安塞油田油氣混輸技術(shù)研究與應(yīng)用

張明鵬 程遠(yuǎn)新 金興玉(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠， 陜西 延安 716000)

安塞油田油氣混輸技術(shù)研究與應(yīng)用

張明鵬 程遠(yuǎn)新 金興玉(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠， 陜西 延安 716000)

安塞油田伴生氣回收率與全國(guó)平均水平相比存在很大差距，制約了地面集輸系統(tǒng)效率的提升和現(xiàn)代化綠色油田的建設(shè)與發(fā)展。本文從伴生氣資源現(xiàn)狀和回收利用情況調(diào)查入手，研究多相流體在管道中流態(tài)，提出了適合安塞油田的油氣同步混輸、井口定壓集氣、管網(wǎng)防腐增效等技術(shù)對(duì)策,并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，大幅提升了油氣混輸效率，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代油田節(jié)能減排、綠色環(huán)保建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

安塞油田;油氣混輸;多相流;流態(tài);混輸效率

1 概述

(1)伴生氣資源現(xiàn)狀 安塞油田地處黃土高原，受特殊地貌環(huán)境和“三低”油藏不利條件的影響，輸油管道翻山越嶺、跨溝架橋，給后生氣回收利用帶來(lái)了一定困難。伴生氣資源總量55.6×104m3/d，主要為富含伴生氣的長(zhǎng)4+5、長(zhǎng)6、長(zhǎng)10油藏，平均氣油比67.6m3/t。輕質(zhì)組份C1、C2含量為77.4%，熱值為氣田一般天然氣的1.5～2倍，具有較高的回收利用價(jià)值。

(2)伴生氣利用情況 主要通過(guò)生產(chǎn)輕烴、混烴、燃?xì)獍l(fā)電、加熱原料等途徑回收利用，輕烴、混烴生產(chǎn)后的干氣用于CNG及發(fā)電、加熱的燃料。在富氣區(qū)塊已建成輕烴回收站5座，撬裝回收裝置3座，燃?xì)獍l(fā)電站12座，加熱裝置677臺(tái)。共利用伴生氣38.4×104m3/d，剩余17.2×104m3/d伴生氣由于分布較為偏遠(yuǎn)，全部回收經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

2 輸油管道中多相流的流態(tài)研究

管道多相流會(huì)出現(xiàn)起伏段塞流、瞬時(shí)段塞流、強(qiáng)烈段塞流等，使得管道發(fā)生不穩(wěn)定振動(dòng)，增加系統(tǒng)運(yùn)行壓力和安全風(fēng)險(xiǎn)。

起伏段塞流：安塞油田90%以上集輸油管線走向翻山跨溝，在起伏的管道中液體積聚在管段的低洼處阻礙氣體通過(guò)。在上升管中氣體被壓縮，氣體壓力增加，當(dāng)氣體壓力增加到足以支撐上升管中靜液柱壓力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的振動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致液體流出。

瞬時(shí)段塞流：頻繁啟停泵會(huì)導(dǎo)致管道中的氣液流量發(fā)生變化而會(huì)產(chǎn)生段塞流，這種段塞流通常由分層流發(fā)展而來(lái)，如果受到意外振動(dòng)或氣液流量發(fā)生變化，液體發(fā)生波動(dòng)，液膜向前移動(dòng)，分層流就會(huì)演變?yōu)槎稳鳌?/p>

強(qiáng)烈段塞流：安塞油田受所處的特殊地理環(huán)境影響，30%管線在翻山跨溝過(guò)程中有立管走向，當(dāng)運(yùn)移液塞長(zhǎng)度大于管道立管部分高度時(shí)，壓力波動(dòng)最大、管道出口氣液瞬時(shí)流量變化最大的段塞流，常發(fā)生在氣液量低的立管中。

3 油氣混輸技術(shù)應(yīng)用

油氣混輸流程主要為井組→增壓站→聯(lián)合站，以增加站點(diǎn)來(lái)油伴生氣含量和提高站內(nèi)油氣混輸效率為原則，重點(diǎn)從站點(diǎn)油氣同步混輸、油井井口定壓集氣、游梁式打氣筒增壓、完善管道防腐工藝等方面采取對(duì)策，提升站點(diǎn)油氣混輸效率。

(1)站點(diǎn)油氣同步混輸 常規(guī)外輸泵只能輸送原油中溶解伴生氣，制約了井站伴生氣回收。結(jié)合地面集輸系統(tǒng)和伴生氣現(xiàn)狀，進(jìn)行了適應(yīng)性分析研究，選取48個(gè)井組試驗(yàn)同步回轉(zhuǎn)裝置油氣混輸，對(duì)下游站點(diǎn)工藝流程優(yōu)化改造為越站輸油，將原油與伴生氣混輸至聯(lián)合站，增加伴生氣回收3.2×104m3/d。

同步回轉(zhuǎn)裝置工作原理：裝置的核心設(shè)備為同步回轉(zhuǎn)油氣混輸泵，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)缸偏心安裝，轉(zhuǎn)子繞自身圓心旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)滑板帶動(dòng)轉(zhuǎn)缸做“同步回轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)，滑板將氣缸分割成周期性變化的“月牙形”吸入腔和壓縮腔，實(shí)現(xiàn)吸氣及壓縮的不斷循環(huán)過(guò)程，其中油起到潤(rùn)滑、冷卻、密封的作用。

(2)油井井口定壓集氣混輸 選取80口套管氣穩(wěn)定在200m3/d以上的油井開展井口定壓閥集氣工藝試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)伴生氣與井組原油混合后經(jīng)集油管線輸送至增壓站點(diǎn)。經(jīng)過(guò)12個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在無(wú)法讀取壓力值、易凍堵和動(dòng)火安裝等問(wèn)題，通過(guò)不斷的研究與試驗(yàn)，將原有裝置研究改進(jìn)為直讀防凍定壓閥，全部采取絲扣連接工藝。在伴生氣富集區(qū)選取回壓低于1.5MPa的300個(gè)井組進(jìn)行推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)伴生氣進(jìn)站6.0×104m3/d。

(3)游梁式打氣筒增壓 將打氣筒安裝在抽油機(jī)游梁下方，利用抽油機(jī)能量將套管氣抽出后打入油管內(nèi)實(shí)現(xiàn)混輸，設(shè)計(jì)壓力1.5MPa、4MPa，單臺(tái)輸氣量350m3/d，目前試驗(yàn)11臺(tái)。

優(yōu)點(diǎn)：工作不需要額外動(dòng)力，節(jié)省大量能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便。缺點(diǎn)：匹配性不強(qiáng)，安裝后沖程無(wú)法調(diào)節(jié)，故障率高，不適應(yīng)于氣量豐富井組(大于350m3/d)。

(4)管道防腐工藝完善 輸油管道受管內(nèi)不穩(wěn)定流動(dòng)、沖擊、水化物、腐蝕、段塞等影響，多相流對(duì)管道的內(nèi)腐蝕速率比單相流管道加快50%。為給油氣混輸提供良好的管道環(huán)境，選取了部分腐蝕速率較大的多相流管線開展HCC環(huán)氧玻璃纖維復(fù)合內(nèi)襯防腐工藝試驗(yàn)，增強(qiáng)了管道的應(yīng)力強(qiáng)度，減緩了管道內(nèi)壁結(jié)垢、結(jié)蠟速度，介質(zhì)流動(dòng)阻力同比下降10%。

4 結(jié)語(yǔ)

油氣同步混輸、井口定壓集氣和改善管道環(huán)境等新技術(shù)在安塞油田試驗(yàn)初見成效，解決了油氣分輸工程建設(shè)費(fèi)用高和常規(guī)混輸效率低等問(wèn)題，為伴生氣回收提供了新途徑，適合于黃土高原特殊的地理環(huán)境，具有較好的發(fā)展前景。但同時(shí)存在一些技術(shù)難題，今后將加大混輸泵和同步回轉(zhuǎn)等配套技術(shù)的攻關(guān)力度，持續(xù)提升油氣混輸效率，推進(jìn)綠色油田建設(shè)。

[1]胡文瑞.低滲透油氣田概論 ——迅速崛起的鄂爾多斯盆地(上冊(cè))[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.

[2]曾亞勤,王林平.魏立軍.長(zhǎng)慶油田伴生氣生產(chǎn)特征分析[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2009,(5).

[3]孫杰.油田多相混輸泵應(yīng)用技術(shù)探討[D].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2005，16(2)：35-37.

張明鵬(1982- )，男，漢族，陜西西安人，工程師，主要從事地面工程管理工作。