某油田集輸系統(tǒng)節(jié)氣形勢及對策

孫曉紅（大慶油田有限責(zé)任公司第五采油廠）

1 概述

截至2020年底，某地區(qū)某采油廠建有計量間、轉(zhuǎn)油站、脫水站等共400余座，油井7 000余口。隨著油田開發(fā)的不斷深入，地面井、間、站等基礎(chǔ)設(shè)施的增加，天然氣消耗猛增。統(tǒng)計2010—2020年10年間耗氣情況，總耗氣量由5 10余萬方上升到1億方以上，上升93.08%；平均單井耗氣量由1.07×104m3上升到1.49×104m3，上升39.25%。根據(jù)近年耗氣情況，結(jié)合開發(fā)預(yù)測，預(yù)計至2025年總耗氣量將上升到14 644×104m3，噸液耗氣量將上升到3.01 m3/t。此外，返輸干氣量顯著增加的同時，部分轉(zhuǎn)油站缺氣嚴(yán)重，近二分之一轉(zhuǎn)油站產(chǎn)耗差為負(fù)，產(chǎn)耗不平衡矛盾凸顯。面臨油田自產(chǎn)氣整體不足的局面，如何整合現(xiàn)有技術(shù)及管理模式，進(jìn)一步降低天然氣消耗、減緩天然氣消耗增長幅度，成為當(dāng)前節(jié)氣管理發(fā)展的主要方向[1]。

2 面臨挑戰(zhàn)

2.1 聚驅(qū)規(guī)模擴(kuò)大，能耗上升幅度過大

隨著三次采油區(qū)塊陸續(xù)投產(chǎn)，聚驅(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，年均增加170口井，新增耗氣（600～900）×104m3。2010—2020年10年間，聚驅(qū)轉(zhuǎn)油站耗氣由112×104m3/a增加到2 283×104m3/a，占總生產(chǎn)耗氣比例24.60%。

2.2 污水處理困難，制約節(jié)氣措施實(shí)施

三次采油規(guī)模的增加導(dǎo)致水、聚驅(qū)采出水處理難度加大。為了提高污水處理效果，對來液溫度提出了較高的要求[2]，實(shí)施系統(tǒng)提溫，生產(chǎn)耗氣將進(jìn)一步增加。根據(jù)各污水站污水進(jìn)站溫度數(shù)據(jù)，水驅(qū)轉(zhuǎn)油站來液溫度若達(dá)到目標(biāo)污水站污水進(jìn)站溫度，轉(zhuǎn)油站外輸平均升溫1.6～4.2℃，增加天然氣消耗4.1×104m3/d，增加幅度26.2%，年增加耗氣量1 478×104m3。水驅(qū)來液溫度38℃按污水要求需增加耗氣量見表1。聚驅(qū)轉(zhuǎn)油放水站外輸平均升溫4.0～7.4℃，增加天然氣消耗3.7×104m3/d，增加幅度60.6%，年增加耗氣量1 341×104m3。水驅(qū)來液溫度42℃按污水要求需增加耗氣量見表1。

表1 水驅(qū)來液溫度38℃、42℃按污水要求需增加耗氣量Tab.1 Gas consumption to be increased according to sewage temperature requirements

2.3 開發(fā)形勢變化，影響低溫集油深入開展

轉(zhuǎn)油站轄井日趨多元化。某開發(fā)區(qū)所屬轉(zhuǎn)油站已有33座站實(shí)現(xiàn)低溫集油，其中18座站常溫集油；但隨著三次加密井、擴(kuò)邊、扶揚(yáng)油層開發(fā)等變化，轉(zhuǎn)油站轄井逐漸多元化。集油流程也以雙管流程為主轉(zhuǎn)變?yōu)殡p管、環(huán)狀并重的格局。單井差異大，轄井成倍增加，管理難度加大。

專業(yè)化管理模式與集輸工藝特點(diǎn)存在矛盾[3]。工藝上屬同一轉(zhuǎn)油站或轉(zhuǎn)油放水站的油井，歸屬多個小隊(duì)管理，在控?fù)剿〒剿俊剿疁囟龋?、控?zé)嵯吹确矫鎱f(xié)調(diào)難度大，制度落實(shí)不到位。

3 措施及效果

通過對集輸系統(tǒng)能耗情況統(tǒng)計見表2，集輸系統(tǒng)耗氣占總能耗的95.92%，耗電僅占4.08%；而轉(zhuǎn)油站2020年系統(tǒng)耗氣占集輸系統(tǒng)耗氣總量的90%左右。

表2 集輸系統(tǒng)能耗情況統(tǒng)計Tab.2 Statistics on energy consumption of gathering and transportation system

因此，集輸系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)以節(jié)氣為重點(diǎn)，主要環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)。由于摻水（熱洗）供熱、采暖及工藝伴熱是轉(zhuǎn)油站耗氣的主要方式，如何優(yōu)化摻水系統(tǒng)參數(shù)（主要為摻水量、摻水溫度）、采暖系統(tǒng)運(yùn)行是節(jié)能挖潛的關(guān)鍵。2021年，在加強(qiáng)集氣管理、提高產(chǎn)氣量的基礎(chǔ)上，鞏固現(xiàn)有節(jié)氣成果；在繼承“42231”過程管理[4]、“四控兩優(yōu)化”綜合管理等基礎(chǔ)上，開展節(jié)點(diǎn)管理[5]。在油井、計量間、轉(zhuǎn)油站、脫水站等集輸節(jié)點(diǎn)采取針對性措施，不斷降低生產(chǎn)耗氣。

3.1 油井停、控?fù)剿档途脫剿?/h3>

1）實(shí)施全年停摻水。對于產(chǎn)液量大于60 t/d、含水率大于80%的油井，采取全年停摻水。

2）實(shí)施季節(jié)停摻水。按照集油工藝差別、季節(jié)變化，分區(qū)塊、分階段逐步實(shí)施[6]，保證油井的安全生產(chǎn)。

3）“拐點(diǎn)法”控單井摻水量。對于產(chǎn)液量低于15 t/d或含水率高于75%的油井，利用“拐點(diǎn)法”控?fù)剿?/p>

4）加強(qiáng)停產(chǎn)井運(yùn)行管理。對作業(yè)井、常關(guān)井等“特殊井”加強(qiáng)日常管理，建立高回壓井檔案[7]，冬季控?fù)剿?，夏季停摻水?/p>

3.2 間、站區(qū)域停、控?fù)剿档拖到y(tǒng)用水量

1）油井摻低溫水或常溫水。漸次推進(jìn)轉(zhuǎn)油站停摻工作。按照先降溫、次停爐、再停泵的順序，逐漸開展轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)節(jié)氣工作[8-9]?？刂妻D(zhuǎn)油站出站摻水溫度，夏季不超過45℃，冬季不超過55℃，降低系統(tǒng)溫升。其中8座轉(zhuǎn)油站實(shí)施停爐常溫集油（2座轉(zhuǎn)油站實(shí)施停摻水運(yùn)行），運(yùn)行時長達(dá)到140天。

2）計量間停摻水。分階段實(shí)施：第一階段，每座水驅(qū)轉(zhuǎn)油站1～2個計量間實(shí)施停摻水，持續(xù)1個月；第二階段，密切觀察生產(chǎn)情況，有條件的轉(zhuǎn)油站增至3～4個；第三階段，實(shí)現(xiàn)全站停摻水。共18個計量間實(shí)現(xiàn)停摻水，最長停摻水136天，停摻水期間井口平均回壓上升0.17 MPa，回油溫度下降4.4℃。針對停摻水后回壓升高井所屬計量間，改成降摻水，深度控?fù)剿灿?7個計量間。

3）實(shí)施“低溫集油+高溫水輸”運(yùn)行模式。為緩解高溫保水質(zhì)、低溫降能耗的矛盾，優(yōu)化外輸升溫方式，將轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)“集油”、“輸油”分段考慮，采用“低溫集油+高溫外輸”的組合模式，充分挖掘“低溫集油”的節(jié)能潛力，摒棄“低溫外輸”的不利影響。

3.3 控制輔助用能，降低采暖耗氣量

1）控制計量（閥組）間采暖量。針對計量間采暖系統(tǒng)存在的供水量大、采暖水量不可計量、可控性差等問題，對計量間進(jìn)行“一水兩用”改造，累計完成300座計量（閥組）間。

2）控制轉(zhuǎn)油站、脫水站、獨(dú)立大型站采暖量。在已拆除254組暖氣片的基礎(chǔ)上，2020年進(jìn)一步加大排查力度，拆除或停用富余暖氣片245組。

3.4 優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行，提高系統(tǒng)效率

優(yōu)化加熱爐運(yùn)行臺數(shù)，提高加熱爐運(yùn)行負(fù)荷率，降低運(yùn)行數(shù)量；優(yōu)化加熱爐運(yùn)行參數(shù)，包括剩余空氣系數(shù)、煙囪溫度等，加大爐效測試與跟蹤，指導(dǎo)加熱爐運(yùn)行調(diào)整；嚴(yán)格執(zhí)行加熱爐清垢制度，加強(qiáng)化學(xué)除防垢的監(jiān)督檢查，保證按比例、連續(xù)加藥，高加熱爐效率。累計停爐89臺次，調(diào)整加熱爐23臺次，日常監(jiān)測與維護(hù)589臺次。

2021年全廠生產(chǎn)耗氣較去年降低440×104m3，噸油耗氣增幅明顯放緩，年減少天然氣消耗4 345×104m3，節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用2 440萬元。

4 試驗(yàn)研究

為進(jìn)一步確定高含水含蠟原油不加熱集輸邊界條件，指導(dǎo)低溫集油工作，應(yīng)用最新黏壁理論模型[10]，選取水驅(qū)9口、聚驅(qū)4口井，開展不加熱集油試驗(yàn)（表3），挖掘節(jié)氣潛力。水驅(qū)實(shí)現(xiàn)連續(xù)停摻50天以上3口、20天以上4口，回油溫度最低降至15℃，摻水量平均降低74.19%；聚驅(qū)實(shí)現(xiàn)連續(xù)停摻50天以上2口，回油溫度最低降至24℃，摻水量平均降低86.88%。

表3 集油試驗(yàn)主要參數(shù)統(tǒng)計Tab.3 Statisitics of main parameters of oil test

1）停摻水界限進(jìn)一步擴(kuò)大。本次試驗(yàn)打破了原來認(rèn)為的產(chǎn)液量15 t/d最低標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)表明最低產(chǎn)液量2 t/d也能實(shí)現(xiàn)停摻水運(yùn)行。

2）對回油溫度的認(rèn)識進(jìn)一步加深。最低回油溫度達(dá)到15℃，低于原油凝固點(diǎn)16℃，說明在高含水情況下，集油條件發(fā)生較有利變化。

3）對于集油控制參數(shù)的認(rèn)識進(jìn)一步明確。本次試驗(yàn)表明，回壓是集油的根本控制參數(shù)，回油溫度僅能作為參考量。

4）對于聚驅(qū)降溫集油有重要指導(dǎo)作用。例如，含聚質(zhì)量濃度分別為572、365 mg/L的油井，已實(shí)現(xiàn)連續(xù)停摻水50天以上，因此有必要擴(kuò)大試驗(yàn)規(guī)模對聚驅(qū)降溫集油進(jìn)行再認(rèn)識。

5 結(jié)論

集輸系統(tǒng)按照“少耗氣、多集氣、零損耗”的工作思路，采取“節(jié)點(diǎn)”管理措施，可擴(kuò)大低溫集輸實(shí)施規(guī)模。

1）以實(shí)事求是的態(tài)度看節(jié)氣工作。節(jié)氣措施必須經(jīng)得起現(xiàn)場考驗(yàn)，單井停摻水可以加大實(shí)施力度，擴(kuò)大實(shí)施范圍；計量間停摻水、轉(zhuǎn)油站停摻水要慎重，漸次開展較穩(wěn)妥。重點(diǎn)抓好控?fù)剿俊⒖負(fù)剿疁囟鹊缺憬萦行Т胧┑穆鋵?shí)，應(yīng)切實(shí)加大低溫集油、常溫集油實(shí)施力度，提高節(jié)氣效果。

2）節(jié)能意識的提高是節(jié)氣效果的重點(diǎn)保證?；鶎硬捎完?duì)隊(duì)長、采油礦主管領(lǐng)導(dǎo)重視，對節(jié)能工作的深入開展起到關(guān)鍵作用。

3）用發(fā)展的眼光看節(jié)氣工作。隨著對停摻水界限、回油溫度進(jìn)一步認(rèn)識，節(jié)氣工作還有進(jìn)一步挖潛的空間。