油气集输管网系统的优化改造技术研究
[摘 要]在油田勘探开发中，集输管网系统是连接勘探开发和炼化的重要环节，其运行效率直接关系到油田整体勘探开发效率。在当前原油价格持续低位运行的行业发展“新常态”下，迫切需要优化工艺环节、降低生产成本、提升生产效益。因此，结合集输管网系统优化设计等相关工作，对系统优化进行一定分析，对工艺技术和管网设备等优化改造工作进行探究，全面提升集输管网系统的运行效率。
[关键词]集输管网；优化设计；工艺改造
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）13-0048-01
随着油田勘探开发时间延长，油田逐步探明了一些新区块大多分布于油田外围。因此，原有集输管网系统已不能满足现状新的要求，存在运行效率相对较低等问题，要对集输管网系统进行技术更新和改造。本文就是在对集输管网系统整体优化设计进行分析的基础上，结合集输管网系统运行效率影响因素，对集输管网系统优化改造和技术应用进行的探究。在实际生产中，油气集输系统线长、点多、面广，涉及到的数据信息种类繁多。因此，數据管理是生产运行和设备维护管理的重要内容，而且前生产数据的来源还主要依靠报表，不能直接得到能到参数数据。不仅工作量大而且人为因素多，对于整个集输系统的综合管理及集输管网的安全高效运行，有很大的负面影响。特别是随着许多老油田开发难度的增加，油气集输系统自身消耗了大量的能源，而且能耗逐年上升，如何加强技术过程的监控管理，降低能耗，提高集系统效率，已是迫在眉睫的问题。
1、油田集输管网系统的优化设计原则
在油田集输系统设计中，最佳设计模式是根据油气资源分布情况，确定油井和集输系统中转站位置，随后通过构建合理的拓扑结构，对集输管网系统进行整体规划设计。在线路布局上，首先要确保系统安全稳定运行。其次油田勘探开发状况不断变化，系统工艺流程也需要不断改变，优化。主要把握好以下的主要因素：一是油气资源含有物质的变化情况；二是地理条件的制约；三是企业运营方式的变化。
2、油田集输管网系统的优化改造
2.1 油田集输管网系统运行效率的影响因素
一是摩擦阻力因素。随着注水、注蒸汽等增产措施应用，井口油气资源自身压力和热能不断增加，这些能量会在集输中随距离延长、管道内壁摩擦等原因被不断消耗或散失，特别是在中间转油站中如果设置常压储罐，油气资源经过之后本身携带的能量会被释放。摩擦阻力作为集输中能量损耗主要诱因，与管内流体流速、管径、裕度和处理流程长短存在很大关联，所以改造方向主要是优化管网管径、降低流体裕度、减少集输工艺流程，确保油气资源低速输送降低摩擦阻力和热能损失。
二是原油性质变化因素。以某区块油田集输为例，在开发初期原油含水率低、黏度较高，需要在集输流程设置上进行井口加热降黏；随着勘探开发时间延长，含水率不断升高、黏度逐步降低，无需进行加热。在集输工作中，经常需要进行加热、加压处理，以弥补油气资源自身能量不能满足集输动力需要的问题，但随着开发时间延长，油气资源内部包含物质变化，所以集输工艺也要不断调整。特别是原油含水率超过80%后，继续增加流体能量也不会大幅增加管内流体集输动能。
三是设备运行效率因素。在油田集输系统中，主要通过输水泵、输油泵、加热炉和电动机等设备为油气资源提供集输能量，这些设备成为集输中能量消耗主要环节。在集输增能设备使用中，一般要求输油泵效在65%以上，确保集输系统高效运行。但是，在实际运行中，受多方面因素影响，大部分老油田集输增能设备运行效率在60%以下。同时，选择的系统布局、场站设计位置、集输工艺等，都会对集输效率产生一定影响。
2.2 油田集输管网系统优化改造技术措施
一是提升系统整体运行效率。在老油田集输系统改造中，要做好产液量和产液性质分析，以此为依据进行先导试验，查找集输系统地面设计中各类技术局限，为科学选择集输工艺、简化集输流程、优化集输场站设计、应用配套集输工艺等提供依据。要注意提升和保持油气资源自身能量，在条件允许时尽量使用密闭输送方式减少开式流程；要进行管网优化，使管内液体流动速度具备经济性。在计量站和联合站等不同场站连接线中，由于管内液量整体较大、热损较小，一般要求管效大于90%，而对不符合经济流速的管线，要根据液量情况优化管径和管网布局设置；简化流程降低损耗，根据实际情况尽量简化工艺流程，将不同处理过程尽量集中在同一场站或部位处理，降低集输系统建设和运行成本，并最大限度保持油气资源自身能量，降低各类能量损耗。
二是优化应用各类先进技术或设备。在集输系统中，有很多能量消耗设备是必须使用的，对这部分设备关键是提升运行效率，对离心泵主要是根据运行需要及时调整转速，杜绝离心泵低效运转；加热炉是集输系统关键设备，其能耗基本是热能消耗，占原油处理站能耗的3/4左右，具体调整中可根据加热炉火焰颜色，对炉体运行的通风量和进气量进行适当调整；对油品性质较为特殊的原油，可研究适用化学药剂应用到集输中，比如，可选择适用破乳剂提升原油破乳性能、降低脱水温度，可应用适用乳化剂进行原油降黏和减阻处理，降低管内流体集输摩擦力，减少由此引发的油气资源能量损耗。可应用混输泵技术进行油气资源集输，比如可将传统集输系统中的四级布站转化为三级布站，简化集输流程后降低运行和维护成本，且密闭输送不仅解决了集输损耗过大的问题，还有效抑制了集输中油气泄漏引发的环境污染和安全隐患，提升集输系统自动化、智能化水平。
三是优化应用成熟技术进行油气集输系统调整。在具体技术应用改造中，还要综合运用各类先进成熟技术进行改造，比如，可利用双管掺水、单管环状掺水、井口加药和不加热集油等处理工艺简化处理流程，降低集输损耗；可利用现有集输系统基础设施及传统集油掺水管线，在三次加密采油油井集输系统设置中，应用最简单的集输流程；可在条件允许区域设置井口计量软件，实现单井产液量高效计量，并结合油气混输技术应用，最大限度利用生产油井机采能量，形成完整的三级布站模式，有效延长单井集油半径，提升集输系统覆盖率和运行效率；针对当前我国陆地油田主力区块产液含水率较高的实际，在集输系统中可在采油作业现场设置游离水预脱水装置，并对大型集输场站供水流程进行改造，在中间转油站实现放水回掺，减少集输系统压力和一段脱水负荷，降低脱水和该阶段集输能量损耗；对稠油等特殊油藏，可配套研究相应的脱水、掺水或应用集输新工艺，提升特殊油藏的集输效率。
3、结论与认识
综上所述，油气集输是油田勘探开发的重要环节，其运行效率直接关系到整体勘探开发效益，所以要掌握集输系统优化设计基本原则和方法，并结合传统集输系统运行效率的主要影响因素，研究提出有针对性的优化改造技术措施，对提升集输系统运行效率、降低运行能耗等工作进行了有益探究。
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