張初媚，金熙俊，康久常，李秉旭，張瑞杰

（1. 中國寰球工程公司 遼寧分公司， 遼寧 撫順 113006； 2. 中國石油撫順石化公司石油三廠， 遼寧 撫順 113001）

魯邁拉油田位于伊拉克首都巴格達(dá)東南500 km，東部距離港口城市巴士拉城65 km，地質(zhì)儲量巨大。自 1954年投入開發(fā)以來，先后經(jīng)過 1958年、1972年和1978～1982年等年間的新建和擴(kuò)建過程，從80年代兩伊戰(zhàn)爭爆發(fā)后,至今沒有投入新的產(chǎn)能建設(shè)工程。由于年久失修加之配套設(shè)施不全，已無法達(dá)到當(dāng)年的生產(chǎn)能力。戰(zhàn)亂破壞導(dǎo)致部分設(shè)備圖紙及生產(chǎn)數(shù)據(jù)丟失，為現(xiàn)場調(diào)研增加了很大的難度［1,2］。

1 Shamiyah站概況

Shamiyah站有Bank A/B/C三個(gè)生產(chǎn)站，其中Bank A和Bank B是并聯(lián)關(guān)系。目前有兩個(gè)站在正常生產(chǎn)中，Bank A或B以及Bank C。但在有些時(shí)候也有三個(gè)站同時(shí)工作的情況出現(xiàn)。

Bank A和B的構(gòu)成基本相同，每列中有六個(gè)分離器，包括一二級中各兩個(gè)分離器，三四級中各一個(gè)分離器。唯一的區(qū)別就是在Bank B中有一個(gè)跨接管線（通常在操作時(shí)打開）在一二級排氣口處。在Bank C的第一級中有兩個(gè)分離罐（其中一個(gè)在另一個(gè)上面），二、三、四級中各僅有1個(gè)分離器，而且4級分離器是垂直放置。

Shamiyah站有3套脫鹽脫水裝置，Bank C中有一套。另外兩套在Bank A和Bank B中，并且可隨意調(diào)節(jié)到Bank A或Bank B。脫鹽脫水裝置一般安置在二三級分離器之間。

Bank A 和B中僅有兩個(gè)火炬，一個(gè)是為了處理一級分離器放出的氣體，另一個(gè)是處理由二、三、四級以及脫鹽脫水裝置中產(chǎn)生的氣體。由于Bank A和B中一級分離器的液位控制失效，產(chǎn)出氣體攜帶出更多的液體去往下級分離器。同時(shí)因一、二級中有一連接管線導(dǎo)致一級分離器產(chǎn)出氣體攜帶液體進(jìn)入二級分離器排氣口和火炬。這就導(dǎo)致了處理Bank A和B產(chǎn)出氣體的火炬出現(xiàn)嚴(yán)重黑煙現(xiàn)象。Bank C中共有5組火炬，現(xiàn)在僅有兩組仍在工作。其中一組處理一、二、三級產(chǎn)出的氣體，一組處理四級和脫鹽脫水裝置產(chǎn)出的氣體。Bank C一、二、三級產(chǎn)出氣體去往的火炬所產(chǎn)生的煙氣狀態(tài)很好。四級和脫鹽脫水裝置產(chǎn)出氣體去往的火炬黑煙嚴(yán)重。

對于處理油氣儲罐產(chǎn)生的氣體有3個(gè)火炬，目前一個(gè)正常工作，另兩個(gè)備用。值得注意的是儲罐產(chǎn)出氣體處理火炬中產(chǎn)生的黑煙非常明顯。主要是由于儲罐中的氣體含有較重的碳?xì)浠衔镌诟哂蜏刂腥紵怀浞衷斐伞?/p>

Shamiyah站有一個(gè)密閉的排放系統(tǒng)，由于排放系統(tǒng)的泵受到損壞，現(xiàn)有的設(shè)備污油全部排放到露天的污油池。所有的安全閥泄放氣體都去往原有的冷放空系統(tǒng)。

目前的現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果顯示，Bank A、B的處理量為165×104Gas(m3/d)。Bank C的處理量為320×104Gas(m3/d)［2］。

2 Shamiyah站改造技術(shù)方案

2.1 黑煙產(chǎn)生的原因分析

目前魯邁拉油田處于恢復(fù)生產(chǎn)期，天然氣系統(tǒng)沒有正常運(yùn)行，原油生產(chǎn)中的伴生氣均全部放空燃燒。而在燃燒過程中有大量黑煙產(chǎn)生，其主要原因如下（一個(gè)或多個(gè)同時(shí)存在）：

（1）由于油氣分離器分離效率下降，造成油氣分離不凈，天然氣攜帶原油和重?zé)N液滴進(jìn)入火炬放空系統(tǒng)；

（2）原火炬放空管線內(nèi)積液太多；

（3）放空量超過原火炬放空能力；

（4）伴生氣重?zé)N組分含量高。

2.2 油氣分離效果不佳的原因分析

從目前掌握的資料可知，其油氣分離器的原設(shè)計(jì)處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前的產(chǎn)量，但分離效果卻很不好，分析其原因有如下可能（一個(gè)或多個(gè)同時(shí)存在）：

（1）分離器壓力控制系統(tǒng)失效；

（2）分離器液位控制系統(tǒng)失效；

（3）分離器內(nèi)分離元件失效；

（4）分離器內(nèi)油砂等固體顆粒的沉積使分離有效容積減少；

（5）原油起泡嚴(yán)重［3］。

2.3 初步技術(shù)方案

根據(jù)以上分析，要減輕黑煙的產(chǎn)生，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1）解決分離器本身存在的問題，即：修復(fù)分離器壓力、液位控制系統(tǒng)，使分離器平穩(wěn)操作；修復(fù)分離器內(nèi)的分離元件；清除分離器內(nèi)的固體沉積物。

（2）恢復(fù)和修復(fù)消泡劑加入系統(tǒng)。

（3）氣相增加一級天然氣除油（分液）系統(tǒng)。

（4）更換放空管線和火炬。

以上處理方案僅是從解決天然氣帶液方面考慮，不能解決天然氣中重?zé)N組分含量高的問題，如要解決重?zé)N含量高的問題，則需要進(jìn)行下步工作：恢復(fù)天然氣增壓系統(tǒng)和天然氣輕烴回收系統(tǒng)（NGL裝置）［4］。

3 Shamiyah站工藝流程描述

3.1 Shamiyah站原有工藝流程描述

Bank A/B/C均設(shè)有四級分離和電脫鹽電脫水裝置。原油從井口首先進(jìn)入已有一級分離器（一級分離器操作壓力為34.5 barg），經(jīng)過油氣分離，氣相部分去往天然氣增壓系統(tǒng)，剩余氣相去往火炬放空系統(tǒng)。液相則進(jìn)入下一級分離器（二級分離器操作壓力為7.23 barg）。由于壓力遠(yuǎn)低于一級分離器，導(dǎo)致液相中又一部分氣體被分離出來，這些氣相的去向同上。液相進(jìn)入電脫水裝置（電脫水裝置操作壓力為5.5 barg，天然氣脫水主要是脫除天然氣中的飽和水，使其在管線輸送或冷卻處理時(shí)，不生成水合物，對含 CO2及H2S天然氣可減緩對管線及容器的腐蝕［5］），由于壓力低于二級分離器，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相則進(jìn)入電脫鹽裝置（電脫鹽裝置操作壓力為3.8 barg，原油脫鹽主要是注水以溶解原油中的有機(jī)鹽，隨著洗滌水脫除鹽分），由于壓力低于電脫水裝置，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相則進(jìn)入三級分離器（三級分離器操作壓力為1.86 barg）。由于壓力低于電脫鹽裝置，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相進(jìn)入四級分離器（四級分離器操作壓力為0.83 barg），由于壓力低于三級分離器，有部分氣相被分離出來，去向同上。液相進(jìn)入原油儲罐。

由于魯邁拉油田的天然氣系統(tǒng)尚沒有正常運(yùn)行，所以上述流程中提到的去往天然氣增壓系統(tǒng)的氣體實(shí)際上全部被放空燃燒［1,2］。

3.2 Shamiyah站改造后工藝流程描述

改造后的工藝流程在保留原有工藝流程的基礎(chǔ)上新增6臺分離器，兩個(gè)凝液回收罐，4臺離心泵。其中每列新增兩臺分離器，Bank A、B共用一個(gè)凝液回收罐和2臺離心泵，BankC單獨(dú)使用一個(gè)凝液回收罐和兩臺離心泵。同時(shí)停用原有的火炬放空系統(tǒng)及冷放空系統(tǒng)，建設(shè)新的火炬放空系統(tǒng)及冷放空系統(tǒng)。具體措施如下（以Bank C為例）。：

3.2.1 新增高壓分離器

在原有一級分離器去往火炬放空系統(tǒng)的管線上尋找合適位置接入新管線，新管線連接新增的分離器（下稱V-101，操作壓力設(shè)定為6.5 barg），同時(shí)在新管線上（進(jìn)入V-101之前）安裝壓力調(diào)節(jié)閥，閥后壓力設(shè)定為6.5 barg。V-101氣相出口管線連接新建火炬（F-101），安全閥連接新建冷放空系統(tǒng)。

3.2.2 新增低壓分離器

在原有二級、脫水脫鹽、三、四級分離器后采用上述同樣方式接入新管線并在每條新管線上安裝壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥后壓力均為0.63 barg。不同的是，這些調(diào)節(jié)閥后的新管線被匯到一起后由一根總管進(jìn)入新增分離器（下稱V-102，操作壓力設(shè)定為0.63 barg），V-102氣相出口管線連接新建火炬（F-102），安全閥連接新建冷放空系統(tǒng)［6］。

3.2.3 新增凝液回收裝置

V-101經(jīng)過分離后的液相進(jìn)入 V-102中，與V-102反應(yīng)后的液相一起進(jìn)入新增的凝液回收罐。該凝液回收罐內(nèi)部無分離結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于緩沖罐，分離效率相對較低，且該系統(tǒng)操作壓力較低，其分離出的凝液通過新增的凝液泵打回原油儲罐。

3.2.4 新建火炬系統(tǒng)

魯邁拉油田因?yàn)殚L期戰(zhàn)亂無法提供可靠的公用工程條件，無電源、無水源、無儀表風(fēng)、無氮?dú)?、無蒸汽、無燃料氣，因此，火炬系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

（1）利用火炬頭自身結(jié)構(gòu)加強(qiáng)火炬氣和環(huán)境空氣的混合改善燃燒效果，減少黑煙產(chǎn)生。

（2）點(diǎn)火系統(tǒng)自備蓄電池進(jìn)行電點(diǎn)火。點(diǎn)火器可以利用遙控器在100 m遠(yuǎn)處進(jìn)行操作，從而避免操作人員接近火炬，保護(hù)操作人員安全。

（3）考慮到現(xiàn)有公用工程條件，火炬系統(tǒng)采用阻火器做為防回火措施［7,8］。

4 結(jié) 論

火炬消煙項(xiàng)目未來會在伊拉克魯邁拉油田的14個(gè)站全面開展。隨著火炬消煙技術(shù)的進(jìn)一步完善，對改善魯邁拉油田乃至巴士拉周邊地區(qū)的環(huán)境將會起到至關(guān)重要的作用。

［1］中國寰球工程公司．伊拉克魯邁拉油田現(xiàn)場調(diào)研資料匯編[G].2011-08-12.

［2］中國寰球工程公司．伊拉克魯邁拉油田火炬消煙項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[G]．2011-08-12.

［3］ [美]肯·阿諾德，毛瑞斯·斯圖爾特．油田地面工程-采出液處理工藝與設(shè)備設(shè)計(jì)[M].北京：中國石化出版社，2010．

［4］ 《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊》編寫組．油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊[M]. 北京：中國石化出版社，2009．

［5］ 天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范 SY/T0076-2008[S]．

［6］ 油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50350-2005[S]．

［7］ 泄壓和減壓系統(tǒng)指南 SY/T10043-2002[S]．

［8］ 石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 GB50183-2004[S]．