張德江

［中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452］

海上油田為保障原油處理過程中，為解決油液中對設(shè)備和管線腐蝕、結(jié)垢、膠體、懸浮顆粒含量和抑制有害細(xì)菌增生等環(huán)境條件，加入化學(xué)藥劑對原油油液進(jìn)行處理。這就需要柱塞泵為這些化學(xué)藥劑提供動力，從而使這些化學(xué)藥劑注入管線流程之中。隨著海洋石油的開發(fā)及發(fā)展，常會出現(xiàn)原有設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)需求導(dǎo)致柱塞泵工作效果不理想的情況，通過對柱塞泵系統(tǒng)優(yōu)化改造來提高化學(xué)藥劑注入效率從而達(dá)到穩(wěn)定注入化學(xué)藥劑的效果，下面主要從三個方面進(jìn)行介紹。

1 柱塞泵入口單流閥的升級改造

1.1 柱塞泵單流閥改造的背景

柱塞泵的單流閥，包括閥座、閥球、閥座墊。柱塞泵是一種往復(fù)泵，其柱塞靠泵軸的偏心轉(zhuǎn)動驅(qū)動，往復(fù)運(yùn)動，其吸入和排出閥都是單向閥。當(dāng)柱塞向外運(yùn)動時，工作腔室內(nèi)的壓力降低，出口閥關(guān)閉，低于進(jìn)口壓力時，進(jìn)口球閥打開液體進(jìn)入。

在日常生產(chǎn)過程中，由于單流閥閥座反復(fù)的開關(guān)閉合工作，閥球和閥座會反復(fù)接觸，長時間的運(yùn)轉(zhuǎn)就會對單流閥閥球和閥座的接觸面造成磨損。經(jīng)過對現(xiàn)場柱塞泵單流閥的拆解，檢查其故障原因時，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)單流閥閥球表面產(chǎn)生嚴(yán)重的劃痕，這種現(xiàn)象主要是由于閥球開關(guān)閉合時，與閥座作用，產(chǎn)生接觸而導(dǎo)致。

1.2 優(yōu)化改造方案

經(jīng)過對現(xiàn)場拆解柱塞泵的閥球和閥座的測量，閥球的直徑為16mm，閥座直徑為12mm，底部密封面的直徑為10mm。雖然閥球表面由多處劃痕、閥座密封面已經(jīng)出現(xiàn)小的坑蝕，但是將閥球和閥座的密封面進(jìn)行加工，去除表面的劃痕，使其接觸面緊密貼合，最終達(dá)到單流閥修復(fù)的目的。

對單流閥閥球的表面劃痕，用1 200目的砂紙對其表面進(jìn)行粗處理，然后用2 000目的砂紙對其表面進(jìn)行細(xì)磨拋光，以達(dá)到閥球表面光滑無損傷的處理效果。

對單流閥閥座表面密封面的損傷，通過12.5mm的鉆頭對其表面進(jìn)行擴(kuò)孔處理，去其表面損傷、密封不嚴(yán)的貼合面，為保障處理后表面光滑、密封貼合，用1 200目砂紙先對其表面進(jìn)行粗處理，去其表面的毛邊和細(xì)小的毛刺，然后用2 000目砂紙對其進(jìn)行拋光，使其表面更加光滑。

經(jīng)過處理后的閥座和閥球進(jìn)行組合，通過透光法觀察其接觸面是否完全貼合，保障其密封度。最后對單流閥進(jìn)行靜水壓力測試，觀察其在靜水壓力條件下，是否有明顯滲漏現(xiàn)象。如果無明顯滲漏，則處理合格，完成此次對單流閥的改造。

1.3 調(diào)整換型后效果評價

經(jīng)過改造后的單流閥，進(jìn)行凈水壓力測試，實(shí)驗(yàn)10min后觀察，表面無明顯滲漏，閥球和閥座表面貼合，無明顯縫隙。將單流閥回裝流程后，啟泵試運(yùn)轉(zhuǎn)，柱塞泵壓力正常，排液正常，達(dá)到了升級改造的目的，達(dá)到了理想的效果，經(jīng)過柱塞泵的試運(yùn)行，完全符合現(xiàn)場流程的需要，避免了因海上備件不足而引起的設(shè)備故障停機(jī)的事件。

經(jīng)過改造后的單流閥，符合現(xiàn)場流程的要求，在保障設(shè)備流程穩(wěn)定運(yùn)行的同時，節(jié)約了維修費(fèi)用，為設(shè)備改造提供了新的思路。

2 柱塞泵入口濾器的換型

2.1 柱塞泵進(jìn)口濾芯改造的背景

柱塞泵進(jìn)口設(shè)置有Y型濾器，用來過濾來液中的雜質(zhì)，防止來液中的雜質(zhì)進(jìn)入泵體，堵塞進(jìn)出口單流閥，對泵造成損壞。但是，在實(shí)際的現(xiàn)場使用過程中，由于設(shè)計(jì)的缺陷或者濾器材質(zhì)與現(xiàn)場工況不相符等原因，最終會導(dǎo)致濾器堵塞、生銹等原因，造成柱塞泵進(jìn)口壓力不足，無法滿足正常的工作需要。

2.2 柱塞泵進(jìn)口濾芯改造的方案

（1）定期對濾器進(jìn)行清洗，每周不少于兩次。由于從生產(chǎn)單位運(yùn)輸?shù)胶Ｉ掀脚_化學(xué)藥劑罐整個過程中，包括金屬管線腐蝕產(chǎn)生的腐蝕物會進(jìn)入介質(zhì)，并伴隨介質(zhì)進(jìn)入化學(xué)藥劑泵的進(jìn)口。這就需要經(jīng)常清理，認(rèn)真清理濾器內(nèi)是否有金屬殘?jiān)凸腆w雜質(zhì)，防止濾器的堵塞。

（2）需要認(rèn)證核實(shí)濾器的濾芯是否會受化學(xué)藥劑腐蝕，如果有腐蝕的情況，則需要重新選擇濾芯的材質(zhì)，防止濾芯產(chǎn)生的銹渣堵塞濾芯的進(jìn)口，造成柱塞泵進(jìn)口堵塞。

（3）柱塞泵進(jìn)口濾芯改造后的評價。通過對濾芯的優(yōu)化改造，切實(shí)解決了因柱塞泵入口濾器堵塞造成的故障停泵現(xiàn)象，使得原來設(shè)計(jì)中，不符合現(xiàn)場實(shí)際情況的現(xiàn)象得到了明顯的解決，有效地防止了因?yàn)V網(wǎng)堵塞雜質(zhì)，而造成化學(xué)藥劑注入不足的情況發(fā)生。

3 化學(xué)藥劑的優(yōu)化研究

3.1 化學(xué)藥劑優(yōu)化研究的背景

海上油田生產(chǎn)系統(tǒng)需要加注破乳劑、清水劑、助濾劑、殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑、甲醇等多種化學(xué)藥劑，在各種化學(xué)藥劑的聯(lián)合作用下改善原油的處理效果，隨著海上油田生產(chǎn)工況的不斷變化，使得原來的化學(xué)藥劑逐漸喪失應(yīng)有的藥效，最終導(dǎo)致原油處理的處理效果下降。

3.2 化學(xué)藥劑優(yōu)化研究方案

針對破乳劑的加注點(diǎn)以及加注濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)合生產(chǎn)流程的溫度影響，將破乳劑的加注點(diǎn)更改為上游平臺，并將濃度和溫度分別保持在50×10-6和80℃，同時為了提高脫水速率，加注50×10-6的清水劑BHQ-06，將原來生產(chǎn)污水中的細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的殺菌劑BHS-03更換為殺菌劑YFSC-045。

在化學(xué)藥劑的生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)運(yùn)，最終到海上后，由操作人員加入化學(xué)藥劑罐的過程中，不斷會有倒桶、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)在一定程度上都會增加雜質(zhì)摻入化學(xué)藥劑中的風(fēng)險，使藥劑中雜質(zhì)增多，堵塞化學(xué)藥劑泵入口濾器，甚至嚴(yán)重時堵塞化學(xué)藥劑泵進(jìn)出口單流閥，影響化學(xué)藥劑泵的穩(wěn)定運(yùn)行。針對這種情況，結(jié)合生產(chǎn)一線對化學(xué)藥劑藥性穩(wěn)定的需求，將化學(xué)藥劑200L的容積桶，定制為容積為3方的化學(xué)藥劑罐。將原來多桶承裝，改裝為一罐直接裝運(yùn)，并在罐底加裝快速接頭泄放口，全程閉環(huán)管理，減少由于轉(zhuǎn)運(yùn)過程對化學(xué)藥劑的污染。

3.3 化學(xué)藥劑及儲存裝置優(yōu)化研究后效果評價

通過對各種化學(xué)藥劑優(yōu)化研究，重新確定了相關(guān)化學(xué)藥劑的型號以及承裝容器，有效解決了柱塞泵系統(tǒng)中化學(xué)藥劑的選型缺乏針對性的問題和雜質(zhì)較多的問題，避免了不同化學(xué)藥劑間的不良化學(xué)反應(yīng)，更好地發(fā)揮了各種化學(xué)藥劑的藥效，極大改善了油田油水處理的效果。

3.3.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

化學(xué)藥泵故障頻率下降以后，節(jié)約了化學(xué)藥劑成本、備件使用成本、維保人工費(fèi)用。

（1）降低化學(xué)藥劑檢修過程中的損耗，化學(xué)藥劑的月耗量降低了0.2m3。以破乳劑為例，單價13 000元/m3，2個月內(nèi)檢查的效果節(jié)約破乳劑藥劑成本=13 000×0.4=5 200元，預(yù)計(jì)年度節(jié)約藥劑成本19萬元。

（2）通過優(yōu)化藥劑系統(tǒng)濾器清洗周期，改進(jìn)化學(xué)藥劑泵單流閥底座等措施，降低了設(shè)備備件使用成本，化學(xué)藥劑泵一套單流閥備件價格平均為400元，改進(jìn)前化學(xué)藥劑泵故障頻率為4.55（次/月），改進(jìn)后按照計(jì)劃目標(biāo)化學(xué)藥劑泵故障頻率為2（次/月），預(yù)計(jì)年度節(jié)約=12×（4.55-2）×400=12 240元。

3.3.2 社會效益

化學(xué)藥劑泵故障頻率降低滿足了公司節(jié)能降耗目標(biāo)，提高生產(chǎn)工作效率。

（1）化學(xué)藥劑泵故障頻率降低后，生產(chǎn)專業(yè)的化學(xué)藥劑異常下藥次數(shù)降低，極大減少了員工的工作量，提高了工作效率和勞動效益，提升了油氣水處理流程的穩(wěn)定性和處理效果，助力油田注水水質(zhì)達(dá)到企業(yè)A1級標(biāo)準(zhǔn)。

（2）在環(huán)保和員工職業(yè)健康方面，減少了員工與化學(xué)藥劑直接接觸的頻次，降低了員工職業(yè)健康受損風(fēng)險，杜絕了因化學(xué)藥劑導(dǎo)致的地面污染和環(huán)境污染。

4 結(jié)束語

隨著海洋石油的開發(fā)和發(fā)展，海洋石油生產(chǎn)過程中，海上平臺的設(shè)備和系統(tǒng)對化學(xué)藥劑的需要越來越嚴(yán)重。柱塞泵的使用，為化學(xué)藥劑的注入提供了良好的動力和穩(wěn)定可靠的注入平臺。但是，隨著生產(chǎn)壓力日益增大，原油處理能力日益增強(qiáng)，對柱塞泵的穩(wěn)定可靠能力也提出了更好的要求。如果不能及時保證化學(xué)藥劑的注入，將會造成設(shè)備和管線堵塞，處理能力下降，進(jìn)而可能導(dǎo)致石油生產(chǎn)的停產(chǎn)，最終影響人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活對石油和天然氣的需要。如果能夠充分地利用現(xiàn)場的維修條件，在滿足柱塞泵的運(yùn)行工況的條件下，對廢舊的易損件進(jìn)行升級改造，使其重新能夠滿足設(shè)備的需要，最終能夠解決海上生產(chǎn)一線的生產(chǎn)需求，這不僅可以提升現(xiàn)場設(shè)備完好率，而且極大節(jié)約了備件維修費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收，提高了設(shè)備備件的利用率。