黃土塬地區(qū)油田油氣集輸技術(shù)

黃慧 張榮娟 董璐 王秋巖 白海濤

摘要：甘肅黃土塬地區(qū)地勢起伏較大，內(nèi)部集輸系統(tǒng)建設(shè)、管理難度大。通過對該區(qū)油田集輸系統(tǒng)分析對比，提出以下建議：充分利用地勢高差合理布站，采用一級/二級/三級靈活的布站方式，降低井口回壓，簡化集油工藝。盡量采用井站合建、設(shè)備撬裝、站場標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計等方式，縮短建設(shè)周期、方便生產(chǎn)管理、降低工程投資；單井計量采用遠(yuǎn)程在線計量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)，實現(xiàn)井場無人值守。油氣集輸采用單管串接密閉混輸工藝，減少管線長度，降低能耗。

關(guān)鍵詞：黃土塬地區(qū)；油田；集輸；工藝；混輸

中圖分類號： TE862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

某油田油區(qū)屬于黃土塬地貌，溝、梁、塬、峁縱橫交錯，地形復(fù)雜，地表起伏落差大，最大高差約300m；該區(qū)域人煙相對稀少，自然條件惡劣。該油區(qū)所產(chǎn)原油物性較好，屬于低含硫、輕質(zhì)的常規(guī)原油。黃土塬地區(qū)自然條件及地勢對油區(qū)集輸系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)影響較大。布站方式、站址選擇、計量工藝、集輸工藝及管線走向受地形條件限制，因此黃土塬地區(qū)油田油氣集輸設(shè)計時需充分考慮該區(qū)域自然條件，做出比選[1]。

1、油氣集輸系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)選擇

1.1站址選擇及布站方式

（1）站址選擇：井場采用叢式井組的布局方式（每座井場2～3口油井），各井區(qū)根據(jù)油水井?dāng)?shù)量，結(jié)合油區(qū)地形地貌情況，井場盡量沿連續(xù)梁峁布置，避免將井場布置在山梁的最端部和孤立處。增壓站/轉(zhuǎn)油站盡量與井組合建，布置在井組的集輸半徑中心、地勢平坦，交通方便的地方，同時考慮充分利用地勢高差，將增壓站/轉(zhuǎn)油站盡量布置在地勢較低處，擴(kuò)大集油半徑，減少轉(zhuǎn)油站數(shù)量，降低投資。聯(lián)合站盡量布置在靠近交通主干道、地勢平坦、油區(qū)中心、交通方便的區(qū)域；

（2）布站方式：根據(jù)油區(qū)井位分布，結(jié)合集輸工藝、開發(fā)特點、油品物性、地形地貌等因素，兼顧近期與遠(yuǎn)期滾動開發(fā)，合理布站并充分考慮利用地勢高差，降低井口回壓，簡化集油工藝，降低投資。集輸系統(tǒng)采用以聯(lián)合站為中心，轉(zhuǎn)油脫水站為骨架，增壓站為補(bǔ)充的格局，以適應(yīng)油田自然地形特點和滿足滾動開發(fā)需要。采用“井組-聯(lián)合站”一級布站“井組－轉(zhuǎn)油脫水站－聯(lián)合站”二級布站和“井組－增壓站－轉(zhuǎn)油脫水站－聯(lián)合站”三級布站相結(jié)合的靈活布站方式。距離聯(lián)合站較近的油井直接進(jìn)聯(lián)合站處理；邊遠(yuǎn)井、低溫井或地勢較低井采用二級、三級布站方式；

1.2油井計量及集輸工藝

（1）油井計量方式：油田單井計量目前常用的方式有分離器計量工藝、多相流量計量、撬裝自動選井計量裝置以及功圖法在線量油等方式，結(jié)合油區(qū)地處黃土塬地貌，地形梁峁起伏交錯、溝壑縱橫，管理難度大等特點，本文重點對目前自動化程度較高的兩種單井計量方式：功圖法在線量油和撬裝自動選井計量技術(shù)進(jìn)行對比。

①功圖法在線量油技術(shù)：該技術(shù)是采油工程技術(shù)、測試技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的綜合系統(tǒng)，具有油井自動監(jiān)測和控制、實時數(shù)據(jù)采集、油井液量計量、油井工況診斷優(yōu)化等功能，計量誤差一般5-10%。功圖法遠(yuǎn)程在線計量技術(shù)將單井計量移至井口，改變傳統(tǒng)的單井計量模式，簡化井場集輸流程，取消計量站，減少占地面積，節(jié)省能耗，同時提高集輸系統(tǒng)的自動化與信息化管理水平，實現(xiàn)井場無人值守，便于人員的組織與管理。油井遠(yuǎn)程監(jiān)測計量系統(tǒng)原理如圖1.2-1所示。油井在線遠(yuǎn)傳計量系統(tǒng)主要包括油井功圖數(shù)據(jù)測試模塊、油井?dāng)?shù)據(jù)采集終端（RTU采集器）、油井?dāng)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)、應(yīng)用終端等部分。每口井安裝1套功圖測試模塊、RTU數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)傳輸可通過數(shù)傳電臺或CDMA、GPRS網(wǎng)絡(luò)或無限網(wǎng)橋和有線光纜傳輸?shù)确绞?，推薦采用無限網(wǎng)橋傳輸方式。井組安裝監(jiān)視探頭，在增壓站進(jìn)行監(jiān)視。移動物體進(jìn)入井場自動報警，可進(jìn)行語音警告，采油隊維保中心處置，實現(xiàn)無人值守。

圖1.2-1 油井遠(yuǎn)程監(jiān)測計量系統(tǒng)原理圖

②撬裝自動選井計量裝置計量技術(shù)：采出液自動選井計量裝置經(jīng)過濾器進(jìn)入油氣分離器，進(jìn)入雙管液氣分離，再進(jìn)行氣相分離，分離出的氣體經(jīng)集氣管，進(jìn)入氣體流量計，計量單井日產(chǎn)氣量，液體經(jīng)集液管進(jìn)入質(zhì)量流量計，計量出單井日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量及含水，最后氣液經(jīng)分管匯合進(jìn)入油氣外輸管道。自動選井計量工藝流程見圖1.2-2所示。每個井場安裝自動選井計量裝置一套。由于冬季該地區(qū)環(huán)境溫度低，為方便單井計量，自動選井計量裝置要求室內(nèi)溫度不低于10℃。

圖1.2-2 自動選井計量工藝流程圖

采用示功圖法計量技術(shù)自動化管理水平高，無須人工切換流程，井況在線連續(xù)監(jiān)控，能夠反映油井的運(yùn)行工況和趨勢，適應(yīng)性強(qiáng)。撬裝自動選井計量技術(shù)不適合分布零散井和出油管線采用串接、插輸?shù)牟捎途覍Νh(huán)境溫度有要求；根據(jù)對比并結(jié)合目前功圖法計量技術(shù)在多個油田實際應(yīng)用情況，單井計量推薦采用功圖法計量工藝，與撬裝自動選井計量裝置相比，單井節(jié)省投資近3萬元。

（2）集輸工藝：在對相似油田集輸工藝分析研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合油田現(xiàn)狀和國內(nèi)集輸工藝的發(fā)展情況，集輸工藝通常采用井組加熱/不加熱單管密閉混輸流程。利用多相流軟件對油區(qū)液量進(jìn)行了油氣混輸計算，模擬計算結(jié)果表明，油藏開采初期產(chǎn)量較大條件下，叢式井組（3口油井）不加熱集輸半徑約為4.5～5.1km；中期不加熱集輸半徑約為3～3.4km，；到后期液量減小后，不加熱集輸半徑僅為0.43～0.5km。根據(jù)單井計量推薦的示功圖計量工藝和集輸半徑計算分析結(jié)果，站外集輸工藝推薦采用單管密閉串接工藝，即井組/增壓站采用單管密閉混輸、串接工藝，所有井組初、中期采用不加熱集輸，后期產(chǎn)液量遞減至一定量，不能滿足熱力條件的遠(yuǎn)端井組/增壓站采用天然氣加熱、單管密閉混輸，定期清蠟。該工藝與計量站放射狀集輸管網(wǎng)布置方式相比，減少集輸管道長度，降低投資約20%[2]。

1.3集輸管線材質(zhì)及走向選擇

（1）管線材質(zhì)選擇：目前集輸管道使用較多的管材主要有鋼管、玻璃鋼管、鋼骨架聚乙烯塑料復(fù)合管及柔性復(fù)合管。鋼管（含保溫）投資最小，應(yīng)用最為成熟和廣泛；玻璃鋼管道（含保溫）投資最高，管道沿線環(huán)境地勢起伏大、濕陷性黃土，若使用玻璃鋼管線強(qiáng)度較低，易脆化、老化，抗沖擊能力差，管線易破損，施工與防護(hù)要求較高，并且集輸支干線分枝較多，管線開口較多，現(xiàn)場施工與維修難度大，質(zhì)量難以保證；目前連續(xù)增強(qiáng)塑料復(fù)合管DN50～DN80小管徑管線應(yīng)用的比較成熟；鋼骨架塑料復(fù)合管投資適中，具有一定的柔性、連接可靠，抗土壤沉降能力強(qiáng)，但管徑增大，承壓變小，應(yīng)用范圍受限。因此，考慮站場（叢式井場、增壓站、轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站）管道開口多，盡量統(tǒng)一管材，集輸管道推薦采用鋼管。

（2）線路走向：油區(qū)屬于黃土塬地貌，溝、梁、塬、峁縱橫交錯，地表起伏高差大（100～300m），當(dāng)?shù)丨h(huán)境比較脆弱，為避免集輸管道施工過程及生產(chǎn)運(yùn)行中破壞環(huán)境，造成水土流失，對山區(qū)管道（集輸管道、注水管道等）考慮沿線加固、防護(hù)與水土保護(hù)。區(qū)塊集輸干線穿越某河流，根據(jù)現(xiàn)場踏勘及結(jié)合本地地質(zhì)情況，針對河流及支流季節(jié)性河流，穿越位置選擇在河道穩(wěn)定不易變遷、河床平坦、兩岸岸坡較緩、地質(zhì)條件較好的河段，采用施工工程量小、施工容易、工期短、投資少、便于維護(hù)管理等優(yōu)點的圍堰導(dǎo)流、大開挖穿越方式。

1.4標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計

叢式井場及增壓站按照加熱、不加熱分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。各轉(zhuǎn)油站及聯(lián)合站根據(jù)來液量、來液溫度等不同，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計有一定難度，考慮根據(jù)功能進(jìn)行分區(qū)，形成相應(yīng)的模塊。轉(zhuǎn)油站分為進(jìn)站閥組模塊、加熱模塊、脫水模塊、原油增壓模塊、天然氣增壓模塊等五個模塊。聯(lián)合站分為進(jìn)站閥組模塊、加熱模塊、脫水模塊、罐區(qū)模塊、原油穩(wěn)定模塊、裝卸車模塊等七個模塊。采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計站場是的工藝簡單、安全可靠，便于采購及施工安裝，縮短施工周期，同時提高站場的撬裝化、模塊化程度。

2、結(jié)論及建議

通過對黃土塬地區(qū)油田集輸技術(shù)進(jìn)行對比，對黃土塬地區(qū)后續(xù)集輸?shù)牟捎锰岢鲆韵陆ㄗh：①充分利用地勢高差合理布站，采用采用一級/二級/三級靈活的布站方式，降低井口回壓，簡化集油工藝。②盡量采用井站合建、設(shè)備簡短撬裝、站場標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計等方式，縮短建設(shè)周期、方便生產(chǎn)管理、降低工程投資；③單井計量采用遠(yuǎn)程在線計量、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)，實現(xiàn)井場無人值守。④油氣集輸采用單管串接密閉混輸工藝，縮短管線長度、降低投資、減少能耗。

參考文獻(xiàn)

[1] 田景隆. 西峰油田油氣混輸技術(shù)應(yīng)用情況及分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011,24:57-58.

[2] 江奇?zhèn)d，金光彬. 集輸系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整方案[J].油氣田地面工程，2010,29（11）:39-40.

[3] 郭剛，夏政，張小龍，王榮敏. 長慶油田油氣混輸工藝研究與應(yīng)用[J]. 石油工程建設(shè)，2013,39（3）：59-62.

作者簡介：黃慧（1986-），女，河南商丘人，助理工程師，2009年畢業(yè)于重慶科技學(xué)院，現(xiàn)從事油氣集輸設(shè)計工作。