油田油氣集輸方案研究

油田油氣集輸方案研究

油氣集團(tuán)是整個(gè)油田生產(chǎn)過程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，在整個(gè)過程中起著非常重要的作用。油氣集輸主要負(fù)責(zé)的任務(wù)有四個(gè)方面:(1)將開采出來(lái)的石油氣、液混合物傳輸?shù)教幚碚?將油氣進(jìn)行分離以及脫水,使原油達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn);(2)將合格的原油通過管道輸送到原油儲(chǔ)存庫(kù)進(jìn)行儲(chǔ)存;(3)將分離出來(lái)的天然氣輸送到再加工車間,進(jìn)行進(jìn)一步的脫水,脫酸,脫氫等處理;(4)分別把經(jīng)過處理,可以使用的原油和天然氣輸送給客戶。由于油氣集輸涉及到整個(gè)油田的各戶鉆井,因此相較于其它環(huán)節(jié),油氣集輸鋪設(shè)范圍廣,注意部位多等諸多相關(guān)難題,因此,一個(gè)油田油氣集輸環(huán)節(jié)技術(shù)水平的高低,可能會(huì)直接波及到整個(gè)油田的整體開發(fā)水平和能力。下面筆者對(duì)油氣集輸進(jìn)行相關(guān)介紹,希望對(duì)讀者有所幫助。一、原油長(zhǎng)距離輸送的分類和設(shè)計(jì)原則(一)油藏輸流程分類(二)油氣集輸方案比選油氣集輸?shù)恼麄€(gè)流程,會(huì)因?yàn)橛吞飪?nèi)蘊(yùn)含的油氣物理及化學(xué)性質(zhì)的差異,地理自然條件的制約,經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值和方式的不同,采取不同的油氣集輸方案。通過相互對(duì)比,得出性價(jià)比相對(duì)最高的一種設(shè)計(jì)流程。尤其技術(shù)流程設(shè)計(jì)所遵循的基本原則如下:1.整個(gè)油氣集輸流程,盡量全程封閉,以減少油氣在運(yùn)輸?shù)倪^程中產(chǎn)生不必要的損耗。二、國(guó)內(nèi)外油氣收集和輸送的現(xiàn)狀(一)高含蠟原油開采中單管不加熱集輸方案在含蠟量過高,高凝聚油田中,國(guó)際上包括我國(guó),普遍應(yīng)用的是加熱集輸工藝,并在集輸線路上多級(jí)布站,單井計(jì)量,單雙管協(xié)調(diào)集油,最后經(jīng)由大站對(duì)原油集中處理的聯(lián)合工藝系統(tǒng)。另外國(guó)外一些國(guó)家對(duì)高含蠟原油開采過程中,出去加熱外,還進(jìn)行添加化學(xué)物質(zhì)降低粘合度的方式進(jìn)行單管油氣集輸。對(duì)含蠟量不高的油田,一般采用單管不加熱油氣集輸工藝流程。在油氣集輸工藝流程上,我國(guó)的大慶油田,在國(guó)內(nèi)外都處于領(lǐng)先地位。由于石油開采儲(chǔ)備問題,現(xiàn)在油田的開采一開始進(jìn)入高含水階段,由于原油含水量的增加,開采時(shí)的原油特性有所改變,油氣集輸集輸,也向著常溫或低溫集輸工藝發(fā)展,并進(jìn)一步簡(jiǎn)化整個(gè)集輸工藝流程。(二)開發(fā)工藝過程由于現(xiàn)在生活對(duì)石油和天然氣的依賴,長(zhǎng)距離的油氣集輸必然要得到應(yīng)用,同時(shí)也是一項(xiàng)世界前沿科技,從20世紀(jì)80年代開始,各國(guó)就已經(jīng)對(duì)此項(xiàng)工藝流程進(jìn)行開發(fā)研究?，F(xiàn)今流行的工藝流程為多相混合油氣集輸技術(shù),同時(shí)與電熱技術(shù)配合,對(duì)于長(zhǎng)距離油氣集輸有著重要的意義,經(jīng)過多年的開發(fā)與研究,現(xiàn)在工藝流程在不斷地簡(jiǎn)化和自動(dòng)化,加強(qiáng)了油氣集輸?shù)木嚯x和集輸過程的保護(hù)。(三)交直流變壓器式脫水法對(duì)于含水量過高的原油集輸,國(guó)內(nèi)外通常采取兩段式脫水工藝流程。其中,一段為脫出游離水,主要措施有大罐沉降和凝結(jié)脫水兩項(xiàng)措施。二段脫水加裝電機(jī),交直流變電式復(fù)合脫水法進(jìn)行脫水。對(duì)于一些含蠟量少,凝點(diǎn)較低的高含水型原油,主要采取熱化學(xué)反應(yīng)脫水工藝流程。目前,在集輸原油脫水方面,各國(guó)都在開發(fā)研制高效的游離水脫除器。現(xiàn)在國(guó)際上應(yīng)用的游離水脫除器普遍采用臥式結(jié)構(gòu),整個(gè)沉降脫出過程大概需要30~40分鐘,水驅(qū)采出伴生液沉降時(shí)間為15~20分鐘,聚驅(qū)流程需要大概30分鐘時(shí)間。因此,根據(jù)原油開采狀況,研制并使用高效率游離水脫除器是很有必要也是很有效的一種原油脫水工藝。三、高效油氣集輸工藝流程我國(guó)在20世紀(jì)初期,就已經(jīng)開始大規(guī)模開采石油,最初的油氣集輸系統(tǒng)也是從那個(gè)時(shí)候產(chǎn)生的,隨著工業(yè)技術(shù)的逐步成熟,各種大型油田也不斷地被發(fā)現(xiàn),并進(jìn)行開發(fā)和開采工作,油氣集輸工藝流程從最開始的單井集油,到現(xiàn)在的高效油氣集輸工藝流程,前后經(jīng)歷了一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展,也是我國(guó)在油氣集輸領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先行列。下面就介紹下我國(guó)這一個(gè)世紀(jì)以來(lái)前后經(jīng)歷的油氣集輸工藝五個(gè)階段的變化和發(fā)展。(一)天然氣的預(yù)處理單井集油,即在油田的開發(fā)過程中,多數(shù)使用的是單井集油,單井加工的操作流程,只要石油,不收集天然氣。原油的加工也僅限于沉降法來(lái)脫水以及除沙,屬于最簡(jiǎn)單的工藝流程,這種工藝流程浪費(fèi)較大,原油加工較為粗糙。代表油田:出礦坑油田(1906年)、延長(zhǎng)油田(1907年)、玉門油田開發(fā)初期(20世紀(jì)30年代初)。(二)油氣集輸系統(tǒng)隨著玉門油田的開發(fā)規(guī)模逐步擴(kuò)大,地面油氣集輸工程開始逐漸形成系統(tǒng)。將幾口井所產(chǎn)的油氣集中到一個(gè)選油站內(nèi),原油在開放式的罐體內(nèi),經(jīng)過沉淀脫水,經(jīng)過油泵輸送到集油站內(nèi),裝車外運(yùn)。這種由管線和部分簡(jiǎn)單的相關(guān)系統(tǒng)形成的開放式集油流程,就是油氣集輸最原始的系統(tǒng)。該系統(tǒng)最初由前蘇聯(lián)巴魯寧首次使用,故又稱巴魯寧流程系統(tǒng)。代表油田:玉門油田中后期(20世紀(jì)30年代末)、克拉瑪依油田(20世紀(jì)50年代)(三)高含蠟原油的井網(wǎng)集輸系統(tǒng)新中國(guó)建立以后,特別是進(jìn)入60年代全國(guó)工業(yè)大發(fā)展進(jìn)程加快,相繼開發(fā)出了一大批儲(chǔ)量豐富,質(zhì)量過硬的大型油田。這類油田在開發(fā)的過程中,逐漸形成了以封閉式為主,多種集油流程共存的油氣集輸系統(tǒng)。這種系統(tǒng)先后開創(chuàng)了單管密閉,井網(wǎng)排狀流程,后來(lái)又發(fā)展成井網(wǎng)“米”字形流程。這種流程由單管輸出,通過計(jì)量站和集油站進(jìn)行分離、脫水等相關(guān)處理。這套流程在油氣的集中環(huán)節(jié),做到了初步的密閉式收集,但進(jìn)行脫水階段,還是開放式的,有一定的油氣損耗。這一時(shí)期,是油氣集輸發(fā)展相對(duì)較快的時(shí)期,許多油氣集輸方案和工藝都是在這一時(shí)期研發(fā)出來(lái)的。包括加熱保溫集輸、設(shè)備工藝創(chuàng)新等。后來(lái)發(fā)展出來(lái)的常溫油氣集輸,也是在這一時(shí)期試驗(yàn)成功并推廣應(yīng)用的。這一成果使高含蠟原油的集輸技術(shù)有了重大突破。代表油田:大慶油田、勝利油田、遼河油田、大港油田等新中國(guó)成立后開發(fā)出來(lái)的大部分新型油田。(四)油氣集輸回收技術(shù)隨著技術(shù)革新,和人們對(duì)石油認(rèn)知的加深,我國(guó)油田采集者們充分的認(rèn)識(shí)到了老式油氣集輸方式在資源利用上的浪費(fèi)。通過研究和實(shí)踐,提出了“三脫三回收”的油氣集輸方案。即原油的脫水、脫氣以及從脫離出來(lái)的天然氣中脫輕烴,回收輕烴,采出水和廢水中殘留的原油這一整套的油氣集輸處理技術(shù)。充分采集利用石油采出過程中的全部資源,即原油、天然氣、輕烴及采出水這四種資源,確保資源不流失。從70年代中期開始,經(jīng)過十余年的努力,在技術(shù)攻關(guān)上,成功解決了各脫出和回收環(huán)節(jié)中資源流失的問題,做到了最大限度的資源利用。同時(shí)增加了除原油外另外三種資源的深加工系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代末,我國(guó)各大主要油田都完全掌握了“三脫三回收”的全套技術(shù)流程,并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)出自重合格資源產(chǎn)品的要求。(五)節(jié)能減排是“發(fā)展的點(diǎn)”從20世紀(jì)90年代開始,我國(guó)各大油田相繼進(jìn)入高含水采油期,各大油田都把節(jié)能降耗作為開采過程中的重點(diǎn)問題來(lái)對(duì)待。特別是“十一五”計(jì)劃以來(lái),節(jié)能減排成為了我國(guó)各產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo),近年來(lái)更是變?yōu)橛残灾笜?biāo)。各大油田在為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,在油氣集輸工藝流程方面,突出了高效節(jié)能問題,研發(fā)出了一批具有世界領(lǐng)先水平的高效節(jié)能油氣集輸工藝流程,使我國(guó)在油氣集輸方面進(jìn)入了高效時(shí)期,并在世界處于相對(duì)領(lǐng)先地位。四、油氣集輸系統(tǒng)流程由于石油開采在不同時(shí)期所含有的伴生物大不相同,所以在石油開采方面,油田開發(fā)者應(yīng)時(shí)刻注意油田開采伴生物的變化,根據(jù)不同地理位置和不同環(huán)境下,對(duì)不同伴生物原油進(jìn)行規(guī)劃不同的油氣集輸工藝流程,找到最適合自己的油氣集輸工藝,不斷完善和發(fā)展,使油田開采可以做到資源的最大化利用,為國(guó)家的發(fā)展和建設(shè)提供強(qiáng)有力的能源支持。同時(shí)應(yīng)該鼓勵(lì)開發(fā)和利用新型能源,做到逐步替代礦石能源,在新能源開發(fā)領(lǐng)域走在世界的前沿,使自己不受能源的制約,以促進(jìn)自身的發(fā)展。1.按加熱方式。按加熱方式可分為不加熱流程、熱水伴隨流程、井場(chǎng)加熱流程、蒸汽伴隨流程、摻熱水流程、摻稀油流程、摻活性水流程以及摻蒸汽流程。2.按管線數(shù)目。按油井管線數(shù)目可分為單管、雙管和三管集油流程。3.按管網(wǎng)形態(tài)。按管網(wǎng)分布形態(tài)可分為米字形管網(wǎng)流程、環(huán)形管網(wǎng)流程、樹形管網(wǎng)流程以及串聯(lián)式管網(wǎng)流程。4.按系統(tǒng)步站級(jí)數(shù)。按著整個(gè)油氣集輸系統(tǒng)的步站級(jí)數(shù)可分為一級(jí)步站流程、二級(jí)步站流程和三級(jí)步站流程。其中一級(jí)流程中只含有集中處理站,二級(jí)流程有集中處理站和計(jì)量站,三級(jí)流程除了擁有集中處理站、計(jì)算站外,還擁有增壓接轉(zhuǎn)站。5.按密閉程度。按著系統(tǒng)密閉程度可分為開放式和密閉式集油流程。2.最大限度地收集油田中所出產(chǎn)的油氣資源,把油氣資源最大限度地生產(chǎn)加工成為符合使用標(biāo)準(zhǔn)的原油