油田原油集輸工藝關(guān)鍵技術(shù)分析

＊黃寰宇

（新疆油田企業(yè)吉慶油田作業(yè)區(qū) 新疆 834000）

油田開(kāi)采作業(yè)中，原油集輸是重要環(huán)節(jié)，而決定原油集輸質(zhì)量的兩個(gè)因素是油氣的收集與傳輸，其次是后續(xù)作業(yè)中的提取工作。在此過(guò)程中，需要經(jīng)歷較多的步驟，因此對(duì)工藝標(biāo)準(zhǔn)有著極高的要求。另外，原油屬于易燃易爆物品，如果在運(yùn)輸中不加強(qiáng)技術(shù)措施，極易發(fā)生危險(xiǎn)。因此，石油開(kāi)采企業(yè)應(yīng)注重原油集輸工藝，重點(diǎn)關(guān)注原油集輸工藝的關(guān)鍵技術(shù)，保障工作安全與質(zhì)量。

1.原油輸送過(guò)程的現(xiàn)狀

分析原油可知，原油內(nèi)部含有較高的水分，并具有流動(dòng)性。在原油集輸作業(yè)中，實(shí)施密閉性集輸模式，為了達(dá)到密閉性的要求，在運(yùn)輸時(shí)采取降低運(yùn)輸溫度的措施。如果原油屬于含蠟較低的類型，直接采取單管集輸工藝，反之，在應(yīng)用單管集輸工藝的同時(shí)再運(yùn)用原油集輸?shù)墓に?，然后向原油?nèi)加入添加劑，達(dá)到降低黏度的目的，再應(yīng)用單管集輸工藝完成運(yùn)輸工作。由于我國(guó)綠色能源的政策要求，各領(lǐng)域都應(yīng)降低生產(chǎn)中的能耗，因此原油輸送過(guò)程的能耗問(wèn)題應(yīng)該得到重視，要通過(guò)有效的手段達(dá)到減少能耗的目標(biāo)。但是由于我國(guó)的原油脫水技術(shù)還處于不夠完善的狀態(tài)下，油田開(kāi)采而出的原油大多數(shù)為高含水原油，對(duì)輸送工作提出了更高的要求。需要原油集輸工藝針對(duì)含水量及流動(dòng)性改進(jìn)輸送工藝，從而保障運(yùn)輸質(zhì)量[1]。

2.油氣集輸技術(shù)分析

（1）原油脫水技術(shù)。原油脫水技術(shù)是油氣輸送工藝中特別重要的組成部分。原油脫水過(guò)程復(fù)雜，一般分為兩部分：第一部分采用大容量沉淀技術(shù)去除游離水，第二部分采用水平和垂直電極進(jìn)行電脫水。在大型儲(chǔ)罐中，由于油水密度的不同，油水通過(guò)重力和浮力進(jìn)行分離。分離后，煉油廠收集分離的原油，然后使用平面電極和縱向電極形成高壓電磁場(chǎng)。在電場(chǎng)力的作用下，快速實(shí)現(xiàn)冷凝和高效沉淀，不同類型的石油應(yīng)采用適當(dāng)?shù)膬艋椒āＴ兔芏炔钶^小，黏度大，傳統(tǒng)脫水工藝成本高，效果不好，經(jīng)過(guò)大容量和多次沉淀后，通過(guò)高溫加熱提高溫度，加快沉淀速度，有效提高原油分離效果[2]。

（2）原油集輸技術(shù)。當(dāng)前階段，目前更多的是對(duì)低位滲透的小斷塊油田進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)石油集輸技術(shù)進(jìn)行研究，能夠很好地減少在石油開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中對(duì)能源的消耗。在進(jìn)行石油集輸過(guò)程中，國(guó)家目前所采取的技術(shù)是對(duì)相應(yīng)的運(yùn)輸過(guò)程加以改善，具體來(lái)說(shuō)便是通過(guò)管網(wǎng)加以連通，以使石油的運(yùn)送效率加以提高，同時(shí)減少石油在運(yùn)送過(guò)程中所產(chǎn)生的損失。另外，在集輸?shù)倪^(guò)程中，對(duì)采油企業(yè)和原料生產(chǎn)企業(yè)采用并行式管理的方法，目的是把二者加以有效統(tǒng)一，促使原料的產(chǎn)出、利用與銷售呈統(tǒng)一態(tài)勢(shì)，這樣才能有效地提高原料生產(chǎn)企業(yè)的效益。在原油集輸工藝方面，對(duì)原油原油生產(chǎn)的方法加以有效應(yīng)用，這樣才能對(duì)常規(guī)原油生產(chǎn)方法做出改變，在運(yùn)輸工藝中采用集輸化方法，減少原油在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的高損問(wèn)題，保證原油的輸送速度和交貨品質(zhì)。當(dāng)前國(guó)家在對(duì)高含水原油集輸工藝進(jìn)行提升的過(guò)程中，所采用的主要方法就是通過(guò)對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，而在對(duì)高水分原油進(jìn)行處理中，通過(guò)對(duì)三相分離器進(jìn)行應(yīng)用能夠順利地對(duì)石油和水進(jìn)行分開(kāi)，從而真正把石油的品質(zhì)提高上去。必須注意的是，由于目前所使用的工藝還很難完全把原油當(dāng)中的主要水分全部去除，或者僅僅除去了一些水分，和國(guó)外的高水分石油預(yù)分離工藝技術(shù)仍然有著相當(dāng)大的差異。

（3）油氣集輸處理工藝。油田產(chǎn)品一般為油氣與水三相的混合液，首先通過(guò)對(duì)油氣水的初步分離，大大降低了混合物的含水量，之后，再對(duì)石油與水分實(shí)行完全的分離，把石油中的游離水分與乳化油水分別去除。分離得到的油氣再經(jīng)過(guò)除油及凈化處理，經(jīng)計(jì)算后再用加熱爐作燃油并加以焚燒，剩下的油氣再經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)系統(tǒng)輸出給油氣處置場(chǎng)所，并實(shí)施進(jìn)一步的空氣凈化處置，將得到的副產(chǎn)品油氣外輸。分離出來(lái)的高油脂含量污水再進(jìn)行深層污水處理，先去掉里面的油污和漂浮粒子，使之到達(dá)注入水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行注水泵的增壓，然后運(yùn)輸至注入干線，再經(jīng)過(guò)配水間直接流入注油井中，從而起到水驅(qū)的開(kāi)發(fā)效果。石油水三相分離的工藝技術(shù)措施，首先是由于運(yùn)用石油水的分子密度差別，并運(yùn)用重力沉降分離的機(jī)理，得到了石油三相的最終分離成果。為改善石油破乳脫水的有效性，應(yīng)加大對(duì)破乳劑技術(shù)的研究，通過(guò)選用最有效的石油破乳劑，采用管道的熱化學(xué)脫水和電化學(xué)傳感器等脫水技術(shù)，使石油中的熱乳化水分全部脫除，使外輸石油的水分完全滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。對(duì)含油污水的處理工藝技術(shù)加以進(jìn)一步優(yōu)化，重新設(shè)計(jì)了含油污水的除油技術(shù)，并采用大氣浮游選礦法等技術(shù)手段，使含油污水中的浮油相互分離，并進(jìn)行收油后處理，使之成為油田產(chǎn)品的重要組成部分，并成為油地生產(chǎn)的重要補(bǔ)充。而對(duì)于油脂含量污泥中的漂浮粒子，則利用過(guò)濾裝置的功能，選取良好的過(guò)濾材質(zhì)，以確保漂浮粒子的濃度合格，并對(duì)高油脂含量污水處理后的水體經(jīng)過(guò)化驗(yàn)檢測(cè)評(píng)估，符合排放要求后，方可投入到使用中[3]。

3.我國(guó)原油管道泄漏定位關(guān)鍵技術(shù)研究

（1）負(fù)壓波檢測(cè)。當(dāng)管道出現(xiàn)泄漏時(shí)，將形成負(fù)壓波，并以一定的速度向下和向上傳播。在確定管道泄漏位置時(shí)，可以將管道兩側(cè)負(fù)壓波的到達(dá)時(shí)間差與其內(nèi)部傳播速度相結(jié)合。管道出現(xiàn)泄漏后，管道末端出現(xiàn)第一條壓力波形變化曲線，負(fù)波法可以更準(zhǔn)確地對(duì)體積大于瞬時(shí)流量3%的管道泄漏進(jìn)行報(bào)警和定位。由于外部噪聲較強(qiáng)，微泄漏、減速和多次散射的檢測(cè)效果不明顯，很難得到壓力信號(hào)的拐點(diǎn)。長(zhǎng)管道的運(yùn)行方式經(jīng)常發(fā)生變化，如泵啟動(dòng)、閥門(mén)調(diào)節(jié)等如何有效識(shí)別工作模式的變化，能夠提高泄漏定位的準(zhǔn)確性，降低誤報(bào)系數(shù)，對(duì)負(fù)壓波的廣泛應(yīng)用具有重要意義。

（2）光纖檢測(cè)。光纖泄漏檢測(cè)（Fiber Bragg Grating，簡(jiǎn)稱為FBG），這也是一種相對(duì)較新的檢測(cè)技術(shù)。其特征最為突出，主要表現(xiàn)在點(diǎn)準(zhǔn)分布上。在操作過(guò)程中，通常需要將光纖埋入傳感器底部，仔細(xì)檢查管道，確定具體泄漏位置和實(shí)際泄漏原因。在壓力、溫度等指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中，采用光柵技術(shù)匹配信息，為技術(shù)人員準(zhǔn)確診斷泄漏風(fēng)險(xiǎn)提供重要依據(jù)。當(dāng)使用此方法檢測(cè)泄漏時(shí)，技術(shù)人員必須考慮所有方面，泄漏時(shí)間為1h時(shí)，光纖應(yīng)符合靈敏度標(biāo)準(zhǔn)，鋪設(shè)過(guò)程中要求技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)檢查。此外，光纖安裝過(guò)程通?？刂凭嚯x，提供更準(zhǔn)確的結(jié)果和全面的覆蓋。

（3）間接檢測(cè)。間接檢測(cè)方式也是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的方式，大致有如下幾類：①體積/質(zhì)量平衡法。通常情況下，長(zhǎng)距離輸送石油管線在工作過(guò)程中，其流體狀況是比較平穩(wěn)的，其容積和質(zhì)量也比較均勻，一旦環(huán)境溫度、氣壓等原因出現(xiàn)變化，管線內(nèi)的充填容積就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)程度的改變。如果其變化程度超過(guò)了規(guī)定范圍，那么即可認(rèn)為管道出現(xiàn)了泄露，該種方式是當(dāng)前安全性較高的一種方式，但該方式無(wú)法精確預(yù)測(cè)泄露點(diǎn)的情況，其時(shí)效性相對(duì)不足。②計(jì)算泄漏法。以管線出口與入口間的流速和壓強(qiáng)為基準(zhǔn)，可以對(duì)泄露的概率作出連續(xù)性的統(tǒng)計(jì)和測(cè)算，當(dāng)判斷管線中確實(shí)已經(jīng)存在泄露情況之后，即可采用最小二乘法對(duì)管線的泄露地點(diǎn)加以定位。但此類法的精度一般很低，偏差很大。③憋壓法。在輸油管線上放置若干個(gè)截止閥，分別關(guān)閉二條相連的截止閥，根據(jù)這一段管道的氣壓波動(dòng)狀況加以分析，就可以有效確定這一段管道是否出現(xiàn)泄露現(xiàn)象。這個(gè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以探測(cè)出極其細(xì)微的泄露點(diǎn)，而其弊端是只有當(dāng)管道停止工作才采用，而且使用過(guò)多個(gè)截止閥，花費(fèi)的人工、資金和時(shí)間也較長(zhǎng)，實(shí)用性也相應(yīng)欠缺。④壓力梯度法。該技術(shù)是以信號(hào)處理為依據(jù)的檢測(cè)定位技術(shù)，假定管線氣壓呈現(xiàn)直線變化，即管線出口和入口的氣壓為等值遞增。一旦管線出現(xiàn)泄露，管線內(nèi)的氣壓就會(huì)改變，管線出口和入口的氣壓遞增數(shù)值不再相等，從而就能夠判斷管線是否出現(xiàn)泄露問(wèn)題。隨后再以管路壓力的變動(dòng)情況和邊界條件為基準(zhǔn)，測(cè)量和定位管路的泄露情況。由于管道中壓力梯度法所表現(xiàn)出的狀況較為非線性，使得采用線性方式對(duì)管道中泄漏位置進(jìn)行定位的準(zhǔn)確度無(wú)法提高，同時(shí)儀器的測(cè)試情況也會(huì)對(duì)漏點(diǎn)的位置結(jié)果產(chǎn)生很大影響，所以，在利用壓力梯度法對(duì)輸油管線進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，也可輔助其他方式，以提高漏點(diǎn)位置的精確度。

4.原油集輸系統(tǒng)的技術(shù)及措施應(yīng)用

（1）加強(qiáng)對(duì)調(diào)速技術(shù)的更新提升。目前較為廣泛流行的變頻調(diào)速技術(shù)，采用了新型的變頻器，以達(dá)到調(diào)速的目的，其具備效率高，調(diào)節(jié)平穩(wěn)、協(xié)調(diào)控制簡(jiǎn)單以及能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前泵類調(diào)速節(jié)能應(yīng)用的重要工具。針對(duì)油田原油集輸系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程的電能損耗問(wèn)題，采用變頻調(diào)速裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能損耗的有效降低，提高系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能效益。我國(guó)華北油田對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)的更新應(yīng)用就大大降低了油氣集輸過(guò)程中的電能損耗，有效解決了原油集輸?shù)母吣芎膯?wèn)題，大大提高了節(jié)能效益。

（2）有效控制和降低熱損失。油田原油集輸熱損失的降低主要是要降低排煙熱損失以及降低原油散熱損失，在這些散熱過(guò)程中借助伴熱管等不同輔助設(shè)備的有效安裝來(lái)降低原油損耗，如此以較小的損失將溫度維持在合理范圍內(nèi)，以免出現(xiàn)管線凝油問(wèn)題。原油集輸加熱爐熱力利用的技術(shù)水平仍有待提升，其中熱損失主要是由于排煙溫度高與排煙量大導(dǎo)致，形成了較為嚴(yán)重的加熱爐熱力損失。另外，加熱爐運(yùn)行時(shí)必須要實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)剩空氣系數(shù)的合理利用，避免過(guò)剩空氣過(guò)大而導(dǎo)致能耗增加，進(jìn)而降低加熱爐效率。因此，為了提高加熱爐的效率，必須合理調(diào)整過(guò)剩空氣率。可以通過(guò)波數(shù)轉(zhuǎn)換和機(jī)械調(diào)整有效地調(diào)整加熱爐，在降低燃料消耗的同時(shí)提高加熱爐的運(yùn)行熱效率，并實(shí)現(xiàn)空氣過(guò)剩系數(shù)的自動(dòng)調(diào)整。

（3）提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)能源的二次利用。另外，油田開(kāi)采的技術(shù)工作人員應(yīng)該提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，對(duì)相關(guān)的技術(shù)設(shè)備不斷地進(jìn)行優(yōu)化與提高，加強(qiáng)對(duì)油田開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的管理力度，其方法都能夠有效提高油田開(kāi)采的工作效率，并達(dá)到節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)能源的二次利用，為社會(huì)與企業(yè)都起到良好的促動(dòng)，更能提升油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。油田開(kāi)采企業(yè)要根據(jù)開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選擇適合的施工技術(shù)，對(duì)原有的施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，并對(duì)開(kāi)采設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格管理，從而提高其系統(tǒng)運(yùn)行效率。開(kāi)采作業(yè)中，工作人員還要對(duì)排出的廢物進(jìn)行回收利用，降低其消耗的能源，節(jié)能減排也是我國(guó)近幾年主要推行的政策內(nèi)容與發(fā)展重心。其技術(shù)項(xiàng)目相對(duì)前期投入成本較低，且未來(lái)的發(fā)展空間較大，油田企業(yè)要抓住其發(fā)展趨勢(shì)，跟隨國(guó)家的政策與腳步推動(dòng)企業(yè)發(fā)展的方向，更為保護(hù)環(huán)境貢獻(xiàn)一份力量。

（4）做好防腐層工作。造成地面管道腐蝕的原因很多，包括管道安裝不當(dāng)、防腐管道損壞、防腐效果降低等。此外，在接頭和管道曲線上，接頭質(zhì)量難以保證，因此地面管道容易發(fā)生腐蝕。加上腐蝕管道處理不徹底，焊接件準(zhǔn)備不充分，最終導(dǎo)致管道嚴(yán)重腐蝕。因此，首先必須注意防腐層的工作質(zhì)量，注意管道外壁防腐層均勻覆蓋的地面管道的防腐處理，盡量使管道與外部空氣的直接接觸重疊，對(duì)防止外墻腐蝕有很好的效果。其原理主要是通過(guò)防腐設(shè)備減少儲(chǔ)層導(dǎo)體與空氣的直接接觸，避免氧化鐵等物質(zhì)的形成，對(duì)控制儲(chǔ)層導(dǎo)體的腐蝕起到很大的作用。此外，對(duì)于腐蝕性管道，要求專業(yè)人員通過(guò)嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范對(duì)管道進(jìn)行改進(jìn)，以減少其進(jìn)一步腐蝕，有必要參考集水管的實(shí)際情況，在短期內(nèi)采取適當(dāng)措施，以防止近期出現(xiàn)問(wèn)題。此外，需要測(cè)試專家和相關(guān)研究來(lái)協(xié)調(diào)水庫(kù)管道的規(guī)格。一般來(lái)說(shuō)，這一過(guò)程必須以質(zhì)量和方式為導(dǎo)向，完成所有重要工作，并盡可能確保對(duì)管道的監(jiān)督。

5.油田原油技術(shù)新工藝、新技術(shù)

（1）長(zhǎng)距離輸送管道的監(jiān)測(cè)技術(shù)。石油開(kāi)采過(guò)程中最常見(jiàn)的現(xiàn)象是管道泄漏，需要采用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行控制。①壓力點(diǎn)分析法：該方法適用于多種情況，可同時(shí)檢測(cè)氣體、液體和管道泄漏，該方法在檢測(cè)過(guò)程中從某個(gè)檢測(cè)點(diǎn)連續(xù)采集數(shù)據(jù)。當(dāng)某一點(diǎn)發(fā)生泄漏時(shí)，測(cè)得的壓力較小，并逐漸達(dá)到新的平衡點(diǎn)。這樣，壓力變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲波，所以這種方法也可以固定聲波。②壓力梯度法：該方法主要基于傾斜直線原理，在油管壓力正常時(shí)移動(dòng)。在應(yīng)用這種方法的情況下，需要設(shè)置多個(gè)控制點(diǎn)，這對(duì)儀器的精度提出了更高的要求。

（2）三相分離技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，油田生產(chǎn)的石油是油、水、氣的混合物，在混輸過(guò)程中會(huì)對(duì)管道及周邊設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，有時(shí)會(huì)堵塞周邊設(shè)備和管道，必要時(shí)將其與運(yùn)輸隔離。三相分離法利用油、水、氣的不同密度來(lái)補(bǔ)充和常用的特性，使用該技術(shù)和相關(guān)設(shè)備時(shí)，首先將氣體從混合物、水和原油中分離出來(lái)。

（3）油田原油集輸工藝技術(shù)發(fā)展方向。原油運(yùn)輸技術(shù)的改進(jìn)和發(fā)展必須以可持續(xù)發(fā)展為基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上推動(dòng)中國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。所以，必須做好以下四件事。一是完善原油輸送技術(shù)，注重簡(jiǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)讓，提高新生產(chǎn)井的投資效益，促進(jìn)生產(chǎn)井配套設(shè)施的高效運(yùn)行，最大限度地提高生產(chǎn)井的生產(chǎn)能力，降低石油產(chǎn)品成本。二是應(yīng)該積極探索提高油水處理效率的途徑。我國(guó)原油運(yùn)輸系統(tǒng)具有高消耗、低效率的特點(diǎn)。由于工業(yè)發(fā)展水平低，技術(shù)相對(duì)落后，這與可持續(xù)發(fā)展的理念背道而馳。因此，有必要加大對(duì)油水分離技術(shù)研發(fā)和改進(jìn)的投入，推動(dòng)油水技術(shù)的發(fā)展，提高化學(xué)脫水效率，實(shí)現(xiàn)原油和水的有效分離。三是充分整合節(jié)能理念。石油是一種不可再生能源。目前，世界正面臨能源危機(jī)，油田對(duì)于節(jié)能非常重要。例如，當(dāng)油量較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)油田生產(chǎn)液的特點(diǎn)進(jìn)行處理，避免因加熱而浪費(fèi)燃料，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。第四，將石油運(yùn)輸技術(shù)與石油生產(chǎn)相結(jié)合。目前，石油開(kāi)采領(lǐng)域存在著各種各樣的問(wèn)題。除此之外，廢水處理技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用應(yīng)確保先進(jìn)性，并在加工的過(guò)程中利用能源，實(shí)現(xiàn)油水分離效率。

6.總結(jié)

在油田開(kāi)采的過(guò)程中，油田集輸工藝是極其重要的開(kāi)采工作內(nèi)容，其工藝技術(shù)水平會(huì)直接影響油田開(kāi)采的質(zhì)量與開(kāi)采效率。要想提高其集輸工藝技術(shù)，就要加強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)力量，并不斷優(yōu)化開(kāi)采技術(shù)水平。通過(guò)當(dāng)前油氣集輸技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并且對(duì)原油管道泄漏的問(wèn)題進(jìn)行了探討，針對(duì)現(xiàn)有的開(kāi)采技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究與優(yōu)化，提出了更為高效的應(yīng)對(duì)措施，以提高開(kāi)采技術(shù)水平，更好地促進(jìn)我國(guó)油田事業(yè)的發(fā)展。