单螺杆混输泵在尼日尔AGADI油田地面工程中的应用

郝荣杰，史素青，李 鹏，刘 俊，郝 丰

1.中国石油工程建设有限公司北京设计分公司，北京 100085

2.中国石油国际勘探开发有限公司，北京 100034

中国石油自2008年进入尼日尔以来，一直致力于该国的石油工程建设，随着尼日尔第一个上下游一体化项目AGADEM油田一期100万t/a工程、AGADEM油田至ZINDER炼厂管道工程、ZINGER炼油厂工程等相继建成投产，标志着尼日尔石油工业走上一个新的开端。2015年，作为AGADEM油田一期工程的补产油田，AGADI油田被开发，AGADI油田产能为30万t/a，投产后对一期工程的稳产起到决定性作用，保障了对下游的原油供应。AGADEM油田地处撒哈拉沙漠深处，气候炎热干燥，沙尘暴频繁，环境条件十分恶劣。如何更好地选择设计方案，减少现场人员运行、操作、维护工作量是摆在设计人员面前的重要课题。

1 混输泵集输方案的提出

AGADEM油田一期包括GOUMERI及SOKOR两个油田，集中处理站（CPF，Central Processing Facilities） 位于GOUMERI油田，在SOKOR油田建有一座转油站 （FPF，Field Processing Facilities），SOKOR与GOUMERI之间相距约58 km，由1条12 in（1 in=25.4 mm）输油管道将SOKOR油田分离出的油水混合物输送到CPF集中处理。AGADI油田位于GOUMERI和SOKOR两个油田之间，西北距离CPF约33 km，东南距FPF约25 km。已建输油管道设有供AGADI油田原油接入的阀室。

AGADI油田日产油约6000桶（1桶=0.159m3），日产液量为7 500桶，气油比为12 m3/m3，油品性质较差，凝固点约24℃，集输较为困难。

泵站设计时考虑了气液混输和气液分输两套方案。

方案一：气液混输方案，主要工艺流程见图1。

图1 气液混输方案的工艺流程

方案二：气液分输方案，主要工艺流程见图2。

图2 气液分输方案的工艺流程

对设计方案进行比选，结果如表1所示。

表1 AGADI油田集输方案比较

从操作、维护、管理及投资较省的角度综合考虑，AGADI油田推荐站内集输工艺采用气液混输方案。

由于现场操作环境恶劣，配件需要从国内采购，供应周期长，维修维护困难，为避免在维修过程中出现其他正常运行的混输泵也损坏而影响油田正常生产，本项目混输泵采取两用两备的形式进行配置。

2 混输泵的选用

目前油田常用混输泵为螺杆泵，有单螺杆泵、双螺杆泵等几种形式。

单螺杆泵具有可输送含沙量较高的原油、维护相对简便、价格低等特点，但是对输送量大且压力高的原油，选用单螺杆泵进行输送较为困难。

双螺杆泵具有输送量大、输送压力高等特点，但是价格较贵，耐油品含沙能力较弱，维护较为复杂。

结合本项目气油比不高、输送量适中等特点，混输泵选用单螺杆泵。

3 混输泵集输工艺设计及注意事项

3.1 混输工艺设计

AGADI油田混输泵站工艺流程如图3所示，井口来液进入入口管汇，通过混输泵泵送到集中处理站（CPF）处理。混输泵安装现场情况如图4所示。

图3 混输泵站工艺流程

图4 混输泵安装现场

3.2 自控设计

AGADI油田混输泵采用4台单螺杆泵（Q=100m3/h、ΔP=3.6 MPa、两用两备），产品为中德合资耐驰公司的混输泵，根据泵入口压力控制变频器来调节混输泵的转速，实现油田稳定生产的目的，出口设置了超压保护停泵及回流，能做到自动控制、无人值守。

3.3 补液流程设计

在压力状态下混输泵允许的气态体积占总体积的比例一般不超过95%，为防止出现局部进气过多，造成混输泵定子与转子干磨，需要设置补液泵。当定子温度超过设定值时补液泵会自动启动，抽取进液汇管内的液体，注入混输泵内，达到润滑转子和定子的目的。

3.4 数据表选用

混输泵选用API 676-2009标准，设计时要注意数据表需要按最新规范要求，采用附录A中针对混输泵的数据表，不能直接套用普通单螺杆泵的数据表。旧版API 676-1994附录A中只有一个针对回转式容积泵的数据表，但2009版已经将输送液体和气液混输所用泵的数据表分开列出，设计者对此要充分注意。

4 混输泵运行效果

自AGADI油田2015年6月投产以来，混输泵已经平稳运行3年多，运行效果良好，实现了AGADI油田无人值守的目标。这一期间混输泵没有出现大的检修、更换零部件作业，只有日常维护管理工作。

5 需要进一步改进的地方

AGADI油田两台混输泵并联运行时，有时会出现偏流现象，两泵的运行频率有所差异。

分析主要原因为混输泵为单独控制。虽然进口管道做了均衡入口布置，一旦有细微的差别，如入口过滤器清理状况、局部堵塞程度的不同等也会影响泵的入口流量的匹配，造成泵的偏流。目前，两台泵流量均在各自混输泵正常流量调节范围内，局部的偏流不影响泵的使用。

通过上述分析，在未来的工程设计中应注意以下事项。

（1）优选考虑采用单泵运行模式。

（2）由于混输泵站一般均设计成无人值守站，因此为防止单泵运行故障引起的停输及油田停产，泵进出口尽量设置电动开关阀，以便及时远程启动备用混输泵。

（3）进一步探索实现两台混输泵变频器之间的匹配调控模式，当两台泵的频率差超过一定的数值时，固定一台泵的频率，只调节另外一台泵的频率，这样可有效控制偏流的幅度。

6 结束语

尼日尔AGADEM油田二期建设工程区块多，分布广，产量低，油气集输需要大量建设增压泵站。混输泵能够很好地适应沙漠无人值守环境，做到自动控制，从而减少操作维护人员，降低安保要求，还能大幅降低建设和运行费用，在类似集输环境内具有广阔的应用前景。