長慶油田池46井區(qū)混輸集油工藝研究

張園，張小龍，吳俊鋒，鄧展飛，白劍鋒

（西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安710018）

長慶油田池46井區(qū)混輸集油工藝研究

張園，張小龍，吳俊鋒，鄧展飛，白劍鋒

（西安長慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安710018）

原油輸送管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是工藝模擬計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以優(yōu)化集油管道的設(shè)計(jì)參數(shù)，提高管道工程輸油的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。文章結(jié)合長慶油田油二聯(lián)某進(jìn)站集油管道工程，利用PIPEPHASE工藝計(jì)算軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析討論，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，比較了增壓方案和加熱方案的主要工程量、投資、能耗及適應(yīng)性等，提出長慶油田集油管道經(jīng)濟(jì)的操作方案。

集油管道；工藝計(jì)算；優(yōu)化

0 引言

長慶油田地處鄂爾多斯盆地陜北黃土高原，是中國陸上著名的低滲透油田。低滲透儲層埋藏較深，物性差，單井產(chǎn)量低，較目前已開發(fā)區(qū)塊萬噸產(chǎn)建的油水井?dāng)?shù)大幅增長，開發(fā)建設(shè)成本較高。為了積極響應(yīng)國家節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)業(yè)政策，落實(shí)長慶油田低成本開發(fā)戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)長慶油田低滲透油藏的有效開發(fā)，降低地面工程建設(shè)投資，抑制生產(chǎn)成本上漲，單管密閉油氣混輸技術(shù)由于具有很強(qiáng)的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益以及現(xiàn)實(shí)意義，受到廣泛重視。本文對長慶油田混輸管路進(jìn)行了優(yōu)化研究。

以池46井區(qū)為研究對象，該區(qū)塊2009年建產(chǎn)25萬t，地形南高北低，油區(qū)內(nèi)分布有南北走向的趙大溝及其支溝，地形較好。由于池46井區(qū)開采初期單井產(chǎn)油量小，無法采用管道輸送，只能采用汽車?yán)\(yùn)的方式進(jìn)行原油輸送。隨著長慶油田對池46井區(qū)勘探開發(fā)步伐的加快，原油產(chǎn)量逐年上升，采用管道輸送（油氣混輸）的集輸方式，可以大幅度降低輸油生產(chǎn)成本及油氣損耗，并減少對大氣的污染。本文利用美國SIMSCI公司的PIPEPHASE9.1軟件對長慶油田池46井區(qū)油二聯(lián)某進(jìn)站集油管道進(jìn)行計(jì)算，比較其在增壓工藝和加熱工藝下的工況及其投資，達(dá)到降低地面建設(shè)投資的目的。

1 研究內(nèi)容及分析

1.1 工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

擬在姚1、姚2、姚3建立增壓點(diǎn)（或加熱站），將原油輸往油二聯(lián)，沿線各主要節(jié)點(diǎn)間管段長度（L）和高程差（Δh）見圖1。

圖1 油二聯(lián)某進(jìn)站集油管道路由主要節(jié)點(diǎn)示意

主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

（1） 姚1、姚2、姚3規(guī)模均為240 m3/d，年生產(chǎn)天數(shù)350 d。

（2） 原油含水30%，密度為0.835 g/cm3，氣油比為44 m3/m3。

（3） 黏度為30 mPa·s（20℃）和15 mPa·s（30℃）。

（4） 輸油管道絕對粗糙度0.5 mm，管道采用厚30 mm泡沫黃夾克保溫。

（5） 環(huán)境溫度為3℃。

1.2 工藝模擬計(jì)算

1.2.1增壓輸送工藝

擬在姚1、姚2、姚3設(shè)立姚1增壓點(diǎn)、姚2增壓點(diǎn)、姚3增壓點(diǎn)，將外輸原油溫度加熱至33℃。本工藝采用增壓并加熱的方式將油氣輸送至聯(lián)合站，液量按設(shè)計(jì)規(guī)模取。

根據(jù)原油組分，選用PIPEPHASE9.1軟件中黑油模型和BBM方程建立集油管道工藝模擬計(jì)算模型。

根據(jù)初步的估算，選擇以下兩個管徑方案設(shè)計(jì)模型：

方案一：增壓點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)管道管徑選取DN80mm，節(jié)點(diǎn)A至油二聯(lián)管道管徑取DN125 mm；DN80 mm管道總傳熱系數(shù)1.36 W/（m2·℃），DN125 mm管道總傳熱系數(shù)1.20 W/（m2·℃）。利用PIPEPHASE9.1軟件計(jì)算，結(jié)果見表1。

表1 設(shè)計(jì)規(guī)模下各節(jié)點(diǎn)模擬計(jì)算結(jié)果

方案二：增壓點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)管道管徑選取DN100mm，節(jié)點(diǎn)A至油二聯(lián)管道管徑選取DN150mm；DN100mm管道總傳熱系數(shù)1.26 W/（m2·℃），DN150 mm管道總傳熱系數(shù)1.15W/（m2·℃）。利用PIPEPHASE9.1軟件計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計(jì)規(guī)模下各節(jié)點(diǎn)模擬計(jì)算結(jié)果

1.2.2加熱輸送工藝

充分利用姚1、姚2、姚3與油二聯(lián)高程差較大、油二聯(lián)處于較低標(biāo)高等有利條件，在不加壓條件下實(shí)現(xiàn)油氣密閉混輸自壓進(jìn)聯(lián)合站。按長慶油田不加熱集輸半徑為2.5 km，超過2.5 km采用相對集中加熱的辦法，本工藝擬在姚1、姚2、姚3設(shè)立姚1加熱點(diǎn)、姚2加熱點(diǎn)、姚3加熱點(diǎn)，將外輸原油溫度加熱至33℃。

方案三：相對集中加熱處流量按10 m3/h計(jì)算，根據(jù)《油田油氣集輸設(shè)計(jì)手冊》中混輸熱力管道工藝計(jì)算式：

式中d——管道內(nèi)徑/m；

QL——原油或油、水流量/（m3/s）；

VL——原油或油、水當(dāng)量流速/（m/s），根據(jù)一般油田的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)量流速為

加熱點(diǎn)至節(jié)點(diǎn)管道管徑選取DN150 mm，節(jié)點(diǎn)A至油二聯(lián)管道管徑選取DN200 mm，建立模型。DN150 mm管道總傳熱系數(shù)為1.15 W/（m2·℃），DN200 mm管道總傳熱系數(shù)1.04 W/（m2·℃），利用PIPEPHASE9.1軟件計(jì)算，結(jié)果見表3。

表3 設(shè)計(jì)規(guī)模下各節(jié)點(diǎn)模擬計(jì)算結(jié)果

2 結(jié)果與討論

2.1 方案比較

對以上三種方案進(jìn)行比較，方案比選見表4。

從表4可以看出，方案三的費(fèi)用最低。因此，推薦方案三，即采用加熱密閉混輸自壓進(jìn)聯(lián)合站。

表4 方案比選

2.2 關(guān)于增壓方案的討論

2.2.1增壓方案的優(yōu)勢

油氣混輸?shù)脑鰤汗に囋诘匦纹鸱蟮纳絽^(qū)具有明顯的普遍實(shí)用性。由于增壓點(diǎn)的設(shè)置，保證了流體具有充分的能量進(jìn)入聯(lián)合站。此工藝具有以下優(yōu)勢：

（1） 由于混輸泵的存在，通過提高外輸壓力從而提高管道輸送能力，集油半徑內(nèi)凡是新增油井均可較為方便地接入增壓點(diǎn)。

（2） 增壓點(diǎn)后管道內(nèi)流體能量充足，大大減少沿途地形起伏對干線路由選擇的影響。

（3） 增壓方案對氣油比的選擇相對于加熱方案具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。

2.2.2增壓方案中不同管徑的選擇

增壓方案中，不同管徑投資不同主要體現(xiàn)在由于外輸干線管徑的不同造成外輸壓力及混輸泵功率的差別。

方案二中，干線管徑大，所需混輸泵功率小，費(fèi)用反而降低；同時，干線管徑大有利于擴(kuò)建。故增壓方案中，方案二更具有優(yōu)勢。但不能為了減少投資，無限制地增大管徑，減小外輸壓力，應(yīng)該兼顧油田發(fā)展的趨勢（后期油藏量會遞減）綜合考慮，使管徑與增壓點(diǎn)增壓幅度達(dá)到合理的匹配。

2.3 關(guān)于加熱方案的討論

加熱方案利用流體自身壓力進(jìn)入聯(lián)合站，減少了混輸泵的投資，在經(jīng)濟(jì)上具有明顯的優(yōu)勢。但此方案對地形起伏、混輸氣油比具有選擇性。在設(shè)計(jì)集油工藝時需注意：

（1） 由于地形起伏的影響，應(yīng)詳細(xì)考察外輸干線路由，確保油氣混輸流體在自壓及高差作用下順利進(jìn)站，在地形起伏較大、不能依靠自身壓力及高差進(jìn)站時，采用增壓工藝方案。

（2） 提高集油規(guī)模時，應(yīng)對外輸干線輸送壓力進(jìn)行復(fù)核，確保在新的規(guī)模下流體在自壓及高差的作用下順利進(jìn)站，當(dāng)要求的輸送能力超過加熱不增壓工藝所允許的范圍時，采用增壓工藝方案。

（3） 定期對加熱點(diǎn)氣油比進(jìn)行測定，在氣油比超過加熱不增壓工藝所允許的范圍時，采取增壓方案。

（4） 若出現(xiàn)段塞流，會使管路壓降顯著增大，導(dǎo)致井口回壓增大，油氣井產(chǎn)量降低，影響正常生產(chǎn)。

3 應(yīng)用

由于產(chǎn)建部署調(diào)整，實(shí)際建產(chǎn)情況見圖2。姚1加熱點(diǎn)和姚2加熱點(diǎn)串接進(jìn)油二聯(lián)，姚3加熱點(diǎn)由于發(fā)現(xiàn)新區(qū)塊，調(diào)整到單獨(dú)進(jìn)油二聯(lián)，目前尚未投產(chǎn)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果與模擬結(jié)果對比見表5。

圖2 實(shí)際油二聯(lián)某進(jìn)站集油管道路由主要節(jié)點(diǎn)示意

表5 實(shí)際運(yùn)行結(jié)果與模擬結(jié)果對比

由表5可知，池46井區(qū)采用加熱不增壓工藝，完全可以滿足集輸要求。

4 結(jié)束語

通過對長慶油二聯(lián)某進(jìn)站集油管道工藝的模擬，發(fā)現(xiàn)加熱不增壓工藝的集油方式具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在地形平坦地區(qū)，可以試推廣加熱不增壓工藝。但由于長慶油田絕大多數(shù)的油田產(chǎn)能均位于黃土高原溝壑區(qū)，對加熱工藝影響較多。作者認(rèn)為在混輸管徑計(jì)算時，可以先選管徑，再選輸送壓力，使管徑與增壓點(diǎn)增壓幅度合理匹配，減少投資。在夏季地溫高、井口回壓低時，5～11月這7個月可不用增壓，只加熱即可，采用密閉混輸自壓進(jìn)站；冬季采用增壓進(jìn)站的方式，達(dá)到減少能耗的目的，此方案更適合長慶油田的產(chǎn)能特點(diǎn)。

[1] 孫國華，侯桂華.延長油礦子北輸油管道工程工藝模擬計(jì)算研究[J].油氣田地面工程，2005，24（11）：6-7.

Abstract:Crude oil gathering pipeline design is based on process simulation calculation.According to the calculation results,the design parameters of oil gathering pipeline can be optimized,the reliability and economy of the oil pipeline engineering can be improved.Associated with the oil gathering project at Chi-46 wellsite of Changqing Oilfield,the process simulation calculation is conducted by using PIPEPHASE process calculation software,and the calculation results are analyzed and discussed to optimize the design parameters.Through a comparison between the supercharging scheme and the heating scheme in aspects of main quantity,investment,energy consumption,advantages and adaptability,an economical scheme of gathering pipeline of Changqing Oilfield is brought forward.

Key words:oil gathering pipeline;process calculation;optimization

（64）Research on Multi-phase Flow Gathering at Chi-46 Wellsite of Changqing Oilfield

ZHANG Yuan（Xi’an Changqing Technology Engineering Co.,Ltd.,Xi’an 710018,China）,ZHANG Xiaolong,WU Jun-feng,et al.

TE832.3

A

1001－2206（2010）05－0064－03

張園（1982-），女，陜西西安人，助理工程師，2008年畢業(yè)于西北大學(xué)，工學(xué)碩士，現(xiàn)從事油田地面工程設(shè)計(jì)工作。

2010-01-18