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站場分離器液位參數優化及液位計改進



  近些年來, 隨著澀北氣田的不斷開發, 氣田采出程度逐漸增大, 邊水不斷推進, 氣井出水、出砂現象也越來越嚴重, 分離器排污操作也越來越頻繁, 從而導致排污閥使用時間大大縮短, 排污閥損壞數量也越來越多。同時, 氣井出砂導致液位計內夾砂的情況也越來越多, 進而導致液位計磁浮子卡住, 清洗液位計的次數增多, 磁浮子上下動作引起磁浮子損壞的情況也時有發生。這不僅影響了氣田的正常生產, 而且在一定程度上增加了站場生產成本和員工勞動強度。針對此現象, 在澀北二號氣田開展試驗, 優化了液位計排污上下限參數, 并加裝緩沖裝置, 以延長排污閥的使用壽命, 減少磁浮子損壞的次數。

計算公式

1、改進思路及方案實施:

1.1、液位計參數優化分析:

  目前, 分離器排污設置如下:液位計為UFC型磁翻轉液位計;中心距為1000mm、1200mm、1400mm三種規格;浮筒直徑為60mm;液位計內徑為75mm;工作壓力為10MPa;工作溫度為80℃。9#集氣站各分離器排污上下限參數設置如表1所示。

  分離器排污上限位于液位計量程范圍內, 分離器內部捕霧板以下位置, 以盡可能利用分離器內部集液空間, 減少分離器排污次數, 延長排污閥使用時間。排污下限以排污閥排污后, 完全關閉再手動打開即有氣流通過為宜, 過長時間才有氣流聲說明分離器內分離出的水、砂沒有排凈, 一方面降低了排污效率, 另一方面泥沙積聚在分離器下部積砂包內, 長此以往越積越多, 減少了分離器內部集液空間。同時, 排污下限如果設置過低, 會導致排污閥在沒有完全關閉的狀態下就有氣流通過, 容易造成排污閥損壞。

表1 9#集氣站分離器排污上下限參數設置

表1 9#集氣站分離器排污上下限參數設置

  4#生產分離器在850mm開始排污, 到下限450mm閥門開始關閉, 液位顯示到70mm時閥門完全關閉, 手動打開約8s聽到氣流通過聲, 說明該分離器下限相對合理。5#生產分離器在850mm開始排污, 到下限500mm閥門開始關閉, 液位顯示到90mm時閥門完全關閉, 手動打開約20s聽到氣流通過聲, 說明該分離器下限相對不合理。上述兩臺分離器上限設置較低, 導致排污閥動作頻繁, 可將其上限設置到1000mm, 已減少排污次數。

  對5#生產分離器開展液位計排污上下限參數優化試驗, 將上限設置為1000mm, 下限設置為360mm。調整前, 5#生產分離器排污一次用時50min, 調整后, 排污一次用時70min。排污時間延長, 排污次數減少, 減少了排污閥的開關動作頻率, 在設備額定使用周期內 (額定開關2000次) , 增加了設備的使用時間, 延長了設備的使用壽命, 效果明顯。分離器液位計排污下限參數的優化, 可以避免由于液體排完后, 分離器內高壓氣體攜帶微小的細砂對排污閥內閥芯的沖刷, 避免造成閥芯過早刺漏損壞, 從而達到了保護閥芯的目的。

1.2、液位計改進:

1.2.1、改進前情況:

  由于氣井出水、出砂越來越嚴重, 分離器分離出的泥沙逐漸增多, 含有大量泥沙的產出水通過液位計引壓管進入液位計浮筒內部, 在重力的作用下, 逐漸在液位計底部沉積。由于液位計下引壓管連通分離器的積砂包, 一部分含有泥沙的污水在液位計下部不能被排出, 隨著時間的增加, 大量淤泥在液位計底部堆積, 從而造成液位計磁浮子陷入底部淤泥之中, 而喪失了浮力。有時通過液位計下排污閥排污時, 由于巨大的壓差, 磁浮子快速下沉, 底部與液位計下法蘭排污口緊緊吸合, 磁浮子不能正常動作, 影響液位正常顯示。同時, 下部排污口被磁浮子底部堵死, 且無法通過排污來排除, 只有整體拆卸液位計底部法蘭盤, 通過清洗才能排除故障。

  液位計長期運行, 內部管壁淤泥、泥沙逐漸吸附, 磁浮子外部泥沙逐漸結垢, 造成液位計浮筒內壁直徑逐漸減小, 磁浮子外壁直徑逐漸增大, 導致液位計磁浮子在浮筒內的活動空間逐漸變小, 磁浮子外壁與浮筒內壁在上下起浮時接觸摩擦, 增大了磁浮子的上升阻力, 容易造成磁浮子卡在浮筒內某一位置, 進而引起液位數據傳輸不準確, 不能正常排污, 甚至會出現分離器被淹的情況。目前, 站場采用高低壓分輸流程, 如果低壓分離器被淹, 液態水將被氣流帶入增壓流程, 加大了壓縮機前端分離器處理負荷, 同時, 水一旦沒有及時被處理而帶入壓縮機氣缸, 會造成壓縮機運動部件損壞, 造成較大事故。如果高壓分離器被淹, 液態水帶入三甘醇脫水裝置會增加三甘醇脫水負荷, 導致能量循環泵不能正常運行, 從而影響正常生產。此外, 磁浮子與法蘭排污口吸合后, 只能通過清洗處理, 而隨著清洗次數的增加, 會增大液位計引壓管控制閥損壞的概率。冬季清洗液位計, 時常發生磁浮子被凍在液位計下法蘭處的情況, 此時只能改用甲醇清洗, 甲醇易揮發、有劇毒, 對作業人員帶來較大的安全隱患。

1.2.2、改進措施:

  針對以上情況, 結合液位計磁浮子的運行狀況, 做如下改進:

(1) 在磁浮子下部加裝彈簧緩沖裝置, 如圖1所示, 可以增大磁浮子在浮筒內的下部空間, 日常運行聚集的淤泥可以通過下部排污閥排出, 避免磁浮子陷入底部淤泥。

圖1 磁浮子下部加裝彈簧緩沖裝置

圖1 磁浮子下部加裝彈簧緩沖裝置

(2) 縮小磁浮子直徑, 原液位計浮筒直徑為65mm, 磁浮子直徑為60mm, 將磁浮子直徑改為55mm, 增加磁浮子在液位計浮筒內的活動空間。

1.2.3、改進效果:

(1) 排污時, 可利用彈簧的緩沖作用保護磁浮子, 防止磁浮子由于液位計排空而陷入底部淤泥, 造成磁浮子無法起浮;

(2) 液位計運行時, 由于增加了內部活動空間, 減少了磁浮子與內壁的摩擦接觸, 避免了磁浮子與液位計內部管壁的粘連。

(3) 彈簧緩沖裝置避免了液位計內排空后磁浮子直接撞擊法蘭盤引起機械損傷的風險。

2、結束語:

  通過調整分離器排污上下限參數, 分離器排污間隔延長了約40%, 排污閥有效使用時間提升了40%。調整前平均排污時長為40min, 調整后平均排污時長為60min。通過調整液位計上下限參數, 減少了排污閥的開關次數, 降低了排污閥的損壞概率, 降低了排污閥更換頻次, 極大地降低了勞動強度, 提高了站場運行效率。

  通過在液位計磁浮子下部加裝彈簧緩沖裝置和調整磁浮子直徑, 增加了磁浮子下部淤泥的儲存空間, 避免了磁浮子被淤泥吸附的可能。增加了磁浮子在浮筒內部的活動空間, 大大降低了磁浮子卡在浮筒內部的風險。站場操作人員只需進行常規的液位計下部排污閥作業, 無須清洗液位計。

  同時, 降低了液態水帶入壓縮機或三甘醇脫水裝置的風險, 避免了氣田關鍵設備損壞, 保證了氣田的平穩生產。

  技術點評:分離器排污參數的優化及液位計底部加裝緩沖彈簧的技術是實踐經驗的探索提升, 有較高的借鑒意義。



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