原油外输泵结垢原因分析及治理对策*

曹宏（塔里木油田分公司）

原油外输泵结垢原因分析及治理对策*

曹宏（塔里木油田分公司）

针对D Y 65-50*5型原油外输泵在运行中出现的严重结垢问题进行了故障原因分析,对整个原油处理系统采取化学方法、物理方法进行治理，通过治理取得了明显的效果，取得了较好的经济效益。

结垢 污水处理 声纳导波液面监测仪

近几年，塔里木油田塔中作业区。161原油转输站的原油外输泵。一直出现不同程度的结垢现象。尤其是2012年原油外输泵结垢更加频繁和严重，导致其机械密封频繁刺漏，严重影响了正常生产。其垢样表面为墨黑色，坚硬固体，厚薄均匀，现场结垢分布照片见图1。

在现场调研的基础上，通过分析结垢的原因、增加防垢剂的用量及采取相应的控制措施，最终解决了原油外输泵的结垢问题[1]。

1 水质及垢样分析

1.1 垢样分析

按照标准《油田无机盐垢主要化学组分分析方法》进行分析，该垢样分析结果为：Fe O含量1.5%，Fe2O3含量0.14%，M g CO3含量0.68%，Ca CO3含量81.5%，其他物质含量16.18%，由此可以判断该垢是碳酸钙垢。

1.2 水质分析

161原油转输站水质分析结果：H CO3-含量3.14×102m g/L，Cl-含量4.90×104m g/L，SO42-含量4.24×102m g/L，Ca2+含量3.39×103m g/L，M g2+含量3.48×102m g/L，Ba2+含量3.809m g/L，K++Na+（以Na+计）含量2.74×104m g/L，水型为氯化钙型，p H值为6.61（SY/T 5523—2006油田水分析方法）。

2 现场工况

161原油转输站的工艺流程见图2。单井来的原油进入161转输站后，首先经过加药泵向原油中加入防垢剂及破乳剂两种药剂。加药后的原油进入油气分离器进行液气分离后，液相分别进入1号、2号和3号沉降罐进行初步的油水分离。控制室的计算机可分别监控三个沉降罐的总液位，根据生产经验当1号罐液位达到一定高度后，操作人员关闭沉降罐的进口阀门,该罐暂时停止进油。同时打开该罐的油出口阀门，原油流经原油外输泵输送至下一处理站。同样在根据生产经验当1号罐的液位下降至某一高度时，操作人员关闭该罐的油出口阀门，打开其水出口阀门，排除该罐沉降下来的污水。排除污水后关闭水出口阀门，打开其进口阀门，该罐重新开始进液。其它两个罐的生产方式与1号罐完全相同。

2.1 原油外输泵的性能及工作参数

目前161转输站共计3台原油外输泵，均为卧式5级离心泵，型号为D Y 65-50*5，排量65 m3/h，扬程250 m，进出口压力分别为0.1 MPa，1.5 MPa，进出口温度60℃左右。泵内多处结垢，最为严重的部位是机械密封和叶轮。

2.2 加药方式及药剂基本性能

目前161转输站使用柱塞泵将破乳剂、防垢剂两种药剂，按照加入量添加至原油中，其基本性能见表1。

表1 破乳剂、防垢剂基本性能

3 结垢原因分析

3.1 水质的影响

161原油转输站从建站至今已累计运行了15年，进入该站的原油综合含水率已从原来的80%上升至92.73%，且水中钙离子含量极高，泵运行时温度在60℃左右，这些因素都无疑为碳酸钙的形成提供了必要条件。

3.2 工艺操作的影响

161转输站只能监控3个沉降罐的总液位，不能监控罐内油水界面的液位。在进行排油操作时只能凭经验操作，从而不能精确的控制外输原油的含水率。这个因素也成为原油外输泵的结垢的直接因素。

3.3 加入药剂的影响

3.3.1 防垢剂评选

按照塔里木油田化学助剂厂企标Q/XTY J 013—2010以及Q/SY TZ 0177—2007《防垢剂技术要求及试验方法》进行试验，其分项阻垢率评价结果见表2。

表2 阻垢剂技术要求及试验结果

在分别对1#、2#药剂的腐蚀情况进行检测，其腐蚀速率见表3。

表3 阻垢剂腐蚀速率测试试验

通过筛选试验发现，1#药剂的阻垢率效果最好，且当加入浓度为60m g/L时，腐蚀速率较小。对该垢样具有很强针对性，可以到现场投加，推荐加入量：50~60m g/L。由此可见目前161转输站所加药剂的选型是正确的，但其加入防垢剂的浓度25 m g/L是远远不足的，这严重的影响了该防垢剂的防垢性能。

4 防垢措施

4.1 增加液位监控设备

将3个沉降罐分别安装声纳导波液面监测仪，准确监测罐内的总液位及油水分界面的高度，从而有效的降低外输原油中的含水率。声纳导波液面监测仪采用声纳原理，由声纳导波系统法兰下端发出声纳波顺着钢缆下传，根据油水不同的介电常数来反馈不同的数值，当系统监测到一个介电常数时反馈的是一液位高度（可能是纯油、纯水、也有可能是均匀的乳化物），当系统监测到两个介电常数时反馈的是两个高度：一为液位高度（总高度）；二为油水分界线高度；采集的数据上传至控制室，实现实时在线监测与分析。从而实现对罐内液位高度及油水分界线高度准确计量的功能。

4.2 调整药剂的加入量

根据防垢剂评选结果，需增加防垢剂的加入量。将加入量由原来的25 m g/L增加至60m g/L，加药方式不变。

4.3 改造后的整个工艺流程（见图3）

5 结论

1）2012年2月按照防垢措施对塔里木油田塔中作业区。161原油转输站整个工艺流程及加药。进行了整改，截至2012年8月，该站的3台原油外输泵尚未出现严重的结垢问题，运行工况得到了明显的提高，说明调整后的防垢方案有效地解决了原油外输泵的结垢问题。

2）该站的原油外输泵结垢问题得到解决后，大大增加了外输泵机械密封的使用寿命。其机械密封的使用量由原来的平均每月四套降至目前的不用更换（该机械密封设计寿命为一年）。该泵的机械密封以每套4000元计算，相当于一年节约了180000元。

[1]朱本智,闫化云,何丽平,等.渤西油气处理厂污水泵结垢控制研究[J].工业水处理,2010,30(11):83-85.

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.016

曹宏，2008年毕业于重庆科技学院（石油工程专业），主要从事油气开采工作，E-mail：cao_hong_2008@163.com，地址：新疆库尔勒市塔里木油田公司开发事业部塔中作业区，841000。

塔里木油田公司资助项目（160018-s j）。

2012-08-05）