涂层中加入了亲油疏水的添加剂，使最外侧涂层具有亲油疏水的特性，水油混合液流经盘管内壁时立即形成油膜，使油水混合液中的水与涂层隔离。

HS-128防腐防垢涂层体系基于以上阻垢机理，具有物理或化学单一阻垢法所不具备的特性与阻垢效果，其物理阻垢与化学阻垢同步、防腐与防垢同步。与其它防垢法相比，HS-128防腐防垢涂层不耗能、无污染，在易用性、普适性、免维护、提高热效率等方面优势明显。HS-128防腐防垢涂层技术与其它防垢措施不冲突，可同步进行，也可单独使用，均可取得良好效果。

1.2加热炉回燃室加装清灰人孔

油气混输一体化装置的加热炉燃料为缓冲罐分离出的伴生气，未进行过滤干燥处理，含有较多的凝析油，在燃烧过程中燃烧不够充分，使得炉膛及烟管积灰严重，清理较困难。为了便于清理炉膛及烟管内的积灰，在加热炉回燃室加装了Ø600 mm的清灰人孔。

1.3加热炉烟管尺寸及数量

燃料气在燃烧过程中燃烧不够充分，使得原Ø32 mm×3.5 mm烟管积灰严重，不利于加热炉燃烧。为此，将烟管直径扩大，改用Ø60 mm×3.5 mm无缝钢管，并且将烟管的数量由原来的37根减少为24根。经过相关计算，改造之前烟管横截面积为0.018 m2，改造之后烟管横截面积为0.053 m2。改造之后烟气通过横截面积是改造前的3倍，有利于加热炉通风，使燃烧更充分。烟管横截面积增大，烟气流速降低，烟管传热系数降低，会影响加热炉热量的二次吸收。但换热面积由改造前的7.71 m2增加到10.6 m2，可以抵消烟气流速降低对热量二次吸收的影响。

1.4加热炉顶部加设膨胀水箱

原油气混输一体化装置加热炉顶部未加装膨胀水箱，加热炉水位过高时容易溢罐。依据文献[1]中8.1.2和8.2.6条规定，在加热炉壳体顶部设置了膨胀水箱，膨胀水箱的体积应大于壳体内的水由于升温产生的膨胀量。膨胀水箱与加热炉壳体接管之间不应装设阀门，应有必要的防冻措施。同时将液位计移至膨胀水箱中部，液位计最低水位必须高出盘管至少25 mm。液位计使用厚壁玻璃管液位计，并配备液位计冲洗阀门。

1.5加装操作平台

原油气混输一体化装置顶部未设计操作平台，进行检修作业时存在安全隐患。依据文献[1]规定，在油气混输一体化装置中加装了操作平台、扶梯及护栏，更改了出烟口位置(将原出烟口上移150 mm)并增设了防爆门护栏，平台、扶梯及护栏的制造、安装应符合GB 50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》[13]的要求。

1.6更换缓冲罐液位计

由于气候条件原因，磁翻转液位计经常冻堵，出现假液位、溢罐或空罐等现象。根据现场气候特点及实际生产要求，将缓冲罐的液位计由原磁翻板液位计改为数字显示的防爆型差压式变送器，防爆型差压式变送器较磁翻板液位计在寒冷天气下不会发生冻堵现象。

1.7更换已结垢工艺管线

若工艺管线结垢，清垢作业时必须有焊工配合。根据生产现场实际需求，将已结垢工艺管线进行更换，同时在必要处(如缓冲罐进出口)加装法兰，在罐体上的进出口加装法兰短管替换原焊接管线，将阀门的保温盒改为锁扣连接。改造后若工艺管线结垢，作业区可自行拆卸清垢，避免动火作业，消减了安全隐患。

2 油气混输一体化装置改造后运行效果

2014-08对长庆油田分公司第五采油厂姬60站点增压橇进行了优化改造试验。姬60站点增压橇进液层位为长6，投产初期该站点的日进液为85.4 m3，含水63.6%；改造后该站点日进液90 m3左右，含水63%～65%。该站点的采油层位、日进液量、含水等参数均未发生突变。

改造前增压橇工艺管线、设备结垢严重，结垢周期约75 d。2012-11—2014-07，投产初期增压橇可以对来液进行加温、气液分离、增压外输，但随着系统压力的不断升高，增压橇运行故障增多，主要集中在输油压力增大、加热炉盘管结垢、缓冲罐分离不彻底等。来油汇管压力从0.2 MPa升至1.0 MPa，外输温度从38 ℃降至20 ℃，对来油汇管及工艺管线先后进行了7次清垢和管线更换作业，严重影响装置的正常运行，见表1。

表1 姬60站点增压橇优化改造前运行情况

2014-08-26增压橇改造成功到2015-06，整个站点生产运行平稳，压力正常，原油加温理想，完全满足该站点安全生产、平稳运行的需求。姬60站点增压橇优化改造后运行参数见表2，增压橇运行时间与系统压力曲线见图2，运行时间与外输油温曲线见图3。

表2 姬60站点增压橇优化改造后运行参数

图2 姬60站点增压橇运行时间与系统压力曲线

图3 姬60站点增压橇运行时间与外输油温曲线

3 结语

采用文中所述优化技术对油气混输一体化装置——姬60站点增压橇进行改造，现场运行验证改造后的增压橇数字化功能发挥良好、运行更加平稳高效、安全风险降低、设备运行安全性得到提高、员工劳动强度大幅降低，完全满足长庆油田分公司节能降耗和提质增效的要求。

[1] Q/SYCQ 3488.3—2014，加热炉技术规范 第3部分：常压卧式水套加热炉[S].

(Q/SYCQ 3488.3—2014，Heating Furnace Technical Specification Part 3：Atmospheric Horizontal Water Jacket Furnace[S].)

[2] SY/T 5262—2009，火筒式加热炉规范[S].

(SY/T 5262—2009，Specification for Fire Tube Type Heater[S].)

[3] TSG R0004—2009，固定式压力容器安全技术规程[S].

(TSG R0004—2009，Supervision Regulation on Safety Technology for Stationary Pressure Vessel [S].)

[4] SY 0031—2012，石油工业用加热炉安全规程[S].

(SY 0031—2012，Oil Industrial Furnace Safety Procedures[S].)

[5] GB 50183—2004，石油天然气工程设计防火规范[S].

(GB 50183—2004，Code for Fire Protection Design of Petroleum and Natural Gas Engineering[S].)

[6] SY 5262—2000，火筒式加热炉规范[S].

(SY 5262—2000，Specification for Fire Tube Heater[S].)

[7] GB 3087—2008，低中压锅炉无缝钢管[S].

(GB 3087—2008，Seamless Steel Tubes for Low and Medium Pressure Boiler[S].)

[8] GB 713—2008，锅炉和压力容器用钢板[S].

(GB 713—2008，Steel Plates for Boilers and Pressure Vessels[S].)

[9] GB 50236—98，现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范[S].

(GB 50236—98，Field Devices，Process Piping Welding Engineering Construction and Acceptance Specification[S].)

[10] TSG G0001—2012，锅炉安全技术监察规程[S].

(TSG G0001—2012，Boiler Safety Technical Supervision Administration Regulation[S].)

[11] 马汉平，乔玉龙，陈健，等.水套式加热炉腐蚀分析与防护措施研究[J].石油化工应用，2008，27(3)：19-21.

(MA Han-ping，QIAO Yu-long，CHEN Jian，et al. Corrosion and Anti-corrosion of Water Jacket Furnace[J].Petrochemical Industry Application，2008，27(3)：19-21.)

[12] 汪勇，景万德，周世德，等.真空加热炉盘管腐蚀原因分析[J].中国设备工程，2012(1)：56-58.

(WANG Yong，JING Wan-de，ZHOU Shi-de，et al.Corrosion Analysis of Vacuum Heating Boiler Coil[J]. China Plant Engineering，2012(1)：56-58.)

[13] GB 50205—2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

(GB 50205—2001，Code for Acceptance of Construction Quality of Steel Structure[S].)

(张编)

TechnicalApplicationofOptimizingtheIntegratedOil-gasMixtureDevice

YANHuai-ronga，HEJian-guob，ZHAOLan-kuna

(a.Production Plant No.5； b.Equipment Management Department， Changqing Oilfield Company， Xi’an 710000， China)

Oil and gas integration device is one of the iconic digital equipment in PCOC，with the mixture of oil and gas heating，filtration，separation，buffer and booster function，which can satisfy the process demand of the scene. The fifth oil production plant of Changqing Oilfield water salinity is generally high，resulting in the integration device scaling seriously，and affects the normal production and operation. Measures are taken，such as increasing the size of heating furnace smoke tube，reducing the number of heating furnace tube，adding operation platform and changing scaling pipeline，to optimize the oil and gas integration device. After the transformation of the device production running smoothly，normal pressure，oil heating ideal， fully meet the safety requirements.

oil and gas integration device； scaling； transformation

TQ050； TE97

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.03.010

1000-7466(2017)03-0047-0①

2016-11-28

闫怀荣(1972-)，男，陕西西安人，工程师，从事采油技术工作。