含硫化氫單井生產(chǎn)工藝論文范文
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原油脫硫后需要進(jìn)行加熱、分離、儲(chǔ)存、計(jì)量、拉運(yùn)，要實(shí)現(xiàn)這些功能必須要有相關(guān)的設(shè)備及配套的工藝。
1.1多功能存儲(chǔ)收集器
1.1.1原理及功能油井多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器主要由臥式罐體、油氣分離裝置、加熱裝置、計(jì)量機(jī)構(gòu)等組成，另外還有安全附件、防護(hù)設(shè)施、裝油鶴管等。該設(shè)備具有原油加熱、油氣分離、儲(chǔ)油、計(jì)量等四大功能，屬多功能、模塊化設(shè)備，具有吊裝方便、投產(chǎn)迅速等特點(diǎn)。油井產(chǎn)液經(jīng)單井管線密閉進(jìn)入收集器后進(jìn)行油氣分離，分離出來(lái)的天然氣供收集器加溫使用，或進(jìn)入外輸管網(wǎng)外輸，或放空燒掉;計(jì)量機(jī)構(gòu)直接反映出收集器內(nèi)液體噸位和產(chǎn)液量的變化，綜合計(jì)量油井產(chǎn)量;溫度計(jì)顯示收集器內(nèi)液體的溫度變化;密碼防盜閘門有效地防止收集器內(nèi)的原油被盜;需要拉油時(shí)，用收集器自存天然氣壓能裝車。
1.1.2設(shè)備選型油井多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器的選型主要考慮容積、加熱功率、耗氣量、油井產(chǎn)氣量等。1)確定容積。根據(jù)油井產(chǎn)量情況，單井可安裝多座收集器，總的有效容積要確保在12h不拉油的情況下，油井能正常生產(chǎn)。ST-3型收集器有效容積僅為32m3，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)考慮3座并聯(lián)使用。2)確定加熱功率。車89井區(qū)單井設(shè)計(jì)產(chǎn)能70t/d，含水按50%考慮;原油的比熱一般為1884～2093J/(kg•℃)，取2000J/(kg•℃)進(jìn)行計(jì)算;水的比熱為4200J/(kg•℃);冬季井口油溫為10℃，擬升溫至40℃。以此數(shù)據(jù)計(jì)算加熱功率為285kw，能滿足單井原油加熱需求。3)油井產(chǎn)氣量預(yù)測(cè)。車89井的氣油比按25m3/t，以此數(shù)據(jù)計(jì)算車89井區(qū)單井產(chǎn)氣量為1750m3/d。該收集器的耗氣量為80～100m3/d，單井產(chǎn)氣量能保證收集器的耗氣量。
1.2單井消防設(shè)施
根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50183—2004)，采油井場(chǎng)應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的小型移動(dòng)式滅火器材。由于油井多項(xiàng)儲(chǔ)集器也安裝在井場(chǎng)上，因此必須對(duì)井場(chǎng)的消防進(jìn)行整體考慮。
1.2.1火災(zāi)種類確定滅火器配置場(chǎng)所的火災(zāi)種類劃分為5類:A類火災(zāi)為固體物質(zhì)火災(zāi);B類火災(zāi)為液體火災(zāi)或可溶化固體物質(zhì)火災(zāi);C類火災(zāi)為氣體火災(zāi);D類火災(zāi)為金屬火災(zāi):E類火災(zāi)為物體帶電燃燒的火災(zāi)。單井井場(chǎng)為油氣生產(chǎn)場(chǎng)所，生產(chǎn)介質(zhì)為原油和伴生氣，因此其火災(zāi)種類應(yīng)屬B、C類。
1.2.2危險(xiǎn)等級(jí)確定根據(jù)生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)性，可燃物數(shù)量、火災(zāi)蔓延速度、撲救難易程度等因素，滅火器配置場(chǎng)所危險(xiǎn)等級(jí)分為三級(jí):嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)、中危險(xiǎn)級(jí)、輕危險(xiǎn)級(jí)。由于安裝了多個(gè)收集器，車89區(qū)塊井場(chǎng)屬于“火災(zāi)危險(xiǎn)性較大，可燃物較多，起火后蔓延較迅速，撲救較難的場(chǎng)所”，因此危險(xiǎn)等級(jí)屬中危險(xiǎn)級(jí)。
1.2.3單元?jiǎng)澐峙c保護(hù)面積計(jì)算車89區(qū)塊井場(chǎng)內(nèi)可能引發(fā)火災(zāi)的場(chǎng)所為井口及收集器區(qū)。井口與收集器區(qū)的距離為20m，且在同一水平面內(nèi)，因此將井口與收集器區(qū)作為一個(gè)計(jì)算單元考慮。井口面積為96m2(8m×12m)，收集器區(qū)的面積為309.4m2(23.8m×13m)，因此計(jì)算保護(hù)面積為405.4m2。
1.2.4計(jì)算單元的最小需要配滅火級(jí)別車89井區(qū)單井計(jì)算單元的最小需配滅火級(jí)別按照每個(gè)滅火器設(shè)置點(diǎn)實(shí)配滅火器的滅火級(jí)別和數(shù)量不得小于最小需配滅火級(jí)別和數(shù)量的計(jì)量值的規(guī)定，并根據(jù)車89井區(qū)的實(shí)際情況，車89井區(qū)單井井場(chǎng)滅火器配置見表1。由于干粉滅火器的使用溫度范圍為－20～+55℃，車89井區(qū)的極端低溫為－42.3℃，極端高溫為42.1℃(夏季陽(yáng)光曝曬下遠(yuǎn)高于此溫度)，配置在井場(chǎng)的滅火器必須要有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施。考慮到這種情況，專門研制了消防撬［2］(國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào):ZL200820108232.9)。消防撬內(nèi)除放置滅火器外，還配置消防砂、消防桶、消防斧、消防鎬、消防釬等消防用品，該撬最多可放置8個(gè)手提式干粉滅火器和4臺(tái)推車式干粉滅火器。
1.3工藝管線安裝與保溫
車89區(qū)塊原油凝固點(diǎn)為12℃，冬季井口出油溫度為10℃。冬季長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)后，出油管線中的原油將會(huì)凝固，出油管線若采用埋地方式進(jìn)行鋪設(shè)，一旦凝管將難以處理。因此，最終確定的出油管線安裝方式為地面鋪設(shè)，外用電熱帶及保溫材料進(jìn)行保溫。電熱規(guī)格35w/m，以100mm的間距纏于管線外壁，外包80mm厚硅酸鹽保溫氈作保溫層。另外，采油樹以及收集器的安全閥出口、氣相出口、拉油鶴管在寒冷的冬季也容易凍堵。因此，這些部位的流程也用電熱帶及保溫材料進(jìn)行保溫。
1.4油井井場(chǎng)設(shè)施與布置
1.4.1井場(chǎng)設(shè)施井場(chǎng)主要設(shè)備為多項(xiàng)存儲(chǔ)收集器、加藥撬、變壓器等。根據(jù)油井產(chǎn)量不同，多項(xiàng)儲(chǔ)集器安裝2～3個(gè)不等。井場(chǎng)安全設(shè)施為圍欄、消防撬、人體靜電釋放儀、警示牌、風(fēng)向標(biāo)。警示牌有多種，如組合警示牌、進(jìn)站須知牌、硫化氫防護(hù)須知牌、環(huán)保宣傳牌等。投光燈作為井場(chǎng)輔助設(shè)施，一般考慮安裝3盞。一盞照向井口，一盞照向加藥撬、一盞照向收集器。放空火炬設(shè)在井場(chǎng)之外。
1.4.2井場(chǎng)布置井場(chǎng)布局應(yīng)充分考慮修井作業(yè)空間、設(shè)備安全距離、原油拉運(yùn)通道等因素。井場(chǎng)設(shè)施布置如圖1所示。具體到各單井有所不同，但應(yīng)充分保證井場(chǎng)大小符合生產(chǎn)要求，并留足安全間距。
1.4.3井場(chǎng)大小考慮小修作業(yè)對(duì)井場(chǎng)的要求，以井深2000m為例，以井口為中心不小于60m×60m操作空間;考慮原油拉運(yùn)，預(yù)留寬大于5m的拉油走道。基于這兩點(diǎn)井場(chǎng)至少為70m×70m。車89井區(qū)鉆井井場(chǎng)一般大于這個(gè)數(shù)值。因此，在鉆井井場(chǎng)的基礎(chǔ)上稍加處理便可建成采油生產(chǎn)井場(chǎng)。
1.4.4設(shè)施安全距離1)儲(chǔ)集器與井口的距離大于20m;2)加藥撬與井口的距離大于20m;3)火炬在井場(chǎng)之外50m。4)人體靜電釋放儀、消防撬設(shè)在入口處。
2含硫化氫單井防治措施研究
車89區(qū)塊投產(chǎn)時(shí)，新疆油田針對(duì)單井硫化氫的防治未有可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，因此在開展含硫油井生產(chǎn)工藝研究的同時(shí)，也開展了單井硫化氫防治研究，從管理制度入手，保證現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)安全。
2.1危險(xiǎn)區(qū)域的劃分單井生產(chǎn)的危險(xiǎn)區(qū)域?yàn)榫凇⑹占鳌⒒鹁婕八鼈冎g的連接流程。在實(shí)施過程中將井場(chǎng)劃分一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域，火炬周圍(20m×20m)劃分為另一個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域均用圍欄進(jìn)行界定，防止人員誤入。
2.2安全警示標(biāo)志的設(shè)立在井場(chǎng)入口處設(shè)立多種安全警示牌，如組合警示牌、進(jìn)站須知牌、硫化氫防護(hù)須知牌、環(huán)保宣傳牌等(見表2)。
2.3安全設(shè)施的配置井場(chǎng)安全設(shè)施包括圍欄、靜電釋放儀、風(fēng)向標(biāo)、消防撬等(見表3)。
2.4硫化氫濃度的監(jiān)測(cè)單井H2S監(jiān)測(cè)點(diǎn)共7處:圍欄外、圍欄內(nèi)、井口、拉油點(diǎn)、加藥點(diǎn)、儲(chǔ)集器火嘴、拉油車罐口。以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)每日進(jìn)行H2S濃度監(jiān)測(cè)，并填寫《硫化氫檢測(cè)記錄》。
2.5管理制度的建立除了常規(guī)管理制度以外，還針對(duì)含硫化氫油井建立特殊的管理制度。如:《車89井區(qū)拉油車卸油管理規(guī)定》、《車排子作業(yè)區(qū)硫化氫預(yù)防措施》、《含硫化氫井拉油操作》等26項(xiàng)操作卡;以及專門針對(duì)外來(lái)人員制定的《外來(lái)人員管理規(guī)定》。
3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
從2006年11月開始首次在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用單井除硫生產(chǎn)工藝。近幾年，隨著車89區(qū)塊的開發(fā)，含硫化氫單井的安全生產(chǎn)工藝和井場(chǎng)防治措施逐步得到優(yōu)化和推廣，截至目前，車89區(qū)塊共有21口含硫化氫井采用該工藝，產(chǎn)油量在15×104t/a。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果穩(wěn)定，未發(fā)生過硫化氫中毒事故。有效的保證了現(xiàn)場(chǎng)的安全生產(chǎn)。
4結(jié)語(yǔ)
1)根據(jù)新疆油田含硫化氫區(qū)塊的生產(chǎn)特點(diǎn)，確定了一套工藝簡(jiǎn)單、安全可靠、投產(chǎn)迅速的含硫化氫單井的安全生產(chǎn)工藝，成功試驗(yàn)了單井生產(chǎn)工藝的模塊化、撬裝化設(shè)計(jì)，為類似油井地面工程建設(shè)提供了一種安全、高效的模式。2)采用單井加藥撬裝置、單井消防撬裝置等一系列自主研發(fā)的配套專利產(chǎn)品，最大限度地提高了設(shè)備的利用率，保證現(xiàn)場(chǎng)工藝的可靠運(yùn)行。3)建立了一套含硫化氫油井的井場(chǎng)硫化氫防治特色管理模式，從管理制度入手，保證現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)安全，也為類似含硫化氫油井的安全管理提供了參考。
作者：夏瑋梁愛國(guó)史建英單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司