海上油田除砂系统工艺优化改造实践

海上油田除砂系统工艺优化改造实践杨炳华【摘要】油井出砂是海上油田开发中不可避免的问题，砂在地面油气水工艺处理系统中的运行和沉积给处理设备和油气水处理质量造成严重影响.针对涠洲12-8W_6-12油田油气水处理系统中除砂工艺存在的弊端，提出并实施了除砂工艺优化方案，解决了油田油气水处理系统排砂难的问题，在提高油田油气水处理质量、延长设备使用寿命、降低设备腐蚀速率等方面起到了积极作用，也为海上其它油田提供【期刊名称】《石油和化工设备》【年(卷)，期】2016(019)009【总页数】4页(P49-52)【关键词】油井出砂滁砂工艺;冲砂;排砂【作者】杨炳华【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司涠洲作业公司,广东湛江524057【正文语种】中文海上油田油井绝大多数为斜井、大位移井或水平井，地层状况和生产井井况复杂，且油井产液量大，尽管油井已采取防砂措施，但部分粉细砂不可避免地被潜油电泵举升至地面，进入油田油气水处理系统［1］。砂在生产工艺系统中的运移和沉积有很多危害，比如：减少容器有效处理空间［2］、降低管道输送能力、增加设备腐蚀速率、造成机泵磨损［3］、影响加热盘管热传导［4］、造成液位计操作失灵等［5］，因此，必须对油田地面工艺处理和集输系统及时进行除砂和清砂。目前，常采用的除砂工艺技术主要有自然重力脱泥砂法、水洗-沉降除砂工艺、过滤除砂、旋流离心分离除砂等［6］。本文根据常用地面除砂工艺技术的特点，分析了涠洲12-8W_6-12油田油气水处理系统中除砂工艺存在的弊端，提出并实施了除砂工艺优化方案，解决了油田除砂、排砂难的问题，为其它海上油田提供了借鉴。1.1涠洲12-8W_6-12油田工艺流程简介涠洲12-8W_6-12油田是南海西部海域涠西南油田群的油气水处理中心，接收并处理涠西南6大油田16个采油平台的井液，2013年建成投产，能够反映目前海上油田油气水工艺处理的现状。涠洲12-8W_6-12油田工艺流程见图1。各油田井液通过海底管道输送至涠洲12-8W_6-12油田，井液首先进入段塞流捕集器进行气液两相分离，液相进入一级分离器和二级分离器进行油气水三相分离，原油进入电脱水器深度脱水，一级分离器、二级分离器、电脱水器分离出的生产水进入油田生产水处理系统，生产水处理系统的主要设备包括生产水缓冲罐、水力旋流器、纤维球精细过滤器、注水缓冲罐、陶瓷膜过滤器、生产水增压泵等，处理合格的生产水回注地层或排海。1.2涠洲12-8W_6-12油田地面工艺除砂方式(1)通球清管。涠洲作业公司各油田通过海底管道输送井液至涠洲12-8W_6-12油田，部分固体杂质会在海底管道内沉积，各油田每月进行一次海底管道通球清管作业，利用清管球清除海底管道内的固体杂质，固体杂质上岸后进入油田生产处理系统。冲砂管冲砂。一级分离器和二级分离器油水混合腔底部设置有冲砂管线，可以利用高压海水或利用经过增压泵增压的生产水进行冲砂，扰动沉积在分离器底部的砂等固体杂质，固体杂质通过分离器底部的开排管线直接排海或闭排管线排放到闭式排放罐。（3） 罐底直接排砂。生产水缓冲罐、注水缓冲罐等生产水处理的容器不设置冲砂管线，在罐底部设置有直接排海的开排管线和连接闭排罐的闭排管线，可以直接将罐底的油泥排放至油田闭式排放罐。（4） 过滤器过滤除砂。生产水增压泵前设置泵进口过滤器，可以滤除大直径固体颗粒。（5） 压力容器开罐清砂。每两年进行一次生产分离器及其它压力容器开罐清砂作业，清除生产分离器及其它压力容器底部沉积的固体杂质。以上固体杂质清除方法是目前海上油田普遍采用的方法。1.3涠洲12-8W_6-12油田地面工艺系统除砂方式存在的弊端（1） 排砂方式不合理。开排排砂：由于工艺系统中各容器处理的生产水不是最终处理达标的生产水，通过开排管线将各容器中的固体杂质直接排海容易造成环境污染，固体杂质通常被高分子污油附着，直接排海也不符合环保要求，冲砂过程分离器液位波动，油水分离效果差，通过开排管线排海很容易造成跑油事故，故开排直接排砂的方案不可行。闭排排砂：若排砂至油田的闭式排放罐，由于闭式排放罐同时回收污水系统分离出的污油，污油通过闭排泵输送至分离器重新处理，而闭排泵的吸入口连接在闭排罐的底部，这势必造成排放至闭排罐的泥砂重新被闭排泵举升至生产分离器内，造成固体杂质始终在工艺系统内循环，故排砂至闭排罐的排砂方案也不可行。（2） 泵前过滤器清洗工作量大，滤砂效果差。生产水增压泵前的过滤器若精度太高，过滤器容易堵塞，且拆洗过滤器工作量大，若过滤器精度低，无法拦截工艺系统中的粉细砂。（3） 开罐清砂费用高，清砂不及时。开罐清砂费用高、工时多，需要油田停产，影响油田产量和生产时率，且砂在容器中的日常沉积会降低容器的有效处理容积，降低油气水处理质量，也会增加容器腐蚀速率。（4）清理出的砂等固体杂质含较多油污。通过过滤器或容器开罐清砂清理出的砂等固体杂质通常送往陆地专业环保公司处理，固体杂质含有较多油污时，既影响油田原油回收，又会增加固体杂质处理难度。涠洲12-8W_6-12油田不能实现地面工艺系统排砂除砂的关键是缺少收集和处理砂类固体杂质的容器，导致工艺系统中的固体杂质无法正常排出。为此对闭式排放罐的结构和管线进行了改造（如图2），解决了这一问题。具体改造内容：（1） 闭式排放罐内增设斜置堰板，将闭式排放罐分为砂收集腔和污油腔两个腔体。压力安全阀泄压和水力旋流器污油管线等不含砂污油从污油腔顶部直接进入污油腔，污油腔内污油通过闭排泵输送回生产分离器重新处理。（2） 增设含砂来液管线，含砂来液管线输送含砂流体至斜置堰板底部位置。生产工艺系统的容器进行冲砂时，含砂流体流至闭式排放罐沉砂腔斜置堰板的底部，油水不断上移进入闭式排放罐的污油腔，砂类固体杂质受重力沉降作用和斜置堰板的阻挡作用，沉积到闭式排罐沉砂腔的底部。（3） 设置冲洗水管线。冲洗水采用高压海水或处理合格的高压生产水。由于闭式排放罐内沉砂腔沉积的砂含有油污，生产系统冲砂排砂结束后，将高压海水或处理合格的高压生产水导入闭式排放罐沉砂腔，对沉砂腔内沉积的砂进行清洗，清除砂类固体杂质上附着的污油。（4） 沉砂腔排砂口处增设滤砂槽。闭式排放罐沉砂腔内固体杂质清洗结束后，通过排砂管线排放至滤砂槽，滤砂槽内设置精密过滤网，将固体杂质过滤出来送陆地处理，液体排放至油田开排系统。通过对油田闭式排放罐的改造，彻底解决了涠洲12-8W_6-12油田地面工艺系统除砂和排砂难的问题，经过半年多的现场应用，使用效果显著，具体表现为：（1）生产系统冲砂、排砂实现了正常化。改造以前，分离器冲砂液体无处排放，导致分离器内部冲砂管的设计无法正常应用，改造后按照每15天进行一次分离器冲砂的制度执行，有效防止了砂类固体杂质在生产分离器内的沉积，保障了生产分离器的有效运行。生产水缓冲罐、注水缓冲罐等生产水处理设备也每15天进行一次罐底排砂。（2） 生产水增压泵泵前过滤器清洗周期由1周延长至1个月。改造前，生产水增压泵泵前过滤器使用1周就会出现过滤器前后压差过高，泵吸入口压力过低的情况，需要拆洗过滤器，且过滤器内杂质直径较大。闭式排放罐改造完成且生产系统正常冲砂后，生产水增压泵泵前过滤器清洗周期延长至1个月，且过滤器内固体杂质的数量明显减少。（3） 闭式排放罐内的沉砂腔每月收集砂类固体杂质约20kg，经过清洗后的砂类固体杂质含油污明显减少。（4） 闭式排放罐沉砂腔收集到的砂大部分为粉细砂，这部分砂的去除可以减缓泵类设备的磨蚀。（5） 水力旋流器的清洗周期由2周延长至6周，且使用效果明显好转。油田水力旋流器的旋流管孔径很细，是油田生产水处理系统中最容易发生堵塞的设备。闭式排放罐改造前，水力旋流器使用2周即发生旋流管堵塞现象，使用效果明显下降（如图3），生产系统正常冲砂后，旋流器的清洗周期延长至6周，且内部较少油泥，不再发生旋流管堵塞（如图4）。（1） 涠洲12-8W_6-12油田冲砂排砂系统的优化改造设计与实施具有很高的实用价值，能很好地解决目前海上油田除砂排砂难的弊端，对提高油气水处理质量、延长设备使用寿命、减少过滤器和水力旋流器拆洗工作量等起到了积极作用。（2） 闭式排放罐内斜置堰板的高度和倾斜度需要通过数值模拟进行核算。（3） 生产工艺系统冲砂、排砂周期需要根据油田产液的含砂量确定，对于流体含砂率高的油田，需要缩短生产系统各容器的冲砂和排砂周期。生产系统正常冲砂排砂后，可以适当提高生产水增压泵泵前过滤器的滤网精度，有效防止粉细砂进入泵体。满足工艺的条件下，闭式排放罐沉砂腔固体杂质的清洗选用热生产污水，清洗时间根据清洗效果决定。【相关文献】[1]苏幼明，巩兴广，秦宁，等.海上油气处理工艺设备除砂系统设计与应用[J].中国海上油气,,25(5);85-88.[2]张琦，徐丽英.海上稠油油田除砂工艺技术探讨[J].石油规划设计，2013,24(4):22-24.[3]邵艳波，南子龙，金治军，等.除砂工艺在油气集输系统中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，