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集输站外输原油困难原因分析

发表时间：2021/6/10 来源：《探索科学》2021年4月作者：许杰、蔡燕辉、褚建捷、卢希、张明安

[导读] 某接转站具有接收油井来油能力，同时又有完善的卸油工艺。本作业区所有拉油点、站的原油都要在该站卸油进入系统。进入2019年，随着生产规模的发展，该站的卸油量及外围油井产液量的增加，至致外输原油越来越困难。

河北河间中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂许杰、蔡燕辉、褚建捷、卢希、张明安 062450

摘要：某接转站具有接收油井来油能力，同时又有完善的卸油工艺。本作业区所有拉油点、站的原油都要在该站卸油进入系统。进入2019年，随着生产规模的发展，该站的卸油量及外围油井产液量的增加，至致外输原油越来越困难。不能正常输油成为作业区的一个重要问题，牵涉较大精力。从调查输油困难的原因入手采取了技术措施使问题逐步得到解决。
关键词：集输站外输原油困难
        一、外输原油困难的原因分析
        针对输油困难的问题，我们进行了调查和分析，主要有下面4各方面的原因：
        1、外输管径小，不能满足生产发展的要求
        该接转站至下一接转站外输线：∮114×4—2.2km，2010年11月投产。当时该外围油井产液200m3，卸油点卸油量约350方，总外输量约600方。目前，该外围油井产液约550方，卸油点卸油量约400方，总外输量900—1000方。原油粘度高，油稠，管道原油设计平均流速1.2米/秒，而实际最高平均流速已达1.57米/秒，导致外输管压最高时与泵压持平，达到2.0Mpa，导致输油困难。
        2、换热器换热效率低，不能保证外输温度
        该站运行的2台换热器是浮头式换热器，2009年投产，随着生产的发展，该站站外输原油的温度达不到要求。现场调查的情况是，换热器热水的进出口温度相差不到5℃，外输排量40—50方/时，原油加热温升不到5℃，外输排量20方时，原油加热温升也不到10℃.热水温度加热到95℃原油温度也提不上来，满足不了生产要求。
        3、换热器油水进出口流向不合理
        经过分析该站换热器原来油水进出口流向，这种运行方式存在两个问题。一是原油经过加热后，随着压力的降低，会有一部分伴生气分离出来形成气泡，根据流体力学的知识，气泡有一个自然向上的升力，这时原油从上往下流动就增加了阻力。表现出来的现象就是换热器进出口压差较大。二是水经过加热后，水的温度越高密度越小，如果温度较高的水从换热器壳体底部进入，热水会直接到壳体的顶部到出口，形成短路现象，换热器壳体内形不成均匀的温度场。表现出来的现象就是换热器热水进出口温度相差无几。这也是换热器换热效率低的原因之一。
        4、该站站外围油井原油粘度高
        该站站每天把拉卸的原油输完之后，输本站的原油就很困难。我们跟设计院联系做了一个温粘曲线。如下图：
        该站站产液550多方，其综合含水接近50%。一般而言，原油含水在50%时，其粘度是最高的。该站站外围单井来油温度45—46℃，经过换热器后，温度加热到53—55℃，再输到留17站末点时，温度又降到50℃以下。当该站站输本站原油时，外输管压升高，外输排量降低。管压升到与泵压持平，达到2.0Mpa，外输排量降到15m3/h，满足不了生产要求，油罐液面降不下去。与图中曲线吻合，温度低于50℃时，原油粘度较高。

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        三、解决该站站输油问题的对策
        1、给外输油加破乳剂，降低粘度
        进入2018年，随着该站站产液量的增加，输油困难的问题逐渐暴露出来。为了解决这一问题，最简单的办法就是加破乳剂，每月加0.4吨破乳剂。同时，该站站加热炉的出口温度也提高到95℃以上。这样该站站每天800多方的液量勉强能够输出去，但是管压还是降不下来，也增加了运行成本，有效果，但效果不理想。如果液量进一步增加，再多加破乳剂也是不能把原油输出去的。
        2、改变原来2台换热器油、水进出流向，使其流向符合流体力学规律
2019年4月下旬，对该站原来2台换热器按油、水进出口按上图进行了施工改造。使热水能够在换热器壳体内从上往下形成一个稳定的温度场，要加热的原油经过温度较低的热水场后，再到温度较高的热水场加热，然后到换热器的出口。进过这样的改造后，该站站的外输温度提高了约5℃，这时不用加破乳剂当天的原油也能输出去。外输管压还是降不下来，如果液量增加还是满足不了生产要求。
        3、增建1台换热器，提高外输温度
        2019年7月初，该站站增建的3#换热器投运，其型号为：BES700—6.4—120—6/25—2，换热面积120m2。3#换热器投运后，该站站的外输温度提高了10℃以上，能够控制在65—75℃之间，外输管压能够控制在1.2—1.6之间，尽管该站站现在的日外输量在900 m3以上，其外输系统还是可以正常运行。
        四、经济效益和社会效益分析
        项目的实施，确保了该站站输油系统的稳定运行，解决了作业区生产运行中存在的重要问题。为作业区全面完成长下达生产任务提供了保障。同时，也降低了破乳剂、燃料油的消耗，提高了系统运行效率。
        1、降低了破乳剂的消耗
        项目实施以前，每月消耗破乳剂0.4吨以上，年消耗破乳剂约5吨，项目实施以后，不用加破乳剂了。每吨破乳剂按10000元计算，年效益为5万元。
        2、降低燃料油的消耗
        项目实施以前，2300KW的加热炉满负荷运行，热水炉出口温度烧到最高，也达不到生产要求。项目实施以后，加热炉出口温度控制在87—93℃，就能满足生产要求，降低了燃料油消耗。每天按节省燃料油0.5吨以上，年效益约54万元。
        项目的年直接经济效益：59万元。
        五、结论和下部计划
        在选用换热器时，确保换热器的质量和换热效率。换热器的换热工艺设计时，要注意油、水的进出口方向，达到科学合理。由于该站站外输液量还可能增加，而现有外输线D114×4，不能满足生要求，下部计划建议把该站站的外输线换为D159×5，可以满足扩大产能的生产要求，降低外输管压，降低外输泵运行电流，降低电能消耗。这样也符合国家低碳经济的产业政策。
参考文献
[1] 张其敏，孟江.油气管道输送技术.中国石化出版社.2008.10