王 昊，鄭慶軍，王 鵬，張文平，成清林

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)分公司，天津 300452）

1 電脫水器的主要作用

伴隨著原油生產(chǎn)過程中開采難度的持續(xù)加大，采出液的主要成分變得越來越復(fù)雜，固有的原油脫水裝置進行脫水操作的難度日漸增大。電脫水器屬于原油生產(chǎn)過程中脫水轉(zhuǎn)油系統(tǒng)聯(lián)合站點的一項主要生產(chǎn)裝備，主要負(fù)擔(dān)著把一段含水量低于25%的原油液體進行電脫水操作，進而輸出達標(biāo)的凈化油。如果電脫水器裝置在運行過程中出現(xiàn)故障將會造成原油內(nèi)部含水量超標(biāo)的不利后果，甚至?xí)斐稍鸵后w不能向外輸送，大大增加了生產(chǎn)水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)以及收油作業(yè)的任務(wù)量，對于平臺的平穩(wěn)和安全生產(chǎn)帶來了非常不利的影響。為此，保障電脫水器裝置的正常穩(wěn)定運行對于確保凈化油的品質(zhì)以及平臺的穩(wěn)定和安全生產(chǎn)具有非常關(guān)鍵的實際意義[1]。

2 電脫水器裝置的主要工作原理

交直流電脫水器內(nèi)部設(shè)置有三個不同強度的電場：弱電場、中電場和強電場。當(dāng)原油和水組成的乳化液經(jīng)過熱沉降后，經(jīng)電脫水泵升壓后進入電脫水罐體內(nèi)，乳化液在電脫水罐下部的水層進入，對乳化液中的泥沙、固體顆粒等進行沖洗，除去固體雜質(zhì)。這時的原油含有大量的水，導(dǎo)電率比較高，在電極板和油水界位之間設(shè)計一個弱電場，在這個弱電場中大部分水被脫除掉，這時乳化液的導(dǎo)電率已經(jīng)很低了。然后進入電極板之間的強電場，小或更小的水滴受到更強的電場力，聚積成大水滴從原油中沉降出來，達到脫水目的。罐體內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 罐體內(nèi)部電場結(jié)構(gòu)

3 項目的背景介紹

某石油平臺配備有一套電脫水器處理系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)原油的脫水操作，處理過的原油的含水率合格以后才可以下艙以及向外輸送。該裝置采用的變壓器裝置為交流的三相防爆變壓器，容量為80 kVA，具備三檔的可調(diào)電壓。該設(shè)備在巡檢過程中出現(xiàn)了電脫水器的變壓器三相電壓不平衡的情況，單相的最大電流是105 A。如果電脫水器的變壓器在此種狀態(tài)下長時間工作，就能造成變壓器裝置的溫度升高、噪聲以及振動加劇，絕緣性能加快老化，最終將造成各種事故的頻繁發(fā)生，比如外部出現(xiàn)起火、放電、套管位置處閃絡(luò)等等。

4 使用過程中存在的問題

2020 年6 月8 日，相關(guān)人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)電脫水器裝置現(xiàn)場控制盤的一次側(cè)電壓表三相電壓數(shù)值不平衡，特別是C 相的電壓數(shù)值下降至100 V，一次電流的數(shù)值大幅度增大。按照以往經(jīng)驗，對電脫水罐排空，并重新進液。送電測試，三相電壓仍然不平衡，且電流值在100 A左右。此時需要停電對變壓器裝置進行進一步檢查。

首先將電脫變壓器高壓側(cè)油箱的變壓器油放空，拆除三相負(fù)載，對電脫變壓器分別做空載試驗和短路試驗，試驗結(jié)果顯示三相電壓平衡，因此排除電脫變壓器故障的可能性。

分別測量電脫變壓器的三相高壓引入棒的對地電阻和絕緣，發(fā)現(xiàn)C 相對地電阻約為2 Ω，對地絕緣為零。故判斷電脫水器罐內(nèi)可能存在電極板脫落，或C 相高壓引入棒故障的可能性。無論是檢查電脫電極板的狀況，還是更換高壓引入棒，都需要對電脫水器罐開罐。平臺隨即組織相關(guān)技術(shù)人員實施電脫水器裝置的開蓋、清罐操作以及電氣系統(tǒng)的檢修。電脫水器裝置進罐檢修操作的步驟如下：

（1）進罐檢查，發(fā)現(xiàn)第三組電極板的絕緣吊掛，四個中有兩個腐蝕斷裂，導(dǎo)致電極板傾斜，與鄰近的負(fù)極搭接，故測量第3 組高壓引入棒的對地絕緣為零。其余未斷裂的絕緣吊掛以及高壓引入棒，均有不同程度的腐蝕。隨后工作人員將罐內(nèi)的12 根絕緣吊掛部件進行了更換處理，并且為所有的螺釘以及圓鋼部位都增加了一個螺帽，將2 個螺帽緊固，防止下次出現(xiàn)螺帽在此位置脫落的情況發(fā)生[2]。罐內(nèi)電極板脫落及更換絕緣吊掛如圖2 所示。

圖2 罐內(nèi)電極板脫落

（2）在檢查高壓引入棒位置的過程中發(fā)現(xiàn)C 相的高壓引入棒表面發(fā)生了明顯爬電情況，已經(jīng)在表面發(fā)現(xiàn)裂痕，隨后對3 根高壓引入棒以及相關(guān)的軟連接部件全部進行更換處理。再次對更換后的高壓引入棒對地測量絕緣，測量絕緣均在正常范圍內(nèi)。

（3）完成了電脫變壓器高壓負(fù)載的接線，進行變壓器油的加注操作，檢查完成以后對變壓器裝置進行空載試驗，三相電壓分別為400 V，電流為0 A。隨后生產(chǎn)專業(yè)完成對電脫水器罐進水、排進空氣、重新進液的工作，在確認(rèn)電脫各個視窗無乳化液和水后，送電測試。電脫變壓器三相電壓均在400 V 左右，電流5.6 A，電脫變壓器三相電壓不平衡的問題得到解決。

5 電脫水器常見故障原因及分析

5.1 電脫水器罐內(nèi)緊固件（螺栓及螺母）松動掉落

導(dǎo)致電脫水器罐內(nèi)緊固件（螺栓及螺母）出現(xiàn)松動掉落的原因是因為平臺是4 樁腿升降式插拔樁類型的可移動式平臺，對比于固定型式的平臺擺動幅度較大，特別是在遇到極端天氣的過程中，電脫水器罐內(nèi)的電極板擺動幅度會非常大，因此導(dǎo)致電脫水器罐內(nèi)緊固件（螺栓及螺母）出現(xiàn)了松動掉落的現(xiàn)象。

5.2 電脫水器絕緣吊掛出現(xiàn)腐蝕狀況

當(dāng)電脫水器絕緣吊掛出現(xiàn)腐蝕狀況時，可能存在化學(xué)藥劑腐蝕及油品腐蝕的情況。電脫水器絕緣吊掛工作周期通常狀況下是非常長的，因為電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員始終未能編制停產(chǎn)檢修相關(guān)計劃，導(dǎo)致到目前為止一直沒有更換電脫水器絕緣吊掛的情況發(fā)生。

5.3 電脫水器變壓裝置進行空載短路相關(guān)試驗

電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員進行電脫水器變壓裝置空載短路試驗的目的是檢驗電脫水器變壓裝置及罐內(nèi)電極板是否能夠正常工作，空載試驗指的是將電脫水器罐內(nèi)電極板、電極棒及變壓裝置三者進行連接，在通常狀況下一次側(cè)三相電壓均在400 V，一次側(cè)電流數(shù)值非常微小，幾乎沒有產(chǎn)生電流。然而電脫水器變壓裝置在配電的過程中，相關(guān)試驗結(jié)果和出現(xiàn)故障時相同。當(dāng)這種狀況出現(xiàn)時，將電脫水器罐內(nèi)電極板進行接地處理，絕緣吊掛絕緣性能沒有滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)，導(dǎo)致電極板出現(xiàn)短接現(xiàn)象[3]。

5.4 油水界位過高影響電脫水器的使用壽命

電脫水器來液要求含水率在30%以內(nèi)，當(dāng)游離水脫除后含水原油含水不達標(biāo)，進入電脫水器會造成電場極間導(dǎo)電率增加，放水量過大，放水不及時會造成油水界面過高水淹電極，引起電流升高現(xiàn)象。

電脫水罐內(nèi)的油水界位將成為電脫水器的“心臟”，在電脫水設(shè)備運行過程中起著關(guān)鍵作用，這是因為油水界位與電極之間形成了一個弱電場，在操作中，必須保持油水界位低于電極的高度，不過也不要使其過低，否則將影響夾帶油量。如果油水界位升高到電極區(qū)，電極就會發(fā)生短路，嚴(yán)重降低電脫水器變壓裝置的使用壽命。

6 針對電脫水器常見故障及問題的解決措施

6.1 加速新型變壓器的采辦工作效率

電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員必須加快新型變壓器的采辦工作效率，在電脫水器的變壓裝置到貨以后，必須在第一時間實施安裝調(diào)試及應(yīng)用，其中施工技術(shù)人員已經(jīng)針對作業(yè)現(xiàn)場變壓裝置的安裝調(diào)試工作進行了現(xiàn)場檢驗，督辦施工企業(yè)加速備料相關(guān)工作。

6.2 電脫水器相關(guān)事項的詳細(xì)評估

電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員對于電脫水器在石油挖掘開采作業(yè)的過程中，電脫水器相關(guān)生產(chǎn)制造廠家的技術(shù)人員針對電脫水器變壓器進行全方位地評估，能夠在這種運行狀態(tài)下減少運行時間，把電壓檔調(diào)節(jié)至最低檔電壓（16 kV）進行工作。

6.3 電脫水器變壓裝置控溫措施

此類電脫水器變壓裝置在工作過程中會出現(xiàn)油溫持續(xù)升高的狀況，然而此時正處在炎熱的夏季，電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員必須確保電脫水器變壓裝置在工作的過程中溫度不超過相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對于此類問題采取以下三點措施：

（1）電脫水器變壓裝置頂部安裝遮陽棚，避免由于陽光直射導(dǎo)致溫度升高。

（2）給電脫水器變壓裝置安裝防爆型軸流風(fēng)機，針對電脫水器變壓裝置實施降溫及通風(fēng)。

（3）電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員必須對于電脫水器變壓裝置進行定時的巡檢并且記錄相關(guān)重要的參數(shù)信息，一旦電脫水器變壓裝置的油溫不斷升高直到接近85.5℃時，電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員必須在第一時間對電脫水器變壓裝置的散熱片實施噴水降溫工作，假如溫度仍然持續(xù)升高，此時電脫水器變壓裝置必須立即停止運行，觀察電脫水器變壓裝置油溫的變化情況，當(dāng)油溫降至60.5℃時再啟動電脫水器變壓裝置使其進行工作?，F(xiàn)階段電脫水器變壓裝置油溫始終保持在60.5～71.5℃區(qū)間范圍內(nèi)。

7 結(jié)論

針對現(xiàn)階段電脫水器普遍存在的缺陷，電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員必須從源頭上徹底解決相關(guān)問題，彌補電脫水器的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，針對電脫水器實施創(chuàng)新及技術(shù)改造，因為相關(guān)設(shè)備正處于生產(chǎn)作業(yè)的周期，基于施工的影響建議實施電脫水器的升級與技術(shù)改造。

依據(jù)平臺電脫及新型電脫水器變壓裝置的實際狀況，由相關(guān)電脫水器工程技術(shù)人員編制相關(guān)技術(shù)升級與改造方案見下述兩點：

（1）電脫水器相關(guān)工程技術(shù)人員可以將電脫水器的變壓裝置換成智能型直流防爆型變壓裝置，該裝置的優(yōu)點一般具有節(jié)能及降低能源損耗，電脫水器在日常運行過程中依據(jù)流程的實際狀況自動調(diào)整電壓級別，進而達到最大限度地降低能耗的目的。

（2）電脫水器罐內(nèi)改造工作指的是相關(guān)電脫水器工程技術(shù)人員針對電脫水器罐內(nèi)的正、負(fù)極梁分別實施固定連接，并且針對極梁進行斜拉筋加強固定，避免發(fā)生脫落現(xiàn)象。去掉電脫水器的負(fù)極梁和罐壁連接，使用絕緣附件與罐壁進行連接，防止發(fā)生導(dǎo)通狀況。