采用管線輸油是國內(nèi)外油田普遍采用的經(jīng)濟高效的原油集中外輸工藝，對于采出液含砂量高的油田來說，含砂容易引起管線的堵塞從而縮短管線的正常運行周期，增加油田維護成本，維護難度大，因此，能將原油中的砂有效的分離出來，是含砂原油集輸工藝需要解決的一個重要問題。
目前集輸管網(wǎng)中除砂工藝大的可以分為：集中處理時的分離和單井產(chǎn)液進入管線時的分離，以上兩種都是通過沉降分離設備實現(xiàn)的砂和產(chǎn)出液的分離，對于集中處理分離在液量大的情況下，因為沉降時間、流速、溫度等因素的影響，要求分離設備有足夠大的容積，這樣分離設備的占地面積較大，不利于維護操作，也使得大多數(shù)的分離效果不佳，經(jīng)常出現(xiàn)分離設備出口被分離除雜質堵塞的現(xiàn)象。所以，改進原油分離方式更能促進油田集輸工藝平穩(wěn)發(fā)展。
七個泉油田原油集輸現(xiàn)狀
單井采出液經(jīng)過集輸管線進入中轉站，在中轉站經(jīng)過沉降分離，加壓后外輸至聯(lián)合站進行進一步處理。
原油物性包括，原油粘度為20.15mPa•s，原油凝固點為30℃，原始油氣比為4m3/t，原油密度為0.86g/ m3 ，礦化度為120,000～220,000ppm、平均160,000ppm，地層水類型為CaCl2 ，采出液目前含水64%。
七個泉油田中轉站外輸管線¢159×6，外輸管線全長5.4Km，運行壓力1.0~1.5MPa。七個泉作業(yè)區(qū)油井出液含砂量高;高達 160,000ppm的高礦化度、含水64%的采出液被提升至地面，溫度降低，成垢離子在地面管線內(nèi)產(chǎn)生結晶體，與沉降在管線內(nèi)壁的地層砂結合產(chǎn)生堅硬的砂垢堵塞管線。
該管線在2010年前兩個季度發(fā)生管線堵塞8次，其中總計更換管線400m，高壓清洗管線2Km。其中，結垢嚴重部分管線縮徑為74mm，內(nèi)徑為 147mm的管線結垢厚度達到了73mm，油井產(chǎn)液只剩74mm的管徑過液;站內(nèi)螺桿外輸泵每三個月泵體定子的橡膠體會由于砂的原因出現(xiàn)橡膠脫落、剝離;加熱爐過液盤管正常使用周期為70~90天，之后盤管堵塞，導致泵壓升高、過液量降低，導致緩沖罐罐位高居不下，嚴重影響了正常的原油生產(chǎn)。
在集輸工藝的各個環(huán)節(jié)都容易引起管線的堵塞。單井依靠井口的壓力將原油輸送到中轉站，在這個過程中由于單井產(chǎn)液量低、管線中原油流速慢，所以在管線中砂很容易就會沉降在管線中，長時間的運行中加上原油中蠟等其它因素的影響，管線中沉降的砂會附著在管壁上形成一種堅硬的垢，從而打斷正常的生產(chǎn);原油進入中轉站后此時依然含油大量的砂，原油進入中間站內(nèi)的緩沖罐、加熱爐、外輸泵等設備，就會使得設備由于含砂的原因維護周期縮短，影響生產(chǎn)的正常運行，同時也會使得員工的勞動強度增大。原油經(jīng)過加壓設備外輸至聯(lián)合站的過程中，一般管線的距離會比單井至中間站遠，加上管線的延程磨阻影響，原油流速會逐漸的降低，從而使得砂在管線中沉降以至于堵塞管線，這樣使得整個的集輸管網(wǎng)陷入停滯狀態(tài)。
沉砂排砂裝置
除砂工藝應用
該站原油集油、外輸流程相對簡單，包括原油加熱、緩沖罐處理，徑螺桿泵加壓外輸。原油由集油管線進入緩沖罐進行穩(wěn)流及油氣分離，之后，經(jīng)過油氣混輸泵加壓外輸至聯(lián)合站進行進一步的處理。
隨著油田的發(fā)展，該站的弊端就顯露出來，由于來液量大緩沖罐穩(wěn)流效果差，固液分離能力低，導致地層砂進入站內(nèi)設備及集輸管線進而造成設備損壞、管線結垢。要解決這一問題，就要提高固液兩相分離的效果，降低進入設備和管線的采出砂。我們對現(xiàn)有流程進行了改造，在油井產(chǎn)液進站之前，首先進入沉砂排砂裝置進行固液分離，之后在進入原油處理流程進行處理。如圖1所示。
砂的比重比原油大，在運動過程中會產(chǎn)生相對運動，由于重力、摩擦力、浮力等因素的影響，采出砂會與產(chǎn)出液流分離，所以可用重力沉降法使其分離。由四個單井罐鏈接而成(根據(jù)油田產(chǎn)液量而定)，其中1和2互為備用，3和4互為備用，首先單井來液進入裝置進行固液分離，然后再進入站內(nèi)加熱爐等設備外輸。該設備自投產(chǎn)后，將作業(yè)區(qū)中轉站原有的2個月的正常運行周期延長到半年進行一次管線清洗工作，而且站內(nèi)設備可以長時間保持正常運轉，如圖2。
原油進入裝置后流速降低，流態(tài)穩(wěn)定，地層砂在容器中的運動距離由于其本身速度的降低而縮短，等于延長了沉降的過程。由于采出砂的形狀、質量、尺寸均不會出現(xiàn)大的變化，所以其沉降效率與所處環(huán)境的溫度有關，溫度升高液體的粘度降低，砂沉降過程中所受的阻力降低，整改后在原有流程的基礎上，井口產(chǎn)出液分兩部分進入流程，一部分經(jīng)加熱爐后在進入流程，一部分液流直接進入沉砂除砂裝置中。這樣在加上井口加熱器的提前作用，井口產(chǎn)出液進入裝置后的溫度可以達到 60℃，沉降分離的效率得到了提高。
除砂工藝經(jīng)濟效益明顯
該整改流程簡單、操作，維護容易，崗位人員對改進后的流程非常認可。該設施在青海油田采油三廠七個泉作業(yè)區(qū)投運后，將原來的2個月清洗管線的周期延長到了 6個月，而且原來清洗過程中，經(jīng)常因為堵塞過于嚴重而無法清洗只能更換成新管線，發(fā)生費用包括舊管線拆除和新管線安裝等。
2009年~2010年共清洗管線11次，共計清洗¢114×4管線1870米，更換¢114×4管線1360米，因為更換管線而停輸26天。這種情況在新的工藝投運后也大為改觀，在半年期間只是更換了出口15米的管線。使得在一年管線清洗上的費用節(jié)約了50多萬元(包括管線維護的人工費用以及更換管材的費用)。而且也使得平穩(wěn)運行的周期得到了延長。
四個儲罐分別在投入使用后的4個月進行了清理，清理出油泥沙厚15cm，清理費用5,000元左右。由于是集中清理并不影響生產(chǎn)的平穩(wěn)運行。設備建成后，除砂率達到了90%以上，解決了困擾生產(chǎn)的一大難題。
七個泉油田含砂原油集輸工藝新方法的應用，使得對含砂原油集輸工藝有了新的認識和新的解決思路。但還存在以下問題：在青海油田高海拔地區(qū)，由于處于室外，儲罐的保溫工作難度大;處理不徹底，站內(nèi)一次加熱原油加熱爐的維護周期得到了延長，即從原來的45天延長到了100天，還是不能徹底的清理原油中的砂成分;自動化程度不高，在投運正常穩(wěn)定后，安裝了自動化液位計并將數(shù)據(jù)遠傳到值班室，降低了崗位人員的勞動強度。建議在以后的設計和現(xiàn)場建設中配合應用多種分離技術，相信會取得更好的效果，能更好的為油田生產(chǎn)服務。
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