李榮朵 李金宇 張林 趙福全（華北油田公司第四采油廠）

新型大罐抽氣裝置在采油廠的應(yīng)用

李榮朵 李金宇 張林 趙福全（華北油田公司第四采油廠）

根 據(jù) 2010年 節(jié) 能 監(jiān) 測(cè) 站 的 檢 測(cè) ， 華 北 油 田 某 采 油 廠 4個(gè) 聯(lián) 合 站 油 罐 日 揮 發(fā) 天 然 氣 量達(dá) 6000m3以上，這 不 但 損 失 油 氣資源，而 且 污 染 環(huán) 境 ， 同時(shí)還存 在 很 大 安 全 隱 患。自 2010年 12月 起 ， 分 別 在 4個(gè) 聯(lián) 合 站 各 安 裝 1套 DZHA新 型 油 罐 揮 發(fā) 氣 在 線 自 動(dòng) 回 收 裝 置 （以 下 簡(jiǎn) 稱 新 型 大罐抽氣裝置）。投產(chǎn)至今，收到顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

大罐抽氣裝置 不可再生資源回收 節(jié)能 環(huán)保

采用大罐抽氣裝置對(duì)油罐揮發(fā)氣進(jìn)行回收，是目前國(guó)內(nèi)外油田回收油罐揮發(fā)氣的最有效手段。油罐揮發(fā)氣的氣量是不穩(wěn)定的，它不但與原油中的天然氣含量有關(guān)，也與油罐的溫度、進(jìn)出油作業(yè)和生產(chǎn)工況有關(guān)。因此，大罐抽氣裝置必須采用自動(dòng)控制，工作必須安全可靠。油罐的生產(chǎn)過程必須采用密 閉 流 程 。 華 北 油 田 應(yīng) 用 DZH-A 型 大 罐 抽 氣 裝置，采用獨(dú)特的控制技術(shù)和控制模塊，自動(dòng)適應(yīng)油罐的揮發(fā)氣量的變化，裝置的啟動(dòng)、停止、補(bǔ)氣、故障報(bào)警完全自動(dòng)化，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平；經(jīng)在采油四廠聯(lián)合站上使用，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過使用驗(yàn)收。

1 工作原理

大罐揮發(fā)氣經(jīng)來氣管線輸送到壓縮機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)，先經(jīng)過氣液分離將大罐揮發(fā)氣中的液體（主要成分是輕質(zhì)油和冷凝水）分離出來，氣體進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)過壓縮提供輸送動(dòng)力，被輸入到聯(lián)合站的天然氣管線。在分離器內(nèi)，分離出的液體積累到一定液位高度后，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示操作者排液；當(dāng)液位達(dá)到限制高度時(shí)，報(bào)警停機(jī)，防止液體進(jìn)入壓縮機(jī)。壓縮機(jī)采用兩級(jí)壓縮，級(jí)間設(shè)有一套小型液體分離器，用以分離一級(jí)壓縮產(chǎn)生的液體 （圖1）。

大罐抽氣過程是一個(gè)連續(xù)不斷的工作過程，從油罐來的氣體、氣流量和壓力是變化不定的，生產(chǎn)條件、氣候條件、季節(jié)變化、晝夜變化都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。控制系統(tǒng)必須具有對(duì)這些變化進(jìn)行自適應(yīng)的功能，必須保證壓縮機(jī)在氣量不穩(wěn)定的條件下平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、安全可靠地工作；同時(shí)又要保證壓縮機(jī)不頻繁啟停。這是大罐抽氣裝置應(yīng)該具備的最基本品質(zhì)。

圖1 裝置主要工藝流程

為了檢測(cè)到來氣量的大小，在壓縮機(jī)的入口安裝微差壓變送器，將來氣壓力信號(hào)連續(xù)轉(zhuǎn)換成4～20mA電 流 信 號(hào) ， 給 可 編 程 控 制 器 PLC，PLC 經(jīng) 過控制運(yùn)算輸出控制信號(hào)給變頻器，變頻器拖動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將大罐來氣吸入壓縮機(jī)并送入天然氣管網(wǎng)。

來氣壓力和氣量大小發(fā)生變化時(shí)，壓力變送器輸出的電流信號(hào)大小也隨著變化，經(jīng)過大罐抽氣專用的控制數(shù)學(xué)模型計(jì)算，PLC輸出相應(yīng)的控制信號(hào)實(shí)時(shí)控制變頻器，使壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速總是與大罐的來氣量相匹配。實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制的抽氣過程。

低壓或負(fù)壓狀態(tài)的自動(dòng)補(bǔ)氣功能是大罐抽氣裝置必不可少的工藝環(huán)節(jié)。因?yàn)樨?fù)壓狀態(tài)空氣會(huì)進(jìn)入油罐，在油罐內(nèi)形成爆炸性混合氣體，這種氣體嚴(yán)禁被抽入壓縮機(jī)和輸送到天然氣管線。低壓補(bǔ)氣功能還可保證大罐不受負(fù)壓作用而被吸憋變形。這種負(fù)壓來自生產(chǎn)過程、天氣影響和密閉流程。

該裝置的控制系統(tǒng)流程見圖2。

圖2 控制系統(tǒng)流程

2 使用情況

在大罐抽氣裝置投用時(shí)，對(duì)各油罐的檢尺孔、透光孔、泡沫液入口都進(jìn)行了密封處理，增大了機(jī)械呼吸閥、液壓安全閥的動(dòng)作值，這樣既保證了油罐進(jìn)輸油的安全運(yùn)行，同時(shí)也增大了抽氣裝置的抽氣量。為了確保抽氣裝置的正常高效工作，對(duì)抽氣裝置進(jìn)行了一些改進(jìn)。例如隨裝置來的排液泵是離心泵，在排分液罐中的凝析油時(shí)極易氣化、排不出液，從而造成進(jìn)口分液器液位升高，一旦大量液體進(jìn)入抽氣壓縮機(jī)則會(huì)造成設(shè)備損壞，于是更換了排液 泵 （QY15－5），現(xiàn)在 排 液 泵 工 作 正 常 。 又 如 風(fēng)冷器，在去年剛?cè)攵瑫r(shí)就不能正常工作(天冷風(fēng)冷器的“毛細(xì)管”易堵，從而造成出口超壓停機(jī))，于是設(shè)計(jì)了風(fēng)冷器旁通流程，這樣冬季就可以“甩開”風(fēng)冷器，而夏季再投用風(fēng)冷器，確保氣出口流量計(jì)的正常工作。

DZH-A 型大罐抽氣裝置，由于采用自適應(yīng)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，減輕員工的工作強(qiáng)度，避免事故的發(fā) 生 。 最 小 抽 氣 量 可 達(dá) 到 200m3/d， 最 大 抽 氣 量 可達(dá) 到 10000m3/d， 裝 置 的 主 要 能 耗 是 電 力 損 耗 。 根據(jù)計(jì)算和實(shí)際計(jì)量，回收 1m3天然氣，損耗電量約6.5W。

3 經(jīng)濟(jì)效益

1）投 資 ： 某 采 油 廠 4座天然氣回收 裝 置 總 投資約為600萬元。

2）產(chǎn) 量 ：4 座 站 回 收 天 然 氣 量 約 為 5668m3/d；4 座站的天 然 氣 回 收 裝置回收 輕 質(zhì) 油 200kg/d。

3）產(chǎn)值 ： 按華 北 油田公 司 2009 年 原 油 2611.88元/t， 天 然 氣 0.872 元/m3， 電 0.72 元/kWh， 水 4.00元/m3測(cè) 算 ，4 座 站 建 設(shè) 儲(chǔ) 罐 天 然 氣 回 收 裝 置 后， 可回 收 天 然 氣 、 輕 油 總 價(jià) 值 約 為 199.47 萬 元/a， 平 均每個(gè) 站 一 年 可 以回收價(jià) 值 約 為 49.86 萬 元 。

4 投資與產(chǎn)出效率分析

每 站 的 人 工 成 本 為 20 萬 元/a， 電 力 費(fèi) 用 和 維 修成 本 為 6 萬 元/a。 每 站 一 年 實(shí) 際 創(chuàng) 效 益 23.87 萬 元 ，約 6.28 年收回投 資 。

如果考慮到 回 收 氣 中 含 有 豐 富的 C3組 分 ， 回收的揮發(fā)氣經(jīng)過站內(nèi)已有天然氣處理裝置處理，能回收液化氣，實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益將更加可觀，投資回收期將更短。

5 結(jié)語

大罐抽氣裝置是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，具有工藝流程簡(jiǎn)單、操作維護(hù)方便、安全保護(hù)系統(tǒng)完善等特點(diǎn)。既創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，還有很高的社會(huì)效益。

1）節(jié)能降耗。回收了目前被浪費(fèi)的不可再生資源，且回收氣中含有豐富的C3以上的組分，效益可觀。

2）提高了儲(chǔ)油罐的安全防火性能，既保護(hù)了環(huán)境，又消除了罐區(qū)的不安全因素。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.012.011

2012-07-12）

李榮朵，工程師，1981年畢業(yè)于華北石油學(xué)校，主要從事油田節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用與管理，E-mail：cy4_lrd@petrochina.com.cn，地址：河北省廊坊市萬莊采油四廠設(shè)備管理中心，065000。