油田集輸系統(tǒng)原油損耗規(guī)律研究

李哲，饒洪波，楊豐銘，魏立新

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油田集輸系統(tǒng)原油損耗規(guī)律研究

李哲1，饒洪波2，楊豐銘2，魏立新1

（1. 東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318； 2. 遼河油田興隆臺采油廠，遼寧盤錦124000）

在油氣集輸、罐間輸轉(zhuǎn)、油罐車及鐵路罐車等油品流通的多個環(huán)節(jié)存在原油損耗，原油損耗不僅降低油田經(jīng)濟(jì)效益，且污染環(huán)境。為了確定油田集輸系統(tǒng)原油損耗的影響因素和損耗規(guī)律，針對遼河油田作業(yè)二區(qū)原油集輸系統(tǒng)進(jìn)行測試，分析了原油損耗規(guī)律。測試結(jié)果表明該區(qū)塊原油集輸系統(tǒng)原油損耗率為0.355%，全年損失原油1 716 t，井場原油損耗所占比例為76.34%，說明井口罐原油損耗受各因素影響最大，因此改造進(jìn)罐井集輸工藝可以有效降低該集輸系統(tǒng)原油損耗。

原油損耗；損耗規(guī)律；影響因素；損耗構(gòu)成；集輸系統(tǒng)

油田生產(chǎn)過程中，由于油品蒸發(fā)等原因，在油氣集輸、罐間輸轉(zhuǎn)、油槽車及鐵路罐車等油品流通的多個環(huán)節(jié)存在原油損耗[1]。原油損耗既污染站內(nèi)環(huán)境，又增加了地面發(fā)生火災(zāi)的危險性，且其損耗量小，易被計量誤差所掩蓋[2]，因而不易引起人們的注意。但是，調(diào)查資料表明[3]，集輸過程中原油損耗的累積量是十分驚人的。對集輸系統(tǒng)原油損耗規(guī)律進(jìn)行研究，提出有針對性的技術(shù)改造措施，對于降低原油損耗，提高油田經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。本文針對遼河油田作業(yè)二區(qū)原油集輸系統(tǒng)進(jìn)行測試，確定了原油損耗構(gòu)成，分析了該區(qū)塊集輸系統(tǒng)原油損耗規(guī)律。

1 集輸工藝流程

遼河油田作業(yè)二區(qū)集輸系統(tǒng)以單管加熱集輸為主，油井進(jìn)罐生產(chǎn)、罐車?yán)\(yùn)集輸為輔。原油集輸工藝流程如圖1所示：

圖1 作業(yè)二區(qū)原油集輸工藝流程框圖

該區(qū)塊中大多數(shù)油井采用密閉混輸，產(chǎn)液經(jīng)計量站計量分離后由轉(zhuǎn)油站輸送到聯(lián)合站，進(jìn)行集中處理。部分油井由于集輸半徑較大或產(chǎn)量較低，采用進(jìn)罐生產(chǎn)。由圖1可知，原油損耗環(huán)節(jié)主要包括井口罐，轉(zhuǎn)油站內(nèi)卸油臺、儲油罐，聯(lián)合站內(nèi)儲油罐、卸油臺和污水處理站。

2 原油損耗計算方法及測試參數(shù)[4]

2.1 原油損耗率計算公式

式中：o—原油損耗率，%；

oi—測試系統(tǒng)原油輸入總質(zhì)量，106g；

om—原油損耗總質(zhì)量，106g。

2.2 原油損耗總質(zhì)量計算公式

式中：os—污泥含油量，106g；

x—呼出混合氣標(biāo)準(zhǔn)體積，m3;

x—呼出混合氣含油量，g/m3。

2.3 各類儲罐呼出混合氣標(biāo)準(zhǔn)體積計算公式

式中：ne—各類儲罐呼出氣標(biāo)準(zhǔn)體積，m3；

—罐類敞口面積，m2；

—罐口呼出混合氣體流速，m/s；

s—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，s=273.15 K；

i—實測狀態(tài)下混合氣溫度，K；

i—測試地點(diǎn)實測絕對大氣壓，MPa；

s—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，s=0.101 3 MPa；

—測試持續(xù)時間，s。

2.4 原油損耗測試參數(shù)

根據(jù)原油損耗計算方法和集輸工藝流程，原油損耗各環(huán)節(jié)測試參數(shù)包括：各類儲罐的規(guī)格，周轉(zhuǎn)油量，罐口呼出氣組分、密度、溫度和呼出氣速度，罐口處的絕對大氣壓及井口罐拉油頻次和產(chǎn)油量。

3 原油損耗測試結(jié)果

3.1 井口測試結(jié)果

該集輸系統(tǒng)共有油井413口，其中339口油井無放空，屬于密閉輸送，無原油損耗，74口油井因產(chǎn)量較低或集輸半徑較大，采用進(jìn)罐生產(chǎn)，存在一定的呼吸損耗。針對進(jìn)罐生產(chǎn)油井，分別于夏季和冬季進(jìn)行測試，部分測試結(jié)果見表1。對測試結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)了油井產(chǎn)油量與原油損耗量和損耗率的關(guān)系，見圖2和圖3。

表1 部分進(jìn)罐井呼吸氣組分含量及測試參數(shù)（冬季）

圖2 產(chǎn)油量與損耗量之間的關(guān)系

由圖2和圖3可知：

（1） 產(chǎn)油量越高，原油損耗量越大

產(chǎn)油量越高，原油損耗量越大。其原因在于：產(chǎn)油量越高，罐車?yán)\(yùn)次數(shù)越多，致使井口罐罐內(nèi)液位頻繁上下波動，大呼吸損耗更為劇烈，所以原油損耗量越大[5]。

圖3 產(chǎn)油量與損耗率之間的關(guān)系

（2）夏季原油損耗量普遍高于冬季

夏季氣溫較高，油品與外界環(huán)境溫差較小，散失熱量小。此外，油罐吸收太陽輻射熱，致使油品溫度升高。由以上兩方面原因可知夏季油品溫度高于冬季。油品溫度越高，分子的平均平動動能越大，比容越大，分子間的距離越大，引力越小，為克服分子引力做功所需的能量越少。因此，溫度越高，蒸發(fā)速度越快，原油損耗越大。

（3）產(chǎn)油量越低，損耗率越高

產(chǎn)油量越低，損耗率越高。產(chǎn)油量越低，單位質(zhì)量原油靜止儲存時間越長，由晝夜溫差引起的小呼吸損耗越大，所以單位原油損耗量（原油損耗量與產(chǎn)油量之比）越大，即損耗率越高。

3.2 轉(zhuǎn)油站測試結(jié)果

該集輸系統(tǒng)共有9座轉(zhuǎn)油站，其中4座轉(zhuǎn)油站因無儲油罐，不產(chǎn)生原油損耗。對產(chǎn)生原油損耗的5座轉(zhuǎn)油站進(jìn)行測試，興五轉(zhuǎn)油站冬季測試結(jié)果見表2，5座轉(zhuǎn)油站原油損耗量與周轉(zhuǎn)油量之間的關(guān)系見圖4和圖5。

表2 興5轉(zhuǎn)呼吸氣組分含量及測試參數(shù)（冬季）

圖4 轉(zhuǎn)油站周轉(zhuǎn)油量、原油損耗量（夏季）

圖5 轉(zhuǎn)油站周轉(zhuǎn)油量、原油損耗量（冬季）

由圖4和圖5可知：

（1）周轉(zhuǎn)油量越大，原油損耗量越大[6]

轉(zhuǎn)油站周轉(zhuǎn)油量越大，儲油罐內(nèi)液面波動越頻繁。收發(fā)油過程中罐內(nèi)液位上下波動，罐內(nèi)壓力升高和降低導(dǎo)致罐內(nèi)含油混合氣從機(jī)械呼吸閥及量油孔逸出罐外，造成損耗。

（2）夏季原油損耗量普遍高于冬季

轉(zhuǎn)油站夏季原油損耗總質(zhì)量為535.79 kg/d，冬季原油損耗總質(zhì)量為503.42 kg/d。夏季原油損耗量高于冬季的原因與井口罐相同。

3.3 聯(lián)合站測試結(jié)果

聯(lián)合站共有儲油罐6個、卸油臺1座、污水處理站1座。對大罐呼出氣樣、卸油臺6個車次的呼吸氣樣及污水處理站出水口水樣進(jìn)行取樣測試。聯(lián)合站大罐冬季測試結(jié)果見表3，各損耗環(huán)節(jié)原油損耗所占比例及原油損耗量見表4。

由表4可知：

①大罐和卸油臺處的原油損耗與季節(jié)（環(huán)境溫度）有直接關(guān)系，夏季原油損耗量均大于冬季。其原因與進(jìn)口罐和轉(zhuǎn)油站儲油罐相同。

②在三個損耗環(huán)節(jié)中，大罐呼出氣原油損耗所占比例最大，遠(yuǎn)大于卸油臺原油損耗量，主要是由于大罐內(nèi)的原油儲存量遠(yuǎn)大于卸油臺所致。

③污水帶油損耗隨含油量的減少而降低。含油量越少，說明污水處理站的處理效果越好。由于興二聯(lián)污水中含油均達(dá)到國家指標(biāo)（小于5 mg/L），從而導(dǎo)致了污水帶油損耗最小。

3.4 集輸系統(tǒng)原油損耗分析

集輸系統(tǒng)原油損耗率由損耗量與產(chǎn)油量或周轉(zhuǎn)油量計算得到[4]，由計算結(jié)果可知該集輸系統(tǒng)冬季原油損耗率為0.326%，夏季原油損耗率為0.384%，全年損耗率為0.355%。該區(qū)塊集輸系統(tǒng)年產(chǎn)原油48.34萬t，損失原油1 716 t。其中，聯(lián)合站大罐和卸油臺損失原油173.9 t，轉(zhuǎn)油站大罐和雙六站卸油臺損失原油192.3 t，井口罐呼吸損失原油1 349.8 t，各損耗環(huán)節(jié)原油損耗占該區(qū)塊集輸系統(tǒng)全年原油總損耗的比例如圖6所示。

表3 興二聯(lián)大罐呼吸氣組分含量及測試參數(shù)（冬季）

表4 聯(lián)合站原油損耗分布

由圖6可知，井口原油損耗是該區(qū)塊原油損耗主要環(huán)節(jié)。為降低井口原油損耗，針對進(jìn)罐生產(chǎn)油井可以采取以下改造措施：罐車?yán)途缒軡M足集輸要求，應(yīng)采取進(jìn)管線集輸或與其他高產(chǎn)井串接，若不能滿足集輸要求，可將分布比較集中的數(shù)口低產(chǎn)井串接后與集輸管線聯(lián)接。

圖6 該區(qū)塊集輸系統(tǒng)原油損耗構(gòu)成

4 結(jié)論

（1）分析了該區(qū)塊原油集輸工藝流程，確定了該集輸系統(tǒng)發(fā)生原油損耗的集輸環(huán)節(jié)，結(jié)合原油損耗計算方法[4]，制定了各集輸環(huán)節(jié)原油損耗測試參數(shù)。

（2）分析了該區(qū)塊原油集輸系統(tǒng)原油損耗規(guī)律，結(jié)果表明溫度越高，周轉(zhuǎn)油量越大，產(chǎn)油量越高，原油損耗量越大。

（3）作業(yè)二區(qū)原油集輸系統(tǒng)全年損耗率為0.355%，損失原油1 716 t，其中井口原油損耗占全年總損耗的76.34%，因此對進(jìn)罐生產(chǎn)油井集輸工藝進(jìn)行改造，可以顯著降低該區(qū)塊原油損耗量。

［1］姜波. 原油裝車蒸發(fā)損耗狀況及防治技術(shù)研究[D].大慶石油學(xué)院，2008.

［2］呂世銘，張志宏，徐陽. 大慶薩南油田原油損耗測試技術(shù)[J]. 油田地面工程，992(04)：17-21+3-4.

［3］郭光臣，董文蘭，張志廉. 油庫設(shè)計與管理[M]. 北京：石油大學(xué)出版社，1991.

［4］中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T《油田原油損耗測試方法》[S].

［5］賈瑋. 原油儲罐呼吸損耗研究[D]. 西安石油大學(xué)，2014.

［6］王劍梅，卜文平，張勁軍. 管輸原油損耗原因與改進(jìn)措施[J]. 油氣儲運(yùn)，2006(06)：41-43+66.

Study on Crude Oil Loss Laws of Gathering and Transportation System of Oil Field

1，2，2，1

（1. School of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University ,Heilongjiang Daqing 163318, China；2. Liaohe Oilfield Company Xinglongtai Oil Production Plant, Liaoning Panjin 124000, China）

There is crude oil loss in oil-gas gathering and transportation, transform among tanks, tankers and rail tankers and so on. The crude oil loss not only can reduce economic efficiency, but also can cause environmental pollution. To determine factors and laws about crude oil loss of gathering and transportation system, the gathering and transportation system of the second operation block in Liaohe oilfield was tested, and the laws of crude oil loss were analyzed. Test results show that the crude oil loss rate of gathering and transportation system of the block is 0.355%, the annual crude oil loss is 1 716 tons. The crude oil loss of well site accounts for 76.34%, which indicates that crude oil loss of the tanks of wellhead can be greatly affected by many factors. Therefore improving the gathering and transportation process of wells into the tank can reduce the loss of crude oil gathering and transportation system effectively.

crude oil loss; laws; factors; loss constitution; gathering and transportation system

TE 85

A

1671-0460（2016）07-1579-04

中國石油科技創(chuàng)新基金項目（2014D-5006-0607），項目名稱：嚴(yán)寒地區(qū)高含蠟原油儲存工藝方案優(yōu)化技術(shù)研究。

2016-01-21

李哲（1989-），男，遼寧錦州人，現(xiàn)就讀于東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院油氣儲運(yùn)系。Email：lx_zdhaen@163.com。