多相流混输泵在海洋石油平台设计的应用分析.pdf

宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -14-14-宁波化工 【研发与应用研发与应用】多相流混输泵在海洋石油平台设计的应用分析 高敏英 上海智英化工技术有限公司天津分公司 天津 滨海新区 300457【摘【摘 要】要】多相流混输泵输送的流体是一种含有油、气、水及固体颗粒的多相流混合物，具有效率高、占地空间小、尺寸小、重量轻等特点，在石油天然气行业都有广泛的作用，在海洋平台上的应用也越来越多，随着海上开发降本增效的需求，多相流混输泵具备的优势将得到充分发挥，本文主要介绍多相流混输泵的结构形式特点以及海洋石油平台的应用前景。【关键词【关键词】多相流混输泵；海洋石油平台 中图分类号：中图分类号：TE866 文献标识码：文献标识码：A 1 多相流混输泵设备分析多相流混输泵设备分析 1.1 双螺杆多相流混输泵在海上平台的应用双螺杆多相流混输泵在海上平台的应用 由于能源紧缺引起国际原油价格上涨，如今各种油田开采的需要量逐年增加，特别在海上油田的开发需要尤其显著；与传统采油工艺方法不同，利用多相泵技术开采油气，可以减少设备投入，进而省去海上平台的油气分离设备，通过混输泵将油井产出物混合输送，经海底管线输送至中心平台或者陆地终端的油气处理设施进行处理。混输泵适合输送井口未经处理的油、气、水及固体颗粒混合物，对其进行增压外输，输送至方便的终端分离处理，节省更多海洋平台空间。多相流混输泵一般可采用以下五种型式，分别是螺杆泵、离心泵、液环泵、轴流泵、漩涡泵；混输泵主要通过三个指标衡量性能，一是出口压力，二是油气比范围，三是泵的效率；液环泵的出口压力较低，效率也相对较低，对于井口的油气水混合物输送，液环泵需要进一步优化泵结构，采用动壳、多级提高压力和效率；轴流泵的油气比 使 用 范 围 大，价 格 较 低，但 是 效 率 低（10%40%），出口压力低而且处理量小；旋涡泵与普通液环泵相比，压力较高而且处理流量大，缺点是气液比范围小（10%），效率低，泵结构复杂。离心泵会引起汽蚀问题，进而降低泵效率，所以在海上平台极少采用离心泵方案；螺杆泵应用气体压缩特点，实现减少回流损失，提高设备效率。螺杆泵运行稳定、适用工况广，已经被更多海洋平台应用。表 1 双螺杆混输泵与离心混输泵差异对比 双螺杆混输泵 离心混输泵 1 双螺杆泵的出口压力高，可达 520*105Pa，效率高，而且流量随压力的变化小，效率高，结构简单，制造方便。2 双螺杆泵适用较大的气液比，气液比例能达到90%以上，目前国外进口设备能适用液体比例 100%至气体比例 100%，抗砂的能力强，介质固体含量5%。3 螺杆选材优，钢性强，采用表面硬化处理，解决腐蚀和磨蚀问题。4 具有更好的自吸功能，适用大范围粘度的输送液体，密封良好，启泵无需灌泵。1 离心混输泵的出口压力高，效率较高，排量大，结构简单，制造方便。2 离心混输泵气液比范围很小，一般离心泵混进微量的空气就无法正常工作，现进行改造设备结构，气体比例为 20%时仍可运行，但仍然达不到油气混输的目的。1.2 双螺杆多相混输泵的输送原理双螺杆多相混输泵的输送原理 多相流混输泵在海洋石油平台设计的应用分析 2023年第3期 宁波化工 -15-15-多相泵由普通螺杆液体泵发展起来，普通螺杆泵运送高粘度原料的情况下，结合气体压缩机的整体式转子结构与分体式转子结构优势，融合螺杆型线设计等核心技术后研发而成。多相混输泵既包含了围绕油气混输设计的螺杆型线，同时最大程度提高了磨削加工技术，并辅以表面硬化处理，大大降低回流比，出现气液比较高的油气混合物工况，多相泵仍能实现较高的扬程和效率。多相泵按螺杆相啮合原理，随着泵腔内部空间有序变化，向外输送介质。正常运行时，螺杆不断传动带动吸入侧密封线移向排出侧，使吸入侧的空间变大，出现压力降低，在压差推动下混合物进入泵的吸入侧，随着螺杆转动，密封腔内部混合物连续且均匀地流向排出侧，再排出流体。1.3 双螺杆多相混输泵在海上平台的应用双螺杆多相混输泵在海上平台的应用 1.3.1 工艺流程简单，降低油田投资成本工艺流程简单，降低油田投资成本 在海上平台传统的油气处理方式中，原油从油井开采出来后通过中心平台的油气分离设备，被分离成油、气、水三相，其中含水的原油经过海底管道输送到附近中转站进行油水分离，而三相分离出的天然气采用压缩机增压到需要值后，再通过海底管道输送至附近中转站。采用双螺杆混输泵的油气开采，可以替代传统工艺设备，将未经处理的井口产出物，省去井口分离设备，仅通过一条海底管线送至附近终端处理，方便生产而且容易解决操作人员交通和生活补给，为海上平台有效节省生产费用和设备维护成本。下图 1（a）、1（b）传统方式和混输方式的海上平台油气处理流程图对比：图 1（a）海上平台油气传统方式处理流程 图 1（b）海上平台油气采用混输方式处理流程 1.3.2 减少平台荷载和节省海上平台空间减少平台荷载和节省海上平台空间 多相泵技术更适合蕴藏丰富油气资源的海上平台，在开采油气以及常规应用中，未处理的油气混合物，无论重油或是湿气，都能实现任何工况可靠输送，省去海上平台的油气分离设备，减少平台紧张空间占用，进而使其结构重量做得尽可能轻，减少建造成本，为企业节能环保增加效益。1.3.3 运行平稳，减少日常设备维护运行平稳，减少日常设备维护 双螺杆混输泵可输送气液比 0100%范围内的油气混合物，适用多种工况下可靠输送，系统运行时，通过智能变频电机，根据泵进口侧的管路压力调节转速控制输送的流量，配合操作生产。海洋平台采用双螺杆混输泵方案，可以简化工艺宁波化工 Ningbo Chemical Industry 2023年第3期 -16-16-宁波化工 流程减少设备投入，对比传统的复杂油气处理系统，更能减轻涉及系统日常的维护保养工作量。1.4 双螺杆多相混输泵应用现状双螺杆多相混输泵应用现状 1.4.1 多相泵在老旧油气平台的应用多相泵在老旧油气平台的应用 部分早期开发的油气平台即将进入开采尾期，油藏中油压降低，直观表现就是油气产量的下降，这需要增加井口背压、增大井口与外输的压力差，将开采出的混合物，通过采用双螺杆多相混输泵经海管输送至中转站，增加油气产量。1.4.2 深水油气平台的应用深水油气平台的应用 采用水下增压系统代替常规浮式生产设施，是开发深水油气平台可行性经济方案，水下双螺杆多相混输泵在水下增压系统中起到关键作用。多相泵以陆上泵型式为依据，结合水下的特殊条件，研制开发出在密封系统、水下承压及防腐等多方面新型技术确保适用深水工况。5 结束语结束语 由于近年来科技发展，原油作为重要的能源，需求量逐年攀升，因此提高油田产量，延长老油田开采周期，实现增产，不断探索新技术在能源竞争中尤其重要。相对于传统采油工艺，双螺杆混输泵因整体设备尺寸更小可减少布置空间，同时设备荷载较轻可节省大量的整体资金投入，能适用多种工况保证稳定运行，而且设备日产维护工作量少，进而被更多生产企业应用。海外发达国家十分重视双螺杆混输泵的技术开发，石油能源公司、设备供应商及研发机构三方共同合作，开展研究工作。在目前海洋平台设备应用中，国外螺杆泵厂家产品占据主要地位。参考文献参考文献：1王屹,刘浩,惠宁.双螺杆多相混输泵在海洋石油平台上的应用J.水泵技术.2016(4).2肖飞,王宁.油气混输泵降压工艺在胜利海上埕岛油田的应用J.石油工程建设.2007,33(3):1001-2206（2007）03-0079-02.（上接第21页）气力输送装置在催化剂加料中的工程应用 李刚 施敬慈 镇海石化工程股份有限公司 浙江 宁波 315042 准确反映装置生产状况，提高管理水平。6 结语结语 企业在日益严峻的市场环境中，减排降耗是节约成本的重要手段。全球雾霾越来越严重，国家对企业排放大气的环保要求规范不断更新，日趋严格，企业应通过自身的技术提升积极响应国家环保要求。密闭正压式气力输送装置在催化剂送料方面的应用，不仅可以降低蒸汽能耗、减少催化剂损耗，节省企业的生产成本，更是可以减少粉尘污染，对大气环境保护作出贡献，一举多得。希望未来有更多的企业能通过这样的方式进行技术革新改造。参考文献参考文献 1李宗国,董金峰,王辉等.气力输送在鲁南球团生产线除尘输灰的应用与实践J.矿业工程,2022,20(03):46-50.2杨玲善.气力输送装置在催化剂粉尘治理中的应用和改造J.山东化工,2019,48(23):132-133+135.3曹胜晨,顾春来.FCCU 催化剂自动装剂与除尘技术的工业应用J.石油化工设计,2015,32(01):55-57+7-8.4闵正红.新型装剂、除尘系统在惠州炼化催化裂化装置的应用J.化工管理,2016(14):41.