油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法分析

趙海麗 高振國 楊彩霞

摘 要：文章以油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法分析為研究對(duì)象，首先對(duì)油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)存在的問題進(jìn)行了探討分析，隨后從多個(gè)角度，提出了一些具體的油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：油氣集輸系統(tǒng)；生產(chǎn)運(yùn)行方案；優(yōu)化方法

前言：

油氣集輸系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中，受生產(chǎn)技術(shù)的改良或設(shè)備的老舊等因素影響，導(dǎo)致系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行安全穩(wěn)定性下降，因此有必要對(duì)油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法進(jìn)行探討分析，對(duì)于推動(dòng)石油產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展具有重要的意義。

一、油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)存在的問題

當(dāng)下油氣集輸系統(tǒng)中主要存在以下問題，一是能耗較大，在技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要消耗大量能源，特別是在進(jìn)行油水處理過程中，存在能源消耗大于能源需求問題，不利于油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)效益提升。

二是計(jì)量不夠清晰明確，在實(shí)際進(jìn)行油氣計(jì)量過程中，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際計(jì)量較為混亂，不夠明確清晰，同時(shí)在遇到一些特殊情況，需要單獨(dú)進(jìn)行油氣計(jì)量，如此一來，不僅不利于生產(chǎn)效率提升，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致能耗增加。

三是油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行不夠安全。油氣集輸系統(tǒng)實(shí)際非常復(fù)雜，涉及的設(shè)備種類較多，生產(chǎn)工藝也十分豐富，需要做好必要的維護(hù)才能保障整體系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，然而實(shí)際上，部分單位缺乏責(zé)任意識(shí)，沒有將維護(hù)工作落實(shí)到位，從而導(dǎo)致油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

二、油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化方法分析

（一）以能耗最小為目標(biāo)建立原油集輸系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化模型

結(jié)合實(shí)際原油集輸管網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)能量平衡與節(jié)點(diǎn)流量平衡原理，以以能耗最小為目標(biāo)，建立原油集輸系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化是數(shù)學(xué)模型，并通過該模型，計(jì)算原油集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行溫降、壓降等情況，并結(jié)合實(shí)際計(jì)算結(jié)果來對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行工況好壞進(jìn)行判斷，從而更加有助于對(duì)原油集輸系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，最終達(dá)到降低系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行能耗的目的。比如針對(duì)原油集輸管網(wǎng)向外界散能量，將其折合成能耗費(fèi)作為目標(biāo)函數(shù)，可以建立如下最優(yōu)模型 ，其中單位能耗費(fèi)用用 表示，單位熱力費(fèi)用用 表示，單位動(dòng)力費(fèi)用用 表示，單位均為元/h。而在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，熱力主要時(shí)介質(zhì)沿著管線輸送時(shí)散失，這里的介質(zhì)具體指的是滲入的水與油井產(chǎn)出液體，因此熱力費(fèi)用可以用下式進(jìn)行計(jì)算：

（1）

在（1）式中，水量質(zhì)量流量用 表示，單位：kg/s；水比熱容用C表示，單位：J /（kg·℃），摻水起點(diǎn)溫度與中轉(zhuǎn)展分離水溫度差值用 表示，單位：℃；加熱爐效率用 表示，取值85%；天然氣發(fā)熱值用 表示，單位：kJ/m3，本次取值為3600kJ/m3；天然氣價(jià)格用 表示，單位：元/m3。

在計(jì)算動(dòng)力費(fèi)用時(shí)，主要是指流動(dòng)介質(zhì)在管道內(nèi)的壓力損失，因此可以按照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

（2）

在（2）式中，水量質(zhì)量流量用 表示，單位：kg/s；所選泵揚(yáng)程用 表示，單位：m；重力加速度用 表示，單位：N/kg；電價(jià)用 表示，單位：元/kW·h；所用泵效率用 表示，取值為75；電機(jī)效率用 表示，取值為0.95。通過運(yùn)用上述模型與公式，即可計(jì)算出最小能源消耗，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

（二）加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)改造

架起那個(gè)油氣技術(shù)系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化。具體可從三方面著手，一是做好脫水系統(tǒng)改造，優(yōu)化改造的主要目的是將脫水與放水功能結(jié)合在一起，通過加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行效率的監(jiān)控，保障脫水功能能夠始終穩(wěn)定順利發(fā)揮。若脫水系統(tǒng)已老化，可以對(duì)脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造優(yōu)化，使其成為一個(gè)放水站。如果脫水系統(tǒng)能夠勉強(qiáng)運(yùn)行，可以適當(dāng)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理。二是進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)過渡集油系統(tǒng)的改造，在改造過程中，需要重新規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增大原油井集油半徑，升級(jí)站點(diǎn)，使其從三級(jí)變?yōu)槎?jí)，可有效降低運(yùn)行成本，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。三是做好安全管理措施改進(jìn)，油氣生產(chǎn)單位應(yīng)圍繞集輸系統(tǒng)，通過組建項(xiàng)目儲(chǔ)備庫，不僅有助于系統(tǒng)運(yùn)行生產(chǎn)效率提升，也能夠有效保護(hù)生產(chǎn)安全。另一方面，針對(duì)原本的油氣系統(tǒng)，需要簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，消除冗余設(shè)計(jì)，可有效減少系統(tǒng)生產(chǎn) 運(yùn)行安全隱患。最后，針對(duì)集輸系統(tǒng)運(yùn)行，還應(yīng)加強(qiáng)日常維護(hù)與管理，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，促使運(yùn)行成本得到有效的降低，更好的延長設(shè)備的使用壽命；此外，油氣生產(chǎn)單位自身還用加強(qiáng)統(tǒng)一管理，全面分析當(dāng)下系統(tǒng)運(yùn)行存在的安全隱患問題，落實(shí)好維日常維護(hù)，加強(qiáng)維護(hù)資金投入，保證修維護(hù)費(fèi)用?？顚Ｓ?，更好的實(shí)現(xiàn)油氣安全生產(chǎn)。

（三）引入先進(jìn)的技術(shù)

在油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行方案優(yōu)化過程中，還可以引入先進(jìn)的技術(shù)，例如信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，推動(dòng)油氣集輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，通過在信息技術(shù)的幫助下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，從而及時(shí)為觀眾人員提供相關(guān)信息。此外，信息技術(shù)還能夠有效改進(jìn)計(jì)量系統(tǒng)，統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高效加熱和變頻控制，更好的監(jiān)測(cè)管線、用電、加熱爐、油氣自動(dòng)分離器等設(shè)備運(yùn)行，可有效提升系統(tǒng)運(yùn)行的整體穩(wěn)定性與工作效率。又如還可以油水泵變頻技術(shù)，一般來說，在石油經(jīng)過一段時(shí)間開采后，油氣的含水量比例會(huì)隨著時(shí)間的推移逐漸上升，因此增加了原油處理難度，機(jī)泵數(shù)量增加的同時(shí)，相關(guān)能耗也會(huì)逐漸加大，因此為有效實(shí)現(xiàn)能耗節(jié)約，可以在泵機(jī)中引入變頻技術(shù)，在提升泵機(jī)工作效率的同時(shí)，還能夠有效降低能耗，推動(dòng)油氣集輸生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)行。

總結(jié)：

綜上所述，油田企業(yè)在對(duì)油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化過程中，首先應(yīng)明確當(dāng)下系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行存在哪些問題，隨后結(jié)合相關(guān)的問題，從多個(gè)角度進(jìn)行考慮，尋求多種優(yōu)化方法，例如從計(jì)算角度，做好模型優(yōu)化，從生產(chǎn)角度，做好各種技術(shù)管理優(yōu)化等，從而有效解決問題，實(shí)現(xiàn)石油安全我穩(wěn)定生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 喬宏宇. 關(guān)于油氣集輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行性分析[J]. 化工管理，2017（24）：111-111.

作者簡介：趙海麗，女，（1975.7.23），在大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠從事集輸工作。