原油集输系统卧式容器密闭清砂研究与应用

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1、原油集输系统卧式容器密闭清砂研究与应用穆向谦林松李孟慧摘要：在疏松砂岩油田原油生产的集输系统中，采出液携砂虽然仅占系统输送总液量的万分之几，但是，原油采输生产的规模化与连续性决定了这万分之几含砂对原油集输系统的危害性。原油集输系统密闭清砂课题，不仅是在国内乃至国际石油工业发展过程中，历来也是被关注的焦点。原油集输系统卧式容器密闭清砂解决方案是经过长期探索研究，利用原油集输系统中层流段---卧式容器中的层流工况，即，油、气、水、砂按其密度差分层流动和沉积规律，实现水相聚集沉砂。并且，设置与系统层流段并联的排砂支线管路，实现了及时，高效密闭清砂。主题词：原油集输；

2、卧式容器；密闭清砂1前言在疏松砂岩油田原油生产的集输系统中，泥沙随油水的运动被带到地面[1]，随着油田的进一步开采和助采措施的增加,油井采出液含砂量日益增多[2],采出液携砂虽然仅占系统输送总液量的万分之几，但是，原油采输生产的规模化与连续性决定了这万分之几含砂对原油集输系统的危害性，很多有关的损坏是产出液中砂的磨蚀造成的[3]。多年来，国内外石油科技工作者在不同时期，就原油集输系统密闭清除砂课题付出过艰辛探索，为该项目解决方案的确定都作出过不可偏废的贡献。原油集输系统范指：从单井→计量站→中转站→联合站构成的油气采集处理系统。通常称之为三级布站格局。（注：某

3、些油田根据油井密集程度、采液量的大小，也有两级布站。即：单井→计量站→联合站）但是，绝大多数油田，只在中转以上级别的站内才设置油、气、水分离装置，建立气—液、液—液分离工况，以满足采出流体集输储运、脱气、脱水的工艺要求。也就是在这些分离设备内，同时满足了固—液分离条件，大量砂沉积在容器底部，日积月累，容器内有效分离空间被沉砂侵占，导致设备处理能力递减，系统回压周期性波动，容器利用率降低，影响地面系统的运行效率[4]，外输油和污水指标也同期受到干扰，致使生产成本增加。总之，沉砂周期性侵占系统中有效分离空间得不到及时清除，严重影响原油集输系统平稳运行。正因如此，原

4、大港油田集团勘察设计院从1985年开始，就此课题先后进行过多种方式、方法的探索和尝试，至2001年历经16年，终于可以向用户郑重承诺：今后，没有卧式容器中的沉砂不能在密闭工况下清除。其推出的解决方案与原油集输系统客观现状有机结合，优势互补，融为一体，而且，又是以如此原始性创新的形式，解决了多年来悬而未决错综复杂的系统问题。获得了普遍适用恰到好处的专利技术成果。2解决方案的探索、研究、试验与确定6原油集输系统密闭清砂课题，不仅是在国内乃至国际石油工业发展过程中，历来也是被关注的焦点。其研究工作处在逐渐完善的过程中。解决方案的探索研究和确定，需要长期生产实践的检验

5、。对复杂系统问题的解决方案其最终舍取，取决于工艺技术是否适用，工艺流程是否简单、实用、可靠、节能、创新，是否符合客观规律，还要考查其经济效益和社会效益如何。用户，特别是一年365天连续生产线上的用户，有对该项解决方案及工艺技术客观公正的一票取舍权。2.1解决方案之一：大港油田从1985年建设东二转油站时，就已结合工程设计开始着手解决“砂害”问题。当时解决问题的切入点，现在看来，选择是非常准确的。当时，就是要在密闭工况下清除卧式容器内的沉砂。但是，解决问题的方法：是在卧式容器底部开口，加装6只6"阀和8"排砂汇管，直接排放，大液量携砂方案。该站投产后，卧式分离器

6、生产运行工况中，大液量排砂（液量高达７m3/min）不仅携砂效率低，能耗高，排出液后续处理工作量大。而且，排放过程严重影响卧式分离器内的油气水分离工况。所以，该方案未被广范推广。2.2解决方案之二：８０年代末９０年代初期，国内某些油田为解决卧式容器内的沉砂问题，曾尝试过将卧式分离器改为立式分离器的方案。此方案曾一度被认为解决了容器沉积砂的问题。但是，它是以牺牲部分气液分离面积和减少被处理介质在容器内停留时间（分离时间）为代价，或做为卧式分离器之前的预脱气设备使用，在工艺流程中只起预脱气作用，集输系统中含砂并未真正及时清出系统，而只是不在该容器内沉积，因该立式分

7、离器内流场并不符合沉砂规律，诸如停留时间与砂沉降过程、进液扰动与外输液携砂等矛盾不易协调。该工艺曾在某些油田较大面积推广，而系统中含砂最终还得移至下级卧式容器或立式原油沉降罐（大罐）内集中处理。2.3解决方案之三：９０年开始，大港油田与有关科研单位合作，又尝试在原油集输系统（中转以上级别站内）主回路上，以串联方式进行了动态除砂试验，采出流体（油、气、水、砂）总量经过该装置，流体中含气、含水率、原油粘度、系统温度、流体经过该装置的压力损失等等，错综复杂因素对总产液量，砂的去除率都有不同程度影响。众所周知：中转站来流是从众多单井采出液汇集到计量站、数座计量站又汇集

8、至中转站，在中转站内卧式容器外输口之前