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          浅谈缓冲罐液位计改造及磁翻板液位计应用

          来源: 作者: 发布日期:2020-09-11 18:03:29

           摘要:油田生产中部分老式设备经常出现故障,给生产带来一定影响。 京九站的气液分离缓冲罐属于老式设备,1993 年出厂经安装后使用至今,因油井来液携带泥沙和灰浆将液位计水包及连管堵塞,液位计不能正常显示缓冲罐内部液位的高低,给安全生产带来隐患。 之后对液位计的水包和连管进行改造,恢复现场液位计的使用功能,消除事故隐患,保障了安全生产。

           
          油田生产中存在部分老式设备,经常出现故障,因条件限制不能及时更换,给生产运行带来了一定影响。 京九站的气液分离缓冲罐是 20 m3 老式气液分离缓冲罐,1993 年出厂经安装后使用至今,投用时液位计为玻璃管液位计,后改为磁翻板液位计。 而液位计是压力容器的安全附件之一,其作用是实时监测容器内的液体高低, 以保证容器的安全运行。本站的分离缓冲罐现场液位计出现了堵塞,不能正常显示缓冲罐内部的液位高低,之后对缓冲罐液位计进行改造,使其恢复使用功能,消除事故隐患,保障了安全生产。 
           
          一、生产现状分析
          京九站是一座转油站,负责采油岗所有来液的外输工作,每天的外输量为 230 m3。 油井来液先进入一台 20 m3 的缓冲罐进行气液分离,分离出的液体依靠油井压力压入事故罐进行外输,天然气供给加热炉燃烧。 但缓冲罐的液位计经常堵塞不能正常显示其内部的液位高低,造成缓冲罐的液位不能控制在安全的生产范围内。 为了安全生产,加装了一台压力自动显示液位计,但压力自动显示液位计因停电或仪器本身故障,让现场没有液位显示,若发现不及时,极易造成缓冲罐冒罐或压空事故。 冒罐会使油进入加热炉的供气线,再进入加热炉内部燃烧,从而造成加热炉的火灾和爆炸事故;压空会造成大量天然气进入事故罐内,使液压安全阀动作将天然气排入大气中,造成火灾隐患及空气污染。 为了解决液位计堵塞问题,我们首先对液位计的堵塞原因进行现场调查及分析。
           
           
          1.液位计不指示原因分析。 
           
                 (1)当液位计不指示液位时,对液位计进行解体检修,首先把缓冲罐的磁翻板液位计拆卸下来,将液位计按顺序进行解体,取出内部的磁浮筒进行清洗检查,检查其外部是否有污垢产生卡阻;浮筒有无破损产生内漏,内部进入液体造成浮筒不起浮;检查磁浮筒磁性是否消磁;然后将液位计筒柱内部油污处理干净;非常后检查磁翻柱滚动是否灵活。 检修完成后安装回原处,倒通液位计,但液位计仍然没有液位显示。由此得出液位计不显示液位不是液位计本身的问题。 
           
                 (2)由于缓冲罐使用年限较久,缓冲罐顶部给液位计水包补底水的水罐已经损坏而停止使用,液位计补底水是通过关闭液位计气相阀,全开液相阀,从液位计的排污阀进行加清水倒灌,让水从液相连管进入缓冲罐底部的水包,经过倒灌,发现水不能灌入。 然后从缓冲罐水包的排污阀进行底水排放,没有放出底水,这说明液位计的液相连管或水包堵塞,如图 1。
          缓冲罐结构示意图及缓冲罐底部水包
                 (3)2016 年首次对缓冲罐内部进行清罐,发现缓冲罐的底部沉积大量泥沙,厚度 为 30 cm,将位于缓冲罐内部侧面上的与水包相通的通孔(直径为 30 mm)堵塞。 缓冲罐底部水包也被泥沙经过通孔进入而填满堵死,致使倒灌的清水不能进入水包内,使水包失去储存底水功能,而与水包相通的液位计液相连管同样被堵塞。 结合缓冲罐的清理,对水包及液相连管进行疏通使液位计指示正常。 但是运行一年后,液位计指示又出现异常,随后从水包排污阀进行排污放水,但是没有液体流出,因此判断水包又被堵塞。
           
          通过这三种方法的排查及分析,得出缓冲罐液位计不指示液位的主要原因是液位计液相连管或水包堵塞。
           
          2.液位计堵塞原因分析。
          经过初步判断,液位计不指示的原因是液相连管或水包堵塞,如何解决堵塞,需要从堵塞的原因进行分析并处理。 
                 (1)缓冲罐为老式气液分离罐,使用年限较长,顶部的加底水罐因损坏不能恢复而停止使用。 当水包内的水被压出时,不能得到及时补充,此时携带泥沙的油井来液从水包通孔进入水包内部,取代底水,造成液位计水包长期没有清洁的底水,而泥沙逐渐沉积下来非常后形成了堵塞。 
                 (2)通过对清理的泥沙进行分析得知,油井到了开采后期及频繁的油井作业,使油井来液携带大量泥沙沉积在缓冲罐底部, 泥沙又从水包通孔进入缓冲罐底部的水包内部,随着时间的延长,水包就会被泥沙慢慢堵塞。 
                 (3)缓冲罐是承压设备,内部压力忽高忽低不平稳,在手动压油调节操作不平衡时,高压使缓冲罐内部的液体从出口阀门压入事故罐内,当缓冲罐内部液体被压空时,罐内压力又通过液位计的气相连管沿液相连管进入水包内部,将水包内的底水从通孔压出、压入事故罐内,造成水包内底水丢失;当缓冲罐内部压力降低时, 油井来液及泥沙存入缓冲罐内,来液及泥沙从通孔又进入水包内并沉积下来, 慢慢造成堵塞。 缓冲罐内部压力的不平稳使水包内液体波动,泥沙随着波动的液体进入液相连管,逐渐沉积造成了液相连管的堵塞。 
                 (4)由于液位计没有底水的补充,当液位计出现卡阻时,当班人员从液位计的排污阀门进行放空解阻,此时水包内的油井来液就会通过液相连管被排出,泥沙也随着被带入液相连管内并沉积下来造成堵塞。
           
                 经过分析,液位计堵塞的主要原因是油井来液携带的泥沙进入水包和液相连管内部,而液位计补水罐的损坏,不能及时给水包补充底水,并将泥沙从水包排污阀处排出,非常终使泥沙沉积下来,让水包和液相连管堵塞,造成液位计不能正确指示出液位的高低。 
           
          二、液位计改造思路
          由于缓冲罐是压力容器,也是气、液分离器,上部空间是气相空间,下部空间是液相空间,油井来液进入缓冲罐内部进行气液分离,气体进入气线系统,分离的液体依靠油井压力压入下一级系统。 由于液位计是通过液相连管与缓冲罐内部的水包相通,符合液位计连通器原理,但水包及连管的堵塞,使连通器作用失效,液位的高低不能传达到液位计内部,也就指示不出缓冲罐内部液位的真实高度。 由于油井来液携带的泥沙不能彻底清除,要想解决堵塞问题,就要在缓冲罐水包与液位计之间的连接上找方法, 从而来避开泥沙的堵塞,其思路如下:
           
                 1.将缓冲罐内部的液相连管与水包之间的连管去除,使液位计的液相连管与缓冲罐内部形成开放式相通,断开水包并停止使用。
                 2.油井进入开采中后期,采 出 液 含 水 达 80%以 上,液 体在缓冲罐内部边进边出,并保持一定高度不变,缓冲罐作为容器且容积较大,可直接代替水包,而含水来液也能当作底水使用。
                 3.将进入缓冲罐内的液体控制在缓冲罐高度的 1/3~1/2 处,使罐内液体高度超过液位计下部的液相连管进口。 由于泥沙大部分沉积在缓冲罐的底部,不会随着液体全部进入液相连管内,同时在缓冲罐内部压力不平稳的波动下,细小的泥沙不会沉积下来形成堵塞。 根据连通器的原理,油井来液代替水包中的底水,从液相连管进入液位计中,从而指示出缓冲罐内液位的高低。由于缓冲罐的整体没有改动,仍符合压力容器安全要求。 
           
          三、方案实施
                 结合缓冲罐检测时的清罐,对缓冲罐内部的液相连管及水包做如下改造:由于原来的液位计液相连管经过缓冲罐内部与水包相通,缓冲罐内部液相连管的中部又与缓冲罐顶部补底水罐相连,而补底水罐已经停止使用,如图 1。 
           
                 现将缓冲罐内部液相连管与水包之间的管线及罐内部补底水的管线断开并去除,并使液位计液相连管的断开点位于缓冲罐的内部, 长度为10 cm,在缓冲罐内部形成开放式相通,如图 2。 被去掉的缓冲罐加底水的外部管线,用盲板法兰封堵,保证了缓冲罐承压正常,无泄漏。 而油井来液作为底水,通过缓冲罐内部液相连管进入液位计内, 从而将罐内液体高度在液位计上指示出来。
          改进示意图
                 液位计液相连管进口端位于缓冲罐底部上方垂直距离500 mm,在缓冲罐出口管线上方 200 mm 处,保证了不被 沉积下来的泥沙掩埋及堵塞,若堵塞可以从液位计排污阀门进行反冲洗疏通。 液位计位于泵房内部,夏季室温平均为 38 ℃,
          冬季设备运行产生热量及泵房内采暖,室温平均可达 36 ℃,达到油井来液的凝固点以上,因此液位计不需要保温,只需要定期放空排污, 疏通液位计和液相连管防止泥沙沉积卡阻。 液位计通过改造后运行正常,液位显示准确。 四、应用效果改造实施后,本站缓冲罐液位计连续运行三年,显示正常,没有出现堵塞,有效避免了事故的发生,消除了安全生产隐患。 该方法可用于没有底水的老式气液分离缓冲罐,既能减少清罐次数,延长缓冲罐使用年限,又能节省更换缓冲罐的成本。 
           
          五、结束语
                 此方法结合油田生产现状及液位计连通器原理对液位计进行改造,使堵塞的液位计恢复正常。 目前油田的生产设备及设施随着长期的使用在不断老旧,但新设备的更换又不断增加生产成本,这需要我们根据生产现状对老旧的设备及设施去改进和优化,以减少生产成本,提高设备的利用率,促进安全生产。

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