油田生產水回注機械設備選型研究

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[摘要]為減少環境污染、保障油田可持續開發，生產污水回注是一個重要途徑，也是海上油田生產污水處理問題未來的重要發展方向。本文針對南海某油田生產污水回注進行研究，對地面工程部分注水方案及設備選型進行比選，得出優化方案。

[關鍵詞]生產水、回注、機械設備選型、方案比選

1引言

隨著國家對海洋環境保護越來越嚴格，生產污水回注必將成為未來減少環境污染、保障油田可持續開發一個重要途徑，也是海上油田生產污水處理問題未來的重要發展方向。解決生產水與目的層水的配伍性、注水工藝、地面工程等主要問題，制定一整套污水回注可行性方案，也可為邊際油田開發的經濟動用方式及同類油田生產污水處理提供良好的借鑒作用。本文針對南海某油田生產污水回注進行研究，對地面工程部分污水回注相關設備選型進行研究。通過方案比選，得出優化方案，同時相關研究也可為其它類似油田提供良好的借鑒和指導作用。

2工藝與方案描述

生產水經過除油除顆粒等措施之后，進入緩沖罐，經泵前濾器過濾處理，通過生產水增壓泵以及注水泵，經滑環通過單點接入海底管線，生產水通過海管注入到指定地層。生產水物性參數如表1所示：緩沖罐口出口壓力為6.897kPaG，水溫55℃，生產水產量為48000m3/d。污水回注量有三種工況：即按油田產出污水全部回注，1/2回注以及1/3回注；根據工藝提供的每種流量工況下，分別有兩種注水泵出口壓力方案，故共六種方案。各種工況下的注水泵進出口壓力如表2所示。

3機械選型方案：

根據工藝提供的六種方案的工藝參數以及生產水物性參數，機械設備選型如下所述：(1)泵前濾器根據生產水增壓泵入口對固體懸浮物顆粒的要求，需在泵前增加籃式濾器,濾器選型清單如表3所示：(2)生產水增壓泵由于緩沖罐出口壓力較低，而從緩沖罐到泵入口處又途經70余米的管線以及泵前濾器等，壓力損失較大，為防止注水泵氣蝕并提高其入口壓力，需在每臺注水泵前增加增壓泵。其中全部污水回注時,注水泵出口壓力16.91MPa以及1/2污水回注,注水泵出口壓力17.7MPa的情況，由于注水泵出口壓力較高，為更好匹配注水泵的選型，故在注水泵前增設一臺相對其他方案揚程更大的增壓泵。增壓泵選型清單見表4：(3)注水泵根據工藝專業提供的參數（見表2），注水泵的選型清單如表5所示；因泵送介質溫度為55℃，據廠家提供的信息，經注水泵加壓后，介質溫升最大不超過10℃。因此泵出口溫度在70℃以內，機械密封選擇plan11自沖洗，能夠滿足對機械密封的沖洗降溫作用。(4)注水泵稀油站冷卻裝置六種注水泵選型方案中，每臺注水泵需帶1套稀油站冷卻裝置（保證電機與泵軸承潤滑和冷卻），每套稀油站外形尺寸（長x寬x高）：1.6mx1.0mx1.4m，重量為0.5t；現在平臺運行的稀油站是放在電機的側面（即面對電機軸伸端，稀油站放在左側）；其費用已經包含在注水泵里。

4注水設備選型方案比較

從設備重量、尺寸、用電量以及設備費用等作出比較，具體見表6。

5結論：

由表6可知：(1)方案一與方案二相比，注入量相同，但由于方案一注水泵出口壓力較大，其占地面積、耗電量、重量以及費用等比方案二大；方案三與方案四相比，注入量相同，但由于方案三出口壓力較大，其耗電量、重量、尺寸以及費用等比方案四要大；方案五與方案六相比，注入量相同，但由于方案五出口壓力較大，其耗電量、費用等比方案六要大，但是尺寸與重量基本相同。(2)關于設備維修，最大維修重見表5。由于新增注水設備布置位置不在吊機覆蓋范圍內，因此將來需加臨時起吊裝置，以實現設備的維修。(3)目前FPSO上電站能力為：單臺主機電功率1800kW，主機數量為兩用一備，兩臺同時運行的功率為3600kW。而目前六種方案中，按照注水泵與增壓泵正常運行，不考慮備用時，方案一到方案六的總功率分別為13040kW，10440kW，7100kW，5820kW，4180kW與3380kW，故方案一到六都將涉及電站改造。綜上所述，若僅從占地面積，重量，耗電量以及新增設備所需費用分析，生產水全部注入時推薦方案二；1/2注入時推薦方案四；1/3注入時推薦方案六。

作者：于國杰 鄧婷 杜國強 蘆存財 甄敏鋼 單位：海洋石油工程股份有限公司