1. 引言
现场应用实际背景
由于压缩机出口涤气罐排液去向为常压闭排罐，而压缩机出口涤气罐运行压力在4.5 MPa左右，所以排液调节阀前后存在极大的排液压差，易造成出口调节阀冰堵失效，导致排液速度慢且液体排空后不能正常关闭出现气窜，长此以往对调节阀本身损伤极大；其次轻质凝析油排入闭排后给闭排泵(离心泵)的废液回收带来了困难，易挥发的轻质凝析油容易导致闭排泵气蚀损伤叶轮加快了闭排泵配件的更换频次，影响闭排泵运行稳定性；并且闭排罐作为台风远程模式下下游重要收集容器，更是制约远程控制模式下稳定生产的重要因素，保证闭排罐较长时间处于低液位有利于远程模式下平台的长期稳定运行，因此出口涤气罐排液问题作为平台稳产关键问题亟待解决。
2. 生产流程问题及现象分析
2.1. 排液上下游流程存在高压差
因压缩机需将油系统来气加压至4.5 MPa，经过压缩机压缩后的气体温度升高，需再经过海水冷却器冷却降温，而冷却后则进入出口涤气罐进行气液分离，出口涤气罐的冷凝液则通过气动调节阀排入常压闭排罐，由于排液调节阀前后压差过大，液体节流降温产生冰堵[1]，导致调节阀无法正常使用；主要出现的异常情况有：
(1) 因长期冰堵致使调节阀阀芯损坏，出现内漏(见图1)；
(2) 调节阀打开进行排液后，因冰堵调节阀无法完全关闭，导致罐内液位持续降低，易触发液位低低信号；
(3) 调节阀打开进行排液时，因冰堵，无法快速排液(见图2)。
Figure 1. Trend of discharge level of outlet purge gas tanks
图1. 出口涤气罐排液液位趋势图
2.2. 轻质油回收造成离心泵气蚀
由于出口涤气罐排液频繁，致使闭排罐液位上涨较快，启闭排泵收油频次增加，闭排泵作为离心泵回收出口涤气罐冷凝的轻质油(见图3、图4)，易导致闭排泵产生气蚀损坏叶轮组[2]，造成闭排泵维修次数、费用增加(见图5)。
2.3. 平台生产物流温度高需对物流降温造成涤气罐产液增加
目前海管运行温度最高温度达到66℃，而海管入口温度高高值为67℃，为降低海管运行温度，需降低出口涤气罐的温度(见图6)，由此将导致出口涤气罐冷凝液大量增加，加大了排液负担。
2.4. 排液冰堵制约台风模式生产
为保产，现平台避台期间实行油系统正常生产，而油系统出口涤气罐调节阀冰堵，无法自动排液，易触发液位关断信号，降低了油系统台风模式下运行的稳定性；另外闭排液位上涨较快，台风模式下闭排远程存在安全风险，致使油系统不能长时间生产，影响产量，同时由于出口涤气罐液位低，调节阀又因长期冰堵内漏造成气窜，致使天然气大量放空。
Figure 2. Record of discharge level of outlet purge gas tanks
图2. 出口涤气罐排液液位记录表
3. 排液流程优化改造及效果分析
3.1. 优化改造第一阶段：连接临时管线加注MEG防止排液调节阀产生冰堵
改造措施：针对出口涤气罐排液冰堵问题，现场利用原有化学药剂罐进行MEG添加预防冰堵[3]，保证排液流程顺畅，稳定流程(见图7)。
效果分析：利用闲置化学药剂注入流程实施MEG防冻剂加注后，小液量排液冰堵问题得到一定缓解，流程液位稳定性大大改善，但此流程只能针对排液频次低的情况，且长时间注入防冻剂化学药剂会产生较大的消耗。
Figure 3. Density test report of oil samples from closed tanks
图3. 闭排罐油样密度检测报告
Figure 4. Closed tank oil sample component test report
图4. 闭排罐油样组分检测报告
Figure 5. Closed-drain pump wearing parts replacement construction daily report
图5. 闭排泵易损件更换施工日报
Figure 6. High sea tube operating temperature and cooler cooling curve
图6. 海管运行温度高、冷却器降温曲线
Figure 7. Temporary measures to add antifreeze
图7. 添加防冻剂临时措施
3.2. 优化改造第二阶段：现场临时解决闭排收油问题
改造措施：针对闭排泵回收轻质凝析油困难容易造成气蚀损坏叶轮组问题，现场根据实际通过在闭排泵入口滤器底部连接淡水管线进行掺水收油(见图8、图9)。
效果分析：利用淡水与闭排罐中凝析油进行混合增加进入闭排泵的混合液体的密度，降低闭排泵出现气蚀的可能性[4]，但此方法降低了闭排泵的收油效率，也对淡水有很大的消耗造成一定的浪费，同时掺水回收至生产分离器，又增加了生产分离器的分离难度，增加了下游生产水处理系统的处理水量，因此该措施仅作为临时处理方法，作为保障措施使用；并且即便如此闭排A/B泵仍在两年内大修了两次，费用高达40万元以上。
Figure 8. Closed-discharge pump water blending and oil skimming process
图8. 闭排泵掺水收油流程
3.3. 优化改造第三阶段：中控程序修改调节阀排液模式
改造措施：通过在中控修改出口涤气罐出口调节阀开关模式减小因小开度排液造成的节流冰堵；原本出口调节阀控制是通过PID控制模式根据涤气罐的液位进行自动调节，以保证液位稳定，但此种模式下由于液位上涨是线性上涨而非突升突降这样一来调节阀就会经常处在小开度状态反复开关调节，极易节流冰堵，且容易损伤调节阀阀芯；根据此阀工作特性特将原“PID控制模式”改为“TWO STATE控制模式”(见图10)，“TWO STATE控制模式”即设定特定开关液位，当实际液位到达开值时，排液阀门全开开始排液，当液位降到关值时，调节阀全关停止排液。
Figure 9. Closed-drain pump connected to fresh water pipeline for water blending and oil collection
图9. 闭排泵连接淡水管线掺水收油
Figure 10. Two-position mode of outlet purge gas tank drain regulator valve
图10. 出口涤气罐排液调节阀两位模式
效果分析：在“TWO STATE控制模式”下在一定程度上降低了节流冰堵速度，提高了排液速度，减少了冰堵内漏造成的液位低低触发情况，减少了气窜出现的情况，同时又能减小对排液调节阀的损伤，降低了排液调节阀维修更换的成本。
3.4. 优化改造第四阶段：现场排液流程改造
通过前三个阶段的措施在一定程度上改善了排液冰堵和收油问题，但此问题没有最终解决，根据现场流程情况，结合涤气罐内液体成分和气窜情况综合考虑，提出通过将出口涤气罐流程改造最终解决排液冰堵带来的全部问题。
根据排液需要制定了三个方案，分别是：
(1) 出口涤气罐排液出口至海管流程；
(2) 出口涤气罐排液出口至生产分离器油相出口；
(3) 出口涤气罐排液出口至生产分离器入口。
方案一：
现场利用高压软管连接出口涤气罐排液调节阀后3/4“排放阀至海管1/2”化学药剂注入管线预留口(见图11)，用以测试排液压差是否满足排液需求，连接管线测试后发现排液速度较慢，检查管线流程处于导通状态，确认现场压力变送器读数压差仅有15~19 KPa，确认排液速度慢的问题在于压差偏小排液不顺畅，故排除此方案。
Figure 11. Interim test flow for discharge from the outlet purge gas tank to the sea pipe
图11. 出口涤气罐至海管排液临时试验流程
方案二：
现场准备将出口涤气罐排液流程连接至生产分离器油相出口直接输至原油外输泵进行外输，压差确认满足要求，现场利用高压软管连接出口涤气罐排液调节阀后3/4”排放阀至油井生产分离器油相出口流量计前端3/4”排放阀(见图12)，连接好后测试发现两点问题：(1) 由于出口涤气罐直接连接管线至此会造成外输泵入口压力波动，直接影响原油外输泵的运行稳定性，造成泵的震动加剧，不利于泵的长期稳定运行；(2) 由于出口涤气罐的冷凝液中成分虽主要为凝析油但仍有部分水存在，在油水未分离的状态下直接进入原油外输泵，会对泵的稳定运行造成影响同时也会加剧海管积水，长久以往会对海管输气能力和腐蚀情况产生不利影响，还可能加重下游生产水的处理负担和天然气的水露点[5]。经过多方面考虑，认为此方案不具备可行性，所以排除此方案。
Figure 12. Temporary test flow of oil-phase discharge from the outlet purge gas tank to the production separator
图12. 出口涤气罐至生产分离器油相排液临时试验流程
方案三：
连接出口涤气罐排液流程至生产分离器入口管线(见图13)，此流程考虑到能保证方案一中排液压差的要求，且能很好的回避方案二中影响外输泵运行工况和油水不分离的负面影响，又由于出口涤气罐排液调节阀本身带有关断功能，所以也能避免掉生产分离器关断超压问题，测试流程如下：
Figure 13. Temporary test flow from outlet purge gas tank to production separator inlet discharge
图13. 出口涤气罐至生产分离器入口排液临时试验流程
经多方验证，最终确定方案三为最佳改造方案，具体改造方案如下：
改造流程为，将原有的排往闭排罐的流程从出口单流阀后连接管线至生产分离器入口管线上的预留管线处进入生产分离器油水混合腔室进行分离回收(见图14、图15)，在试验过程中由于连接位置都是在排液出口最后一道出口球阀之前压力等级都满足要求，但在实际改造过程中为保证单流阀起到防逆流作用，需将管线连接至单流阀后，但球阀后压力等级为150 LB大约2.0 MPa，而为保留生产分离器进口预留口所以将连接位置设置在了预留口的近入口管线端，如此就绪保证管线压力等级满足600 LB，所以施工时需保证管线压力等级，同时在新增管线进出口和原管线去闭排出口加装球阀用于隔离切换，现场改造PID如下：
(1) 生产分离器运行压力在1.8 MPa左右而出口涤气罐运行压力为4.5 MPa，通过流程改造将原本4.5 MPa的压差降低至2.7 MPa，降低了节流冰堵风险，液位低低信号触发现象得以解决，减少了调节阀
Figure 14. Flow of outlet purge gas tank discharge modification
图14. 出口涤气罐排液改造流程
维修更换次数和成本；
(2) 将原本排放至闭排罐的凝析油直接排放至生产分离器减少了闭排收油的中间环节，直接降低了闭排泵的维修成本，间接减少了淡水消耗，降低了生产水的处理压力；
(3) 原本出现的气窜问题由于生产分离器是压缩机的进口流程，所以即使出现气窜，气体也可以得到回收，同时还可以在一定程度上提高回流阀的裕量。
(4) 降低了海管运行温度。
(5) 保证闭排罐长期低液位运行，维持了油系统生产的稳定性，为台风季远程生产模式提供了较大操作空间。
3.5. 振动异常的判断与维修保养
振动异常可能是由于不平衡的转动部件或结构故障引起的。判断振动异常的方法包括：
(1) 使用振动仪测量压缩机的振动水平，如果振动超过规定的范围，需要进一步分析原因。
(2) 检查转动部件，如叶轮、轴承等，确保它们没有损坏或磨损。
(3) 分析振动数据，找出振动的频率和模式，帮助确定故障的具体位置。
针对振动异常问题，可以采取以下维修保养措施：
(1) 平衡转动部件，如叶轮，确保它们在运行中保持平衡。
(2) 更换损坏或磨损的轴承，确保轴承能够正常支撑和转动。
(3) 检查压缩机的固定和支撑结构，确保它们稳固可靠。
通过上述的判断和维修保养措施，可以有效地解决Sundyne LMC-311P压缩机在运行期间可能出现的各种故障问题，确保压缩机的可靠性和长期稳定运行。同时，定期的维修保养也是预防故障发生的重要手段，可以延长压缩机的使用寿命，降低运行成本。
Figure 15. Flow of condensate recovery modification of production separator purge gas tank
图15. 生产分离器涤气罐冷凝液回收改造流程
4. 解决的技术问题
(1) 降低湿气压缩机出口涤气罐排液调节阀前后压差，解决由于调节阀前后压差过大造成的影响，包括：
(a) 调节阀打开进行排液时，因冰堵，无法快速排液；
(b) 调节阀打开进行排液后，因冰堵，调节阀无法完全关闭，导致罐内液位低低，气体泄漏至闭排造成浪费；
(c) 因长期冰堵致使调节阀阀芯损坏，内漏严重。
(2) 解决了由于频繁回收出口冷却器排至闭排罐的轻质油造成的闭排离心泵配件损坏，从而减少闭排泵维修费用。
(3) 减轻了因配合海管降温带来的出口涤气罐产液增多、需频繁排液的负担。
(4) 提高台风期间油系统持续生产的能力，延长台风模式下的远程生产时间，降低出口涤气罐因排液不畅可能导致的关断风险，提高油系统台风模式下运行的稳定性。
5. 结论
该项目由点及面通过以涤气罐排液问题为出发点延伸考虑到涤气罐设备→压缩机系统→闭排回收系统→原油生产系统，再由正常生产模式→台风远程生产模式，经综合考量、严谨分析，揭示出上游、下游和生产设备本身触发的全方面问题以及由此引发的流程上的一系列相关问题，并对问题逐一分析解决。
应急处理：利用现场已有设备在增添新设备的情况下利用高压仪表管线连接MEG防冻堵临时流程处理调节阀冻堵紧急问题。
控制系统改造：通过对原涤气罐排液流程调节阀小开度反复开关容易造成节流冰堵、调节阀损伤、冰堵后造成涤气罐压力持续下降压力难以稳定等情况的分析，在程序后台对调节阀开关模式进行适应性调整，最终形成特有的“TWO STATE控制模式”控制排液的同时增强了控制系统对高压差小排量排液条件下的适应性。
生产流程改造：现场通过比较测试后最终确定将排液系统由闭排罐更换至生产分离器入口的流程改造方案，该项改造提高了整个原油系统运行的稳定性，同时也打破了原有流程中对远程模式下的闭排罐液位存储量和涤气罐压力冰堵后压力难以稳定触发压力低低信号等限制。
本项目是一个典型的排液降压差改造案例，在实际生产中诸如此类情况比比皆是，而此项目通过发现问题、应急处理、找出问题关键因素、扩展问题的系统性影响、提出改造建议，现场测试对比、优化改造方案、确定方案实施改造这一系列流程完美解决了这一问题，整个流程从问题出发到找出对策再到回归现场，流程清晰，对日后此类项目改造优化具有一定的借鉴意义。