油田高含水期油氣集輸與處理工藝優(yōu)化措施

王亞波(中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津 300457)

0 引言

石油已經(jīng)成為人類日常生產(chǎn)生活當(dāng)中必不可少的能源，是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱。在石油的開采過程中，油氣集輸是油田勘探、開發(fā)、開采作業(yè)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其功能是將分散在油田各處油井產(chǎn)物加以收集，分離成原油、伴生天然氣和采出水，并進(jìn)行必要的凈化、加工處理使之成為油田商品儲存和外輸。然而在油氣的生產(chǎn)、存儲和運(yùn)輸過程當(dāng)中存在著諸多的安全隱患，尤其是當(dāng)油田含水量較高時(shí)，會使得安全隱患更大，而且石油原油含液量比較高，生產(chǎn)過程耗費(fèi)的能源較多，生產(chǎn)效益比較低。所以，本文就這一問題，詳細(xì)地分析和討論了油田高含水期油氣集輸和處理工藝技術(shù)，旨在提高油氣集輸技術(shù)水平，從而促進(jìn)石油行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術(shù)特征

1.1 油氣集輸與處理工藝技術(shù)現(xiàn)狀

油氣集輸系統(tǒng)的功能是將分散在油田各處油井產(chǎn)物加以收集，并將其中的原油、伴生天然氣和采出水進(jìn)行分離、凈化、加工處理使之成為油田商品，之后將這些商品(原油、天然氣、液化石油氣等)進(jìn)行儲存和外輸。由于目前我國油田許多都處于油田高含水期，油氣集輸和處理技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)，其核心就是要更好地滿足和適應(yīng)新的油氣田生產(chǎn)形勢，不僅要滿足國家和行業(yè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，而且還要盡可能地降低能耗、提高生產(chǎn)效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量。

目前一些油氣公司的油氣集輸和處理工藝沒有完全發(fā)揮出其應(yīng)有的效果，主要是由于其自身存在一定的技術(shù)問題。油氣開采對于油氣集輸和處理工藝技術(shù)要求比較高，且直接影響著油田開采的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。所以，這一技術(shù)越來越受到國家和行業(yè)的重視，生產(chǎn)企業(yè)和科研單位正在投入越來越多的研發(fā)費(fèi)用，用于開發(fā)更加先進(jìn)高效的油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術(shù)。

目前我國在油田高含水期的采用油氣集輸和處理技術(shù)還有許多有待完善的地方，同時(shí)油田機(jī)械設(shè)備老化帶來開采能耗逐步增多，對油氣開采效率造成極大的負(fù)面影響。而原油分離的問題是油田高含水期面臨的一個(gè)棘手問題，傳統(tǒng)的分離工藝技術(shù)已經(jīng)無法有效解決這一難題。所以，為使石油開采能夠持續(xù)，對油氣技術(shù)工藝進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)勢在必行。

目前油田主要應(yīng)用的油氣集輸與處理工藝技術(shù)分為以下兩種：

第一，多相混合運(yùn)輸技術(shù)。此技術(shù)在長距離運(yùn)輸情況中比較常見，是在不對油田產(chǎn)物進(jìn)行分離的情況下，直接將油、水、氣的多相混合物輸送出去。此技術(shù)在歐洲、美國等國家率先投入使用，但該技術(shù)要求匹配良好的電熱技術(shù)，才能充分發(fā)揮此技術(shù)的價(jià)值[1]。采用多相混合運(yùn)輸技術(shù)不僅能夠節(jié)約大量的油氣集輸工程成本，而且能夠簡化工藝流程。因此，多相混合運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展前景是比較廣闊的。

第二，原油油水分離技術(shù)。原油脫水技術(shù)是油氣處理環(huán)節(jié)非常重要的環(huán)節(jié)，而且也是一個(gè)比較復(fù)雜和繁瑣的過程。我國現(xiàn)在采用的主要方法就是先除油后處理。這也是國外許多國家所采用的方法。我國的油氣集輸和處理工藝技術(shù)起步相對較晚，對比西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家，我國諸多工藝技術(shù)仍處于落后的狀態(tài)，對于原油脫水技術(shù)的應(yīng)用水平不高，游離水脫除技術(shù)尚處于發(fā)展過程中，難以應(yīng)用在高含水原油當(dāng)中。也正是如此，我國對原油脫水技術(shù)的研究越來越重視。

1.2 油氣集輸處理工藝技術(shù)主要特征

油田油氣集輸處理工藝技術(shù)具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性，表現(xiàn)出的主要特征就是連接和操作多臺設(shè)備，應(yīng)用多種工藝系統(tǒng)，且同時(shí)運(yùn)行多個(gè)模塊[2]。與此同時(shí)，改工藝路線需要應(yīng)用更多的發(fā)動機(jī)設(shè)備，會在一定程度增加發(fā)生火災(zāi)的幾率。

2 油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術(shù)存在的問題

2.1 計(jì)量方法有待優(yōu)化和改進(jìn)

油氣集輸處理工藝發(fā)展過程中，最為關(guān)鍵的部分就是計(jì)量方法。對于目前的油田高含水期油氣集輸和處理技術(shù)來說，若還是繼續(xù)沿用傳統(tǒng)式的處理工藝，沒有有效地優(yōu)化和升級計(jì)量方法，就會嚴(yán)重阻礙油氣集輸處理工藝的發(fā)展和進(jìn)步。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，油氣集輸和處理工藝技術(shù)也要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，油氣企業(yè)應(yīng)該積極采用先進(jìn)的現(xiàn)代化計(jì)量方法，提高油氣集輸和處理工藝技術(shù)水平和生產(chǎn)效率。但目前的現(xiàn)實(shí)情況是，一些油田采用的計(jì)量方法還是傳統(tǒng)人工測量方式，此方法不僅工作效率低下，工作質(zhì)量得不到有效保證，而且還會由于人為主觀因素影響，導(dǎo)致計(jì)量過程出現(xiàn)較大的誤差，影響力油氣集輸處理工藝技術(shù)水平的提升和創(chuàng)新。因此，油氣集輸和處理工藝技術(shù)目前亟需解決的問題之一就是計(jì)量方法的優(yōu)化和改進(jìn)[3]。

2.2 運(yùn)行模式存在的問題

2.2.1 油田水處理成本不斷增加

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，對于石油的需求量也與日俱增，石油企業(yè)需要不斷增加石油產(chǎn)量，才能滿足日益增長的石油需求量。隨著優(yōu)質(zhì)油氣田資源的逐漸減少，在石油開采過程中，油井中含水量會越來越高，為油氣運(yùn)輸處理工藝帶來很大的麻煩，導(dǎo)致油田開采企業(yè)的水處理成本不斷增加。

2.2.2 高負(fù)荷工作引發(fā)設(shè)備故障頻發(fā)

為了保證油氣能源供應(yīng)的穩(wěn)定，就必須要開發(fā)油井，油氣企業(yè)不斷增加開采能力，目前很多設(shè)備處于高負(fù)荷工作狀態(tài)，高負(fù)荷工作所帶來的影響就是設(shè)備故障頻發(fā)，導(dǎo)致了油氣資源的浪費(fèi)。

2.2.3 設(shè)備老化帶來能耗增加

我國目前開采油田過程中，由于成本控制的要求，油氣企業(yè)會嚴(yán)格管控開發(fā)油田方面的資金投入，也就導(dǎo)致很多油氣開采企業(yè)的設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)老化問題，運(yùn)行效率大大降低，而且能耗大幅上升。本質(zhì)上來看，雖然使用老化的設(shè)備設(shè)施可以保持經(jīng)濟(jì)效益短期的穩(wěn)定，但長此以往，設(shè)備工作效率會不斷下降，低功效和高能耗有悖于我國綠色發(fā)展的觀念，更無法實(shí)現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)[4]。

3 優(yōu)化高含水期油氣集輸處理工藝技術(shù)的措施

3.1 優(yōu)化油氣集輸處理工藝技術(shù)

3.1.1 利用聯(lián)合站進(jìn)行分離處理

諸多的實(shí)際情況表明，油田高含水期導(dǎo)致企業(yè)在日常生產(chǎn)過程中，原油中含水量極高的情況屢見不鮮，在如此情況下，企業(yè)要從根本上進(jìn)行考慮，對原油進(jìn)行合理的脫水操作。簡化處理油氣處理工藝技術(shù)過程中的各道工序，是工藝改造工作的重點(diǎn)。在聯(lián)合站對原油進(jìn)行分離，可以有效改善和優(yōu)化油氣集輸損耗較大的情況。油氣開采出來后，先自集油干線的區(qū)域輸送至聯(lián)合站，再由相關(guān)技術(shù)人員將其連接油氣水分離設(shè)施，中間過程無需加熱處理，在三相分離設(shè)施的幫助下，分離油氣水三種物質(zhì)。最后技術(shù)人員還要再次處理原油，全面脫水之后，必須要保證其滿足要求才能進(jìn)行下一步的輸送工作。

3.1.2 提升油氣水三相分離裝置工作效能

提升油氣水三相分離裝置工作效能是優(yōu)化高含水期油氣集輸系統(tǒng)的重要技術(shù)手段。氣液預(yù)分離技術(shù)是油氣水三相分離裝置的最大性能應(yīng)用價(jià)值，能有效地促進(jìn)油氣水分離效果。技術(shù)人員需要將油氣水混合物傳送至事先準(zhǔn)備的分離筒當(dāng)中，此環(huán)節(jié)能夠使得大部分天然氣被有效地分離出來，對分離裝置的壓力樹脂要全面把控，以提升分離裝置的利用效率。該裝置能夠?qū)α黧w的運(yùn)行速度和方向進(jìn)行合理改變，主要以依賴于其中的防沙處理結(jié)構(gòu)，全面防護(hù)分離筒，以有效地延長此裝置的使用壽命。

3.1.3 外輸泵采用變頻節(jié)能技術(shù)

聯(lián)合站在日常的運(yùn)行過程中，外輸泵功率問題主要是由于泵管特性匹配不合理所導(dǎo)致的。對于此類問題，可以通過詳細(xì)地調(diào)查泵管道的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對泵管的出口閥門進(jìn)行有效地調(diào)整，在內(nèi)部流量大小全面控制的同時(shí)，還可以防止出現(xiàn)嚴(yán)重的流體流失情況，以避免對設(shè)備設(shè)施的工作質(zhì)量和效率造成嚴(yán)重的影響。應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù)，能夠科學(xué)合理地控制外輸泵設(shè)備設(shè)施的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)最小的損耗及最穩(wěn)定的工作效果[5]。

3.2 積極應(yīng)用新型采油設(shè)備

在油氣開采過程中，相關(guān)的設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，是導(dǎo)致開采質(zhì)量和效率嚴(yán)重下降的主要原因。因此，相關(guān)的油田開采企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身實(shí)際發(fā)展情況，積極采用新型采油設(shè)備，逐漸淘汰老舊設(shè)備。

在設(shè)備更新時(shí)，要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)能，盡可能地選取低能耗、高開采效率的設(shè)備設(shè)施。比如，三相分離裝置就是目前應(yīng)用比較廣泛的一種新設(shè)備，它可以有機(jī)地結(jié)合多種技術(shù)，將采出液中的油氣水不同形態(tài)的物質(zhì)進(jìn)行有效地分離處理，提高原油的集采效率。同時(shí)，此裝置內(nèi)部通過洗滌破乳，以沉降分離脫水的方式再輸送至油室當(dāng)中。

從全局來看，新型采油設(shè)備的應(yīng)用，不僅能夠促進(jìn)油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術(shù)的發(fā)展，而且還能夠有效地解決目前眾多油田開采普遍面臨的高能耗的問題，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

3.3 加快新工藝技術(shù)的研發(fā)

我國目前的油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術(shù)中，稠油降黏輸送技術(shù)占據(jù)著主要地位。該技術(shù)需要考慮的因素比較多，在實(shí)際作業(yè)開展的過程中，選擇此項(xiàng)技術(shù)必須要從油井實(shí)際情況出發(fā)，以經(jīng)濟(jì)效益為先決條件，分析稠油降黏輸送技術(shù)的可行性，對于各項(xiàng)指標(biāo)的論證要根據(jù)油田開發(fā)的實(shí)際需要和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，以確保此技術(shù)在實(shí)際開采過程當(dāng)中的可行性。局部加熱集輸方法和滲液集輸方法是目前比較常見的兩種稠油降黏輸送方式。前者主要是將加熱裝置設(shè)立于井口的相應(yīng)位置，這需要對傳輸管道口徑進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。后者主要是將相應(yīng)液體加入到產(chǎn)出液當(dāng)中，以有效地降低產(chǎn)出液的粘稠度，以滿足稠油的集輸要求，從而實(shí)現(xiàn)油氣集輸工作的順利開展。此外，在產(chǎn)出液當(dāng)中加入滲液，充分發(fā)揮滲液的效果，以提高稠油的溫度，此舉的目的是滿足集輸技術(shù)對稠油熱力的要求。

3.4 加強(qiáng)油氣集輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的建設(shè)

油田高含水期油田開發(fā)過程中，應(yīng)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)，在提高油氣集輸效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)油氣集輸與處理工藝的自動化和信息化。我國目前在建設(shè)數(shù)據(jù)庫方面，所取得的成績也是有目共睹的，但在系統(tǒng)專業(yè)化技術(shù)方面相比于其他國家還存在很大的差距，所以必須要對其進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和數(shù)據(jù)庫等先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用，不僅能夠有效地提高油氣集輸與處理工藝技術(shù)的質(zhì)量和效率，而且還能創(chuàng)設(shè)新型的油氣集輸管理模式，為油田決策提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。再有，要充分汲取其他國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)專業(yè)化的數(shù)據(jù)中心，以使整體效率得以顯著提升，同時(shí)提高油氣集輸與處理工藝技術(shù)的專業(yè)水平。

4 油氣集輸工藝技術(shù)發(fā)展趨勢

科學(xué)有效地提升油氣集輸工藝技術(shù)，對于石油行業(yè)未來的發(fā)是十分重要且必要的。油水分離處理不完全、耗時(shí)長、設(shè)備體積較大等一系列問題直接影響油氣企業(yè)的生產(chǎn)成本，有效地提升油水分離處理技術(shù)水平是目前油氣集輸與處理工藝技術(shù)亟待解決的問題之一。對比，要積極鼓勵(lì)相關(guān)企業(yè)和科研單位對油氣集輸與處理工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，有效地解決上述問題，促進(jìn)石油行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展[6]。

根據(jù)目前石油行業(yè)發(fā)展的情況來看，提升油氣集輸工藝技術(shù)主要以兩方面的內(nèi)容為主，分別是相關(guān)技術(shù)的完善與優(yōu)化以及多種實(shí)施方法的制定。

其一，對于油氣集輸實(shí)施過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行明確，以搞清需要攻克和研究的方向，并進(jìn)一步加大研發(fā)投入，對多種運(yùn)輸技術(shù)進(jìn)行不斷地優(yōu)化和完善，提高油氣集輸工藝技術(shù)水平。比如，在對含蠟量比較高的石油進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，可以充分發(fā)揮油田地形比較寬闊的優(yōu)勢，利用風(fēng)能源等新能源對其進(jìn)行加熱處理。此舉在最大限度降低成本投入的同時(shí)，還能滿足當(dāng)下綠色環(huán)保的要求，降低對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。具體的措施包括：

(1)對三次采油配套技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善。石油乳化度過高的問題是目前油氣集輸和處理工藝中最為嚴(yán)重的問題，對石油質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。雖然采用相關(guān)技術(shù)能夠有效地解決此問題，但成本就會有所增加。因此，必須要著力于開發(fā)破乳劑技術(shù)，或者其他新型技術(shù)，以有效地降低石油開采過程中出現(xiàn)的乳化問題，盡可能地在根本上對乳化問題進(jìn)行解決。與此同時(shí)，石油采出液存在一定的差異性，導(dǎo)致油氣集輸與處理工藝技術(shù)需要面對多種不同的工況，導(dǎo)致采出液處理設(shè)備和相關(guān)設(shè)備的問題，其中最為嚴(yán)重的就是高含水油氣問題，較之更為復(fù)雜的是游離水的問題。因此，必須要著力于開發(fā)和研究大罐沉降脫水、電脫水供電、電脫水極板結(jié)構(gòu)等較為先進(jìn)的技術(shù)，以適應(yīng)三次采油配套技術(shù)，再或者將游離水監(jiān)測系統(tǒng)直接安裝于油氣集輸與處理工藝技術(shù)相關(guān)設(shè)備當(dāng)中，對游離水含量進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測，以有效地節(jié)能降耗，從而有效地縮減沉降脫水的時(shí)間，還能減少出現(xiàn)脫水不完全的情況。

(2)節(jié)約能源新途徑的探索和發(fā)展。高含水期油氣中含有大量不穩(wěn)定的游離水，大幅度地增加了油氣集輸與處理工藝技術(shù)的能耗，因此，必須要探索和研究節(jié)能技術(shù)，以適應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展的理念。所以，對于冷制處理油氣集輸與處理工藝技術(shù)的研究要盡快提上日程，攻克耗能較高工藝程序的問題，力爭最大限度地降低所耗費(fèi)的能源使用量，或者盡可能以物理方法解決此類問題，以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗工作。要有意識地優(yōu)化油氣集輸與處理工藝技術(shù)，綜合處理其中耗能較高以及能源排放問題，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

其二，油氣集輸基礎(chǔ)設(shè)備分布在廣闊的面積上，地域面積范圍廣，其所處的具體地形地勢也存在很大的差異，所以，基礎(chǔ)設(shè)備的安裝方法也呈現(xiàn)出較大的差異性。技術(shù)人員必須要深入勘察，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚貏莸膶?shí)際情況，制定出具體的安裝方法。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，石油行業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而且油氣集輸與處理工藝技術(shù)也取得了令人矚目的成就。在目前的發(fā)展過程中，我國的石油資源開發(fā)更加趨于深度化，已經(jīng)開始進(jìn)入到高含水期，所以，目前油氣集輸關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容是地面系統(tǒng)和油氣集輸與處理工藝技術(shù)。因此，必須要加大油氣集輸與處理工藝技術(shù)的研發(fā)資金投入，以有效地改善和優(yōu)化油氣集輸與處理工藝技術(shù)，以全面地降低工藝的成本投入，不斷地提升工作質(zhì)量和效率，防止出現(xiàn)與環(huán)境保護(hù)相悖的情況，以促進(jìn)我國石油在高含水期的開采和生產(chǎn)，從而促進(jìn)石油行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)效益的最大化。