中海油东方1—1气田闭排罐结构改造及应用

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【摘 要】 本文针对海上油气生产平台压力容器在使用过程中，由于生产工况发生改变，出现压力容器因内部结构不能达到使用要求的现象，通过冷加工技术改造其内部结构从而达到使用要求，可以降低风险和节约成本。本文阐述了东方1-1气田闭排罐通过冷加工技术的应用，在闭排罐内增加了堰板、紊流板后，成功地达到了设计污水处理要求。

【关键词】 冷加工技术 压力容器 油水堰板 进口紊流板

1 前言

压力容器主要应用于石油化工行业，由于其盛装着易燃、易爆、有毒或腐蚀性物质，长时间承受高温高压作用，是危险性较高的特种设备。因此压力容器一旦内部结构出现问题需要改造，特别是在海上油气生产平台，本身存在结构紧凑、风险高的因素，其风险相当大。对于长期进行油气生产的压力容器进行内部改造，采用冷加工技术进行结构改进，不但可以降低改造或更换成本，而且避免了在旧油气生产容器内进行热工作业的风险。

2 闭排罐结构及存在问题

2.1 闭排罐结构及原理

东方1-1气田原闭排罐结构设计简单（如图1所示），闭排罐容积为17.14方，下部有一个1.1方的水腔。闭排罐主要工作原理是通过含油污水静置产生油水分离。含油生产污水从罐顶部进入，在罐内静置分离，分离后的水通过下部水腔排到开排罐，静置分离出来的凝析油通过泵直接打到聚结分离器。

2.2 存在问题

东方1-1气田由于二期投产后生产污水量由原来的40方/天增加到120方/天，虽然闭排罐容积有17.14方，但它的下部水腔只有1.1方，由于水腔太小造成罐内油水混合物静置时间太短而分离效果差，如此闭排罐基本起不到油水分离的作用。

3 改造方案及实施

3.1 改造方案

根据本闭排灌在使用中的实际问题，项目组通过分析研讨提出采用增加油水堰板和进口紊流板的方法予以解决。如图2所示，在标识1的位置设计一个油水堰板（高730MM，闭排罐内直径为1500MM），使水腔长度达到5.8米（闭排罐内部长度为6.8米），这样改造后就将原来的水腔由1.1方增加到8方左右，使含油污水有充分的时间进行静置分离（静置时间由原来的20分钟增大到3小时左右）。同时考虑生产污水进入口是在罐体上方，断续的排液对水腔造成很大的冲击，使闭排水腔不能很好地形成一个稳定的油水分离状态。因此又在水腔靠近含油污水进口（图2标识2）处设计安装了进口紊流板，使进入闭排罐的污水先通过紊流板后，变成平稳的污水，再通过紊流板底部进入水腔进行静置分离。

3.2 实施方案

3.2.1 冷加工技术应用

海上油气生产平台，存在结构紧凑、风险高的因素，对于长期进行油气生产的压力容器进行内部改造，宜采用冷加工技术（即通过螺栓连接、挤压等途径可以达到传统焊接的效果，但整个过程不产生热量的技术），不但可以降低压力容器更换成本，而且避免了在旧油气生产容器内进行热工作业的风险。

根据闭排罐内部的结构，现场通过计算采用增大螺栓预紧力和增加部件的接触面积，使增加的油水堰板、进口紊流板与罐体的摩擦力足够大，保证了当油水界面与堰板高度一致的情况下，油水给予的侧面压力不至于让堰板移动或倾斜。

3.2.2 油水堰板和紊流板的详细设计

由于闭排罐的人孔设计为500MM，闭排罐的内部直径为1500MM，因此为了便于安装和尽量增大水腔容积，设计油水堰板高度为730MM。考虑人孔限制将堰板设计为分体组合式，上下两部分分别为330MM和400MM。为了保证堰板的两部分密封可靠，堰板两部分通过两侧36个螺栓连接并加装了耐油胶皮，如图3所示。油水堰板关键之一就是保证堰板与罐体密封效果良好，否则水腔的水通过堰板与罐体的接触面进入到油腔就达不到油水分离的效果，因此设计堰板宽度为60MM，在堰板与罐体之间加1.5MM的耐油橡胶通过顶部螺栓的预紧力进行密封，并且在堰板两侧外面加硅胶增加密封性。

紊流板的设计由于不存在密封性问题，因此设计为三部分，整体高度为400MM，安装后与油水堰板的高度一致，底部有330MM的空间供平稳后的含油污水流通，如图4所示。

根据闭排罐内部的结构和增加油水堰板和紊流板的需要，现场通过计算采用M32的螺栓8根来实现摩擦所需要的预紧力，为了防止螺栓的预紧力对罐体造成影响，设计时将8根螺栓与罐体接触面做成一个整体，尺寸为1200MMX120MM，8根螺栓都是可以单独调节预紧力和锁紧的，从而保证当油水界面与堰板高度一致的情况下，油水给予的侧面的压力不至于让堰板移动或倾斜。

4 应用推广及经济效益分析

4.1 应用推广

对于油气生产设施中的压力容器，特别是经过多年的使用压力容器，当内部结构不能满足现场要求，如果进行更换成本很高，还影响生产，而内部的改造如果采用热工作业则风险极大，在这种情况下，在压力容器内采用不焊接和不破坏原结构进行改造的创新做法，为今后老油气田容器内部改造提供了一个新思路。

4.2 经济效益

改造完成后，闭排罐油水分离效果达到设计要求，每天闭排。罐回收凝析油3.6方左右，每年回收量达到3.6*365=1314方，按照目前凝析油市场价格每方3100元，则每年收益为：3100*1314=407万元，同时降低了开排罐油水处理的压力，使排海污水效果更好，节能减排的效益更是巨大的。