原油密闭装卸工艺研究

曲 虎

(中国石油集团工程设计有限责任公司 华北分公司，河北 任丘 062552)

原油密闭装卸工艺研究

曲 虎

(中国石油集团工程设计有限责任公司 华北分公司，河北 任丘 062552)

以原油装卸工艺为研究对象，介绍了油田目前常用的敞开式原油装卸工艺和半密闭式原油装卸工艺。敞开式原油装卸工艺油气损耗量大，原油装卸过程存在较大的安全隐患，半密闭原油装卸工艺是对敞开式原油装卸工艺的改进和完善，在一定程度上减少了原油装卸过程中的油气损耗，但仍未实现完全密闭。针对非密闭原油装卸工艺的缺点和不足，详细阐述了原油密闭装卸工艺的主要流程及原理，并从经济、安全和环境方面分析了原油密闭装卸工艺所产生的效益。

节能； 油气损耗； 密闭工艺； 原油装卸

随着油田开发时间的推移，整装大型油田越来越少，油田集输系统边缘、零散小断块油田的开发成为必然。由于小断块油田距离中心处理站场较远，采用管道输送原油投资较大，且新建管道路由比较困难，因此，汽车拉运成为小断块油田主要运输方式[1-2]。为了接收和装运这部分原油，同时也为降低拉运成本，一般在小断块油田建设集中拉油点，在较近的转油站或联合站附近增建卸油点，以满足油田开发需要[3-4]。

目前，油田常用的装卸油工艺均为开式工艺，装卸油过程中大量油气散发到周围环境中，不但造成较大的经济损失，也存在很大的安全隐患[5-6]。根据估算可知，非甲烷烃类排放平均质量浓度为200 g/m3，在气温较低和无风的时候，这个浓度会更高，这远远超过国内外相关规定中总烃的允许值。如遇阴雨天气、气压较低的情况，大量的轻烃积聚在罐车周围和上空，一旦引爆，必将产生巨大的经济损失，后果不堪设想[7-8]。因此，原油密闭装卸工艺的研究迫在眉睫。

1 常规装卸油工艺

1.1 常规装油工艺

目前，原油汽车装车多为上装，通过罐车的顶部装油口将装油胶管浸润到油罐中进行装油。由于罐车顶部装油口为敞开式，装油过程中有大量的油气散发到大气中，造成大量的油气损耗，而且散发到大气中的油气很难及时扩散，在车体周围弥漫，低洼死角处积聚，如遇到火源很可能发生着火爆炸。油田常用的汽车装车工艺主要有自流装车和压力装车两种工艺[9-11]。

1.1.1 自流装车 自流装车是由储油罐、管线、鹤管及罐车组成(见图1)，采用传统的“罐高车低”的方式通过位差进行装车。自流装车工艺投资小、能耗低，但对油罐和罐车的位差有一定要求[12]。

图1 自流装车工艺示意图

Fig.1 Gravity loading process scheme

1.1.2 压力装车 压力装车主要由储油罐、装车泵、鹤管及罐车组成(见图2)，通过装车泵进行装车。压力装车速度快，而且对储罐和罐车的相对位差要求较低，只需储油罐原油液位的高度满足泵的吸入条件即可。

图2 压力装车工艺示意图

Fig.2 Pressure loading process scheme

1.2 常规卸油工艺

常规卸油点一般由卸油台、卸油箱、转油泵及配套工艺组成。目前油田常用的卸油箱均为敞口容器，卸油时，原油通过卸油口直接飞溅而下进入箱体内，卸油口处油气挥发较为严重，油气在其周围聚集，存在一定的事故隐患[13-14]，卸车工艺如图3所示。

图3 卸车工艺示意图

Fig.3 Unloading process scheme

2 半密闭装卸油工艺

针对常规装卸油工艺的缺点，对敞开式装卸油工艺进行改进，研究出半密闭式装卸油工艺，半密闭式装卸油工艺相对于常规的敞开式装卸油工艺密闭程度有了很大的提高，但仍然未做到全部密闭[15]。

2.1 半密闭装油工艺

半密闭式装车工艺主要使用底部装车，罐车底部进油管自带快速接头(见图4)，装车时，装车鹤管上的快速接头与罐车底部进油管上的配对快速接头相连接，组成密闭系统。这种装车工艺与完全敞开式装车工艺相比，实现了装车口的密闭，减少了装车口的油气损耗。但是在装车过程中，罐车顶部的呼吸阀会随着罐车的进油而动作，将一部分油气散发到大气中。因此，底部装车工艺未能完全实现密闭装车。

图4 半密闭装车工艺示意图

Fig.4 Semi-hermetic loading process scheme

2.2 半密闭卸油工艺

半密闭卸油工艺有两种方式，一种是利用密闭卸油箱进行缓冲卸油，一种是利用卸油汇管缓冲卸油。

2.2.1 半密闭卸油箱式卸油 半密闭卸油箱式卸油工艺主要由卸油箱、快速接头、卸油泵及管线组成(见图5)。卸车时，将罐车卸油口上的快速接头和卸油箱上的快速接头相连接，组成密闭系统进行卸油，然后通过卸油泵输送到储罐。

半密闭卸油箱式卸油工艺较以前直接敞口的卸油方式有了很大的改进，但卸油时油气在箱体内挥发，会从呼吸阀和泵杆周围逸出，而且卸油后空气可以进入卸油箱内，形成混合气体，也存在一定事故隐患。因此，从真正意义讲，这不能算全密闭卸油工艺。

图5 半密闭卸油箱式卸油工艺示意图

Fig.5 Semi-hermetic discharge tank type oil unloading process diagram

2.2.2 半密闭卸油汇管式卸油 半密闭卸油汇管式卸油工艺与半密闭卸油箱式卸油工艺相似，只是用卸油汇管替代卸油箱(见图6)。这种卸油工艺虽然也实现了卸油口的密闭，不存在卸油泵周围的油气泄漏，而且流程较短，但此工艺对泵的安装高度要求较为严格，且汇管中容易积存油气，除此之外也没有解决油气从储罐的呼吸阀散发到大气中的问题，没有从根本上解决卸油过程油气散发的问题。

图6 半密闭卸油汇管式卸油工艺示意图

Fig.6 Semi-hermetic unloading oil transfer tube type oil unloading process diagram

3 全密闭装卸油工艺

3.1 密闭装油工艺

密闭装油工艺的原理是油罐车装油时，将油罐车和储油罐组成密闭连接系统，这样油罐车装油作业时，罐车储罐上方空间气体正压与储油罐向罐车装油时产生的真空会产生压差，利用压差，将装油产生的油气通过密闭软管连接系统回收到储油罐内，全密闭装油工艺如图7所示。

图7 全密闭装油工艺示意图

Fig.7 All closed loading process diagram

3.2 密闭卸油工艺

密闭卸油工艺的原理是油罐车卸油时，将油罐车、卸油箱和储油罐组成密闭连接系统，油罐车通过密闭卸油口进行卸油(见图8)。储油罐上方空间气体正压与油罐车向卸油箱卸油时产生的真空会产生压差，利用压差，将卸油产生的油气通过密闭软管连接系统回收到油罐车内，油罐车可以高效地回收卸油产生的油气，并能安全地运输到指定站点回收。

图8 全密闭卸油工艺示意图

Fig.8 All airtight oil unloading process diagram

图8中虚线框内设备主要为卸油的缓冲罐和增压泵，如果场地有限，可以将其做成紧凑的密闭卸油橇装装置。

密闭装卸油工艺实现了原油装卸过程的全部密闭，防止装卸油过程中的油气散发，不但挽回了经济损失，还排除了安全隐患。

4 效益分析

4.1 经济效益

华北油田某联合站每天有24辆油罐车采用半密闭卸油汇管式卸油工艺进行卸油操作，累计卸油量600 t/d。原油通过卸油泵输送到大罐中，现场油气损耗非常严重，对卸油过程中所用的两个卸油储罐进行油气损耗测试，并对所取样品进行了色谱分析和数据处理。具体分析数据见表1及表2。

表1 油储罐损耗测试数据表

注：油罐均为进油状态，无空气基下呼出气量。

表2 原油储罐呼出气组分数据

利用HYSYS软件对大罐挥发气进行分离模拟，模拟流程见图9，参数设置见表3。

模拟后的天然气量和轻油量见表4。

图9 模拟工艺流程图

Fig.9 The simulation process diagram

表4 回收天然气量及轻油量

根据表4可知，进行密闭装卸油工艺改造后，每天可以减少挥发955.2 m3天然气和0.636 t轻油，折合经济效益为117.3万元/a。

4.2 安全、环境效益

油田常用的开式装卸油工艺在原油(特别是轻质原油)装卸油过程中造成大量的油气损耗，特别是北方油田，原油装车温度均在60～70 ℃，较高的温度造成油气损耗更加严重，不仅造成大量的经济损失，也存在较大的安全隐患，密闭装卸油工艺大大降低了油气挥发对环境的污染，杜绝了安全隐患，为油田挽回了较大的经济损失。

5 结语

对敞开式装卸油工艺、半敞开式装卸油工艺及密闭装卸油工艺进行介绍和对比，并对密闭装卸油工艺产生的效益进行定量分析。通过对比和分析可知，密闭装卸油工艺可以显著降低装卸油操作过程中的油气散发和损耗，在杜绝安全隐患的同时，也有效的节约了能源。

在当前油价低迷，倡导降本增效和保护环境的背景下，原油密闭装卸油工艺将会成为油田节能降耗、改造技术的重要内容。

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(编辑 王亚新)

Process of Airtight Loading and Unloading for Crude Oil

Qu Hu

(ChinaPetroleumEngineeringCo.,Ltd.NorthChinaCompany,RenqiuHebei062552,China)

The commonly used open type and Semi-hermetic process of crude oil loading and unloading in oilfield was introduced in the paper through the research of crude oil loading and unloading process.The security risk was big and the oil and gas loss was large for open type process of crude oil loading and unloading. The Semi-hermetic process of crude oil loading and unloading which reduced oil and gas consumption, was improvedfor open type process of crude oil loading and unloading, but was still not fully closed. Because of the shortcomings and deficiencies of non-hermetic crude oil loading and unloading process, the main flow and principle of airtight loading and unloading process were introduced and explained, and the benefits were analyzed from the aspects of economic, security and environment in the paper.

Energy saving； Oil and gas loss； Airtight process； Crude oil loading and unloading

1006-396X(2016)06-0092-05

投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn

2016-08-16

2016-09-18

华北油田科研基金项目(HBYT-2015-JS-303)。

曲虎(1986-)，男，硕士，工程师，从事油气田地面工程方面的设计与研究；E-mail:qh915gf1@163.com。

TE08

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2016.06.018