地面集輸系統(tǒng)防凍技術(shù)探索

郇 宇

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田第八采油廠，陜西西安 710018）

我國(guó)油田開發(fā)持續(xù)推進(jìn)，促使油田逐漸進(jìn)入特高含水期，產(chǎn)油量和產(chǎn)氣量不斷減少，采用液含水量的增加，也為冬季北方地區(qū)油田開發(fā)帶來較大阻礙，對(duì)于油田整體效益也造成了嚴(yán)重影響。因此，要求在產(chǎn)能建設(shè)時(shí)針對(duì)氣田集輸系統(tǒng)防凍工藝選擇，必須要綜合考慮相關(guān)要素才能最大程度保證地面集輸系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 地面集輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介

油田地面集輸系統(tǒng)，主要包括處理站、接轉(zhuǎn)站、計(jì)量站和油井，出油產(chǎn)物經(jīng)過集輸管道，可以直接輸送至計(jì)量站，油井的出油產(chǎn)物通過計(jì)量站的計(jì)量，再由集油管路輸送至接轉(zhuǎn)站，然后經(jīng)過集中的脫水與穩(wěn)定，就可以作為原油，進(jìn)行外運(yùn)、輸送與出售[1]。

隨著我國(guó)不斷出現(xiàn)新油田，地面的集輸管網(wǎng)、接轉(zhuǎn)站以及分離、計(jì)量裝置、脫水及儲(chǔ)存技術(shù)均開始不斷發(fā)展。自二十世紀(jì)七十年代以來，地面集輸系統(tǒng)不斷完善，加熱技術(shù)、油罐烴蒸汽回收等技術(shù)開始在地面集輸系統(tǒng)防凍研究中應(yīng)用，此外，油田的穩(wěn)定技術(shù)、油田氣處理技術(shù)和外輸油氣計(jì)量等技術(shù)也開始不斷發(fā)展[2]。

整個(gè)地面集輸系統(tǒng)在油井出油過程中意義重大，地面系統(tǒng)由于油田產(chǎn)業(yè)以及油田產(chǎn)油率等不斷發(fā)生改變，促使其地面系統(tǒng)往往出現(xiàn)站場(chǎng)負(fù)荷不足、規(guī)模不足、效率不足等問題，油田集輸系統(tǒng)腐蝕問題、冷凍問題等均十分突出，影響系統(tǒng)安全高效運(yùn)行，因此，必須重視地面集輸系統(tǒng)防凍工作，才能保證油氣集輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定、高效。

2 地面集輸系統(tǒng)防凍必要性

地面集輸系統(tǒng)一般采用的技術(shù)為將合格出油產(chǎn)物，通過運(yùn)輸至集氣總站，分離出凝析油，經(jīng)穩(wěn)定后裝車外運(yùn)，分理處的污水則外運(yùn)，進(jìn)行處理。

各井區(qū)的單井流體溫度與集氣干線輸送溫度均接近于水合物形成的溫度，如果不采取必要措施，降低溫度，則極有可能使其形成水合物，最終影響集輸干管的運(yùn)行，降低地面集輸系統(tǒng)的效率。

此外，集輸系統(tǒng)管路必須要采取一定的防凍措施，也基于集輸管線自身的熱力田間，如今，我國(guó)多數(shù)油田生產(chǎn)的原油均具有高黏度、高凝固點(diǎn)以及高蠟量的特點(diǎn)，一旦防凍措施未做的到位，就容易使油氣在集輸過程中，出現(xiàn)氣、水、油凝結(jié)的情況，不僅會(huì)使油氣的黏度增高，且難以保證輸送的安全。

集氣管線如果不重視防凍工作，極容易使運(yùn)輸管道在冬季出現(xiàn)阻塞，進(jìn)而影響油氣的運(yùn)輸，給油氣運(yùn)輸企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)效益上的損失，因此必須要重視地面集輸系統(tǒng)的防凍工作。

3 常見防凍技術(shù)工藝研究

當(dāng)下，為避免內(nèi)部集輸系統(tǒng)出現(xiàn)水合物，常采取的防凍政策為注醇和加熱兩種方式，此兩種工藝在作用機(jī)理上不同，起到的防凍效果也有所差異，因此，其往往適用于不同條件下的地面集輸系統(tǒng)防凍工作。

注醇方案主要是將醇類有機(jī)化合物注入，甲醇作為一種有害氣體，不僅對(duì)人體傷害巨大，使用造價(jià)與數(shù)量也遠(yuǎn)超乙二醇，且若原油處理廠采取甲醇作為投加有機(jī)物，則必須要另設(shè)置一整套完整的回收系統(tǒng)，對(duì)甲醇?xì)怏w進(jìn)行回收與處理，才能保證工藝的安全性，因此在實(shí)際原油地面集輸系統(tǒng)防凍工藝選擇時(shí)，乙二醇是更好的選擇。而針對(duì)于加熱方法，在實(shí)踐中，一般被分為電加熱與真空加熱爐加熱，電加熱需要耗費(fèi)電能，造價(jià)較高，因此，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，采用電加熱的應(yīng)用較為罕見，一般加熱主要以真空加熱爐加熱的方式為主。因此，在考慮防凍工藝方案時(shí)，主要針對(duì)的是注入乙二醇與采用真空加熱爐兩種工藝方式的研究。

3.1 注醇法

注入乙二醇是在集氣站與井場(chǎng)，將乙二醇注入，可以避免水合物的形成，達(dá)到防凍的目的，是一種常見的地面集輸系統(tǒng)防凍方法。而在天然氣的處理廠，可以直接完成對(duì)乙二醇液體的混合再生，在工業(yè)生產(chǎn)流程中進(jìn)行再生回用。注醇方案一般需要考慮回收裝置布置以及注醇量控制的問題，液量太大，會(huì)使防凍成本大幅上升，且前期投資的成本相較真空加熱爐加熱法高，且如果夾帶烴液，或者鹵素離子以及雜質(zhì)，會(huì)直接影響到乙二醇的品質(zhì)，進(jìn)而影響到防凍效率。且注醇法需要考慮氣液分離問題，凝析油凝固問題的出現(xiàn)同樣會(huì)影響到注醇法的效率。

3.2 真空加熱爐加熱法

加熱法是當(dāng)下實(shí)踐中，油田集輸系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的防凍方式，其液相不需要添加防凍劑，不會(huì)存在雜質(zhì)影響防凍效果的問題，且其熱量還可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)回收利用，防止水化物的形成的同時(shí)避免凝析油凝固的問題，且其一次性投資成本要遠(yuǎn)低于注醇法，但是其單井工藝流程要相對(duì)復(fù)雜，且還需要額外敷設(shè)燃料氣管網(wǎng)，日常的維護(hù)需要一定人力成本，且還需要重視加熱設(shè)備的日常維修問題，防止其出現(xiàn)腐蝕，進(jìn)而影響地面集輸系統(tǒng)的防凍，造成管道的阻塞。此外，因?yàn)檎婵占訜釥t長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)使其周圍運(yùn)行環(huán)境溫度一直處于超高溫狀態(tài)，因此，處理廠還必須要在真空加熱爐工作時(shí)，考慮采取適當(dāng)降溫措施。

4 常規(guī)工藝比選

盡管真空加熱爐加熱法存在一定問題，但相較于乙二醇注入法，其優(yōu)勢(shì)也十分突出，一次性投資與日常的運(yùn)行費(fèi)用均遠(yuǎn)低于注醇法，且還能夠避免凝析油凝固等問題，雖然存在設(shè)備腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，但其相較于其他技術(shù)，仍是當(dāng)下氣田集輸系統(tǒng)防凍工藝的首要選擇。

真空加熱爐加熱法主要費(fèi)用產(chǎn)生于一次性設(shè)備的投入費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用，含加熱爐、調(diào)壓閥組以及管線在內(nèi)的一次性投資費(fèi)用約為注醇方案的二分之一，而運(yùn)行管理費(fèi)用，加熱法主要來源于燃?xì)夂馁M(fèi)量，而注醇方案的運(yùn)行費(fèi)用除包括燃?xì)夂馁M(fèi)量外，還包含乙二醇耗量，總費(fèi)用約為加熱法的1.5倍。

考慮到氣田生產(chǎn)前期集氣干線的產(chǎn)輸量相比于后期較小，集氣管線采取保溫措施，流體的溫度降低會(huì)更為明顯，加熱爐就必須要增大功率，燃?xì)獾南牧烤蜁?huì)大幅提升，不符合經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能型原則，還會(huì)降低企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，采集氣集管線應(yīng)該考慮在其表面層增加保溫層。

在進(jìn)行產(chǎn)能建設(shè)時(shí)，地面集輸系統(tǒng)的防凍工藝選擇還需要結(jié)合油田開采地理位置、技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性與安全性對(duì)比，并合理考慮綠色環(huán)保、防腐、防凍劑或熱量的重復(fù)利用以及對(duì)處理廠產(chǎn)生的影響以及其他操作等情況，同時(shí)合理考慮凝析油凝固和后期水合物形成問題，統(tǒng)籌權(quán)衡各要素，選擇最優(yōu)的防凍工藝。

5 地面集輸系統(tǒng)防凍管理

針對(duì)地面集輸系統(tǒng)防凍工藝的管理，同樣是保障地面集輸系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互利網(wǎng)結(jié)合，實(shí)時(shí)對(duì)龐大復(fù)雜的地面集輸系統(tǒng)進(jìn)行管理，如果干線出現(xiàn)冬季堵塞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，便可以通過檢測(cè)氣田調(diào)產(chǎn)后溫度變化，預(yù)測(cè)地面集輸系統(tǒng)的防凍工藝運(yùn)行情況，進(jìn)而提升地面集輸系統(tǒng)防凍管理效率，最終提升氣田綜合競(jìng)爭(zhēng)力以及整體效益。

6 結(jié)束語

地面集輸系統(tǒng)作為油氣輸送的重要核心，對(duì)于油田開采、收集以及輸送、銷售意義深遠(yuǎn)，但是，在油田投入生產(chǎn)初期，井區(qū)部分單井的流體溫度和集氣干線輸送溫度低于水合物形成溫度，最終形成水合物，影響油氣運(yùn)輸，因此，必須要防止此種情況的發(fā)生。本文研究了兩種常規(guī)的地面集輸系統(tǒng)的防凍工藝，并從其特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及經(jīng)濟(jì)效益、安全等角度綜合分析了二者的區(qū)別，望給予從業(yè)者以借鑒。