油田生产水回注机械设备选型研究

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[摘要]为减少环境污染、保障油田可持续开发，生产污水回注是一个重要途径，也是海上油田生产污水处理问题未来的重要发展方向。本文针对南海某油田生产污水回注进行研究，对地面工程部分注水方案及设备选型进行比选，得出优化方案。

[关键词]生产水、回注、机械设备选型、方案比选

1引言

随着国家对海洋环境保护越来越严格，生产污水回注必将成为未来减少环境污染、保障油田可持续开发一个重要途径，也是海上油田生产污水处理问题未来的重要发展方向。解决生产水与目的层水的配伍性、注水工艺、地面工程等主要问题，制定一整套污水回注可行性方案，也可为边际油田开发的经济动用方式及同类油田生产污水处理提供良好的借鉴作用。本文针对南海某油田生产污水回注进行研究，对地面工程部分污水回注相关设备选型进行研究。通过方案比选，得出优化方案，同时相关研究也可为其它类似油田提供良好的借鉴和指导作用。

2工艺与方案描述

生产水经过除油除颗粒等措施之后，进入缓冲罐，经泵前滤器过滤处理，通过生产水增压泵以及注水泵，经滑环通过单点接入海底管线，生产水通过海管注入到指定地层。生产水物性参数如表1所示：缓冲罐口出口压力为6.897kPaG，水温55℃，生产水产量为48000m3/d。污水回注量有三种工况：即按油田产出污水全部回注，1/2回注以及1/3回注；根据工艺提供的每种流量工况下，分别有两种注水泵出口压力方案，故共六种方案。各种工况下的注水泵进出口压力如表2所示。

3机械选型方案：

根据工艺提供的六种方案的工艺参数以及生产水物性参数，机械设备选型如下所述：(1)泵前滤器根据生产水增压泵入口对固体悬浮物颗粒的要求，需在泵前增加篮式滤器,滤器选型清单如表3所示：(2)生产水增压泵由于缓冲罐出口压力较低，而从缓冲罐到泵入口处又途经70余米的管线以及泵前滤器等，压力损失较大，为防止注水泵气蚀并提高其入口压力，需在每台注水泵前增加增压泵。其中全部污水回注时,注水泵出口压力16.91MPa以及1/2污水回注,注水泵出口压力17.7MPa的情况，由于注水泵出口压力较高，为更好匹配注水泵的选型，故在注水泵前增设一台相对其他方案扬程更大的增压泵。增压泵选型清单见表4：(3)注水泵根据工艺专业提供的参数（见表2），注水泵的选型清单如表5所示；因泵送介质温度为55℃，据厂家提供的信息，经注水泵加压后，介质温升最大不超过10℃。因此泵出口温度在70℃以内，机械密封选择plan11自冲洗，能够满足对机械密封的冲洗降温作用。(4)注水泵稀油站冷却装置六种注水泵选型方案中，每台注水泵需带1套稀油站冷却装置（保证电机与泵轴承润滑和冷却），每套稀油站外形尺寸（长x宽x高）：1.6mx1.0mx1.4m，重量为0.5t；现在平台运行的稀油站是放在电机的侧面（即面对电机轴伸端，稀油站放在左侧）；其费用已经包含在注水泵里。

4注水设备选型方案比较

从设备重量、尺寸、用电量以及设备费用等作出比较，具体见表6。

5结论：

由表6可知：(1)方案一与方案二相比，注入量相同，但由于方案一注水泵出口压力较大，其占地面积、耗电量、重量以及费用等比方案二大；方案三与方案四相比，注入量相同，但由于方案三出口压力较大，其耗电量、重量、尺寸以及费用等比方案四要大；方案五与方案六相比，注入量相同，但由于方案五出口压力较大，其耗电量、费用等比方案六要大，但是尺寸与重量基本相同。(2)关于设备维修，最大维修重见表5。由于新增注水设备布置位置不在吊机覆盖范围内，因此将来需加临时起吊装置，以实现设备的维修。(3)目前FPSO上电站能力为：单台主机电功率1800kW，主机数量为两用一备，两台同时运行的功率为3600kW。而目前六种方案中，按照注水泵与增压泵正常运行，不考虑备用时，方案一到方案六的总功率分别为13040kW，10440kW，7100kW，5820kW，4180kW与3380kW，故方案一到六都将涉及电站改造。综上所述，若仅从占地面积，重量，耗电量以及新增设备所需费用分析，生产水全部注入时推荐方案二；1/2注入时推荐方案四；1/3注入时推荐方案六。

作者：于国杰 邓婷 杜国强 芦存财 甄敏钢 单位：海洋石油工程股份有限公司