油氣集輸系統(tǒng)不確定性優(yōu)化若干問題探討

周占龍

山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司 山東東營(yíng) 257000

1 油氣集輸管網(wǎng)的概念

油井生產(chǎn)石油、天然氣等通常具有分散性特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行收集并加工成可使用資源，然后再將其輸送往各處煉油廠及天然氣使用地，這個(gè)工藝性過程被稱作油氣集輸。油氣集輸?shù)木唧w流程環(huán)節(jié)，包括對(duì)油氣進(jìn)行的分離作業(yè)，對(duì)原油進(jìn)行的脫水作業(yè)，對(duì)油氣進(jìn)行的計(jì)量和穩(wěn)定作業(yè)，還有對(duì)天然氣進(jìn)行的凈化作業(yè)等。收集油井中的分散原油，是油氣集輸管網(wǎng)系統(tǒng)的重要功能之一，是油田生產(chǎn)的基礎(chǔ)作業(yè)環(huán)節(jié)，在收集和輸送油氣的過程中需要對(duì)原油和天然氣進(jìn)行脫水作業(yè)，對(duì)產(chǎn)生的污水、天然氣和輕質(zhì)油做回收處理，在實(shí)施分離和凈化等作業(yè)后將原油和天然氣等資源加工成油氣商品，而后再進(jìn)行儲(chǔ)存和外輸[1]。

2 不確定性優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)

油氣集輸系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化主要以系統(tǒng)動(dòng)力、熱力消耗最小為優(yōu)化目標(biāo)，其大多為多目標(biāo)優(yōu)化問題，優(yōu)化的運(yùn)行參數(shù)根據(jù)集輸系統(tǒng)工藝流程的不同而不同，比如雙管摻水集輸流程主要優(yōu)化參數(shù)包括單井摻水量，摻水溫度等。在確定性優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上，不確定性參數(shù)優(yōu)化通常一種是將目標(biāo)函數(shù)中的流量、電價(jià)、管道價(jià)格模糊化后帶入到確定化優(yōu)化函數(shù)中，從而構(gòu)建新的目標(biāo)函數(shù)。另一種是通過模糊綜合評(píng)價(jià)，將多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行綜合配比，得到目標(biāo)函數(shù)。

3 集輸系統(tǒng)不確定性優(yōu)化界限

油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化界限關(guān)系著油氣田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，在集輸系統(tǒng)中，水力、熱力條件為集輸系統(tǒng)最主要的動(dòng)力來源，限制著系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)模，其中水力條件以井口回壓為約束，它直接影響油井的生產(chǎn)能力。熱力條件以進(jìn)站來液溫度為約束，其不僅影響著集油區(qū)的安全運(yùn)行，而且影響著進(jìn)站含水原油的加熱能耗。集輸系統(tǒng)優(yōu)化界限也具有一定的不確定性，一方面，確定性的優(yōu)化界限不夠科學(xué)合理，另一方面，不同驅(qū)替方式下，集輸界限也存在著不確定性[2]。

4 油氣集輸工藝優(yōu)化

4.1 工藝流程優(yōu)化方面

油氣企業(yè)進(jìn)行油氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化的根本目標(biāo)是保障油氣集輸過程的穩(wěn)定順利運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)油氣集輸系統(tǒng)的優(yōu)化主要包括以下方面：

（1）減少中間環(huán)節(jié)?？紤]到油氣生產(chǎn)企業(yè)需要提高生產(chǎn)效率，基于這個(gè)角度，油氣企業(yè)最有效的方式是縮減油氣集輸過程的中間步驟，可以非常顯著地降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。例如，當(dāng)對(duì)單井生產(chǎn)的油水氣混合物生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，油氣輸運(yùn)工作者可以先進(jìn)行石油天然氣的計(jì)量操作程序，建立單井產(chǎn)油產(chǎn)氣的準(zhǔn)確生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)站，接下來在完成混合料初分離后繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)的工藝優(yōu)化，保證含水分的原油在達(dá)到綜合處理站時(shí)已經(jīng)完成全部分離。

（2）天然氣產(chǎn)品的單獨(dú)處理。在天然氣集輸過程中，生產(chǎn)人員應(yīng)單獨(dú)的方法對(duì)天然氣產(chǎn)品進(jìn)行處理，從而有效處理集輸系統(tǒng)中由分離器產(chǎn)出的產(chǎn)物。首先把含有雜質(zhì)的混合天然氣通過三相分離器將天然氣單獨(dú)分離出來，再由除油器油狀液滴除去，然后由處理中心進(jìn)行天然氣混合物全面凈化處理，最后將合格的天然氣輸送至使用終端。

（3）技術(shù)節(jié)能改造。在油氣資源的開發(fā)過程中，隨著油田開采工作的順利推進(jìn)，在一些油田內(nèi)，含水量逐步增大，這種含水量的增加加大了油田集輸技術(shù)應(yīng)用的難度，并且在集輸工藝的應(yīng)用過程中存在著較大的能源消耗，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，更不利于油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。因此，在油田企業(yè)的發(fā)展過程中，有關(guān)人員需要根據(jù)油田的含水量情況，對(duì)油田集輸工藝等實(shí)施技術(shù)節(jié)能改造，以降低集輸過程中的能源消耗，其節(jié)能改造往往需要提高加熱技術(shù)的水平，實(shí)現(xiàn)低溫集油，減少能源消耗，促進(jìn)油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)。

（4）油水處理技術(shù)的改進(jìn)。油氣資源的開發(fā)過程中，集輸工藝改進(jìn)存在的關(guān)鍵性問題就是油氣資源的含水量相對(duì)較多，為保證油田開發(fā)的整體效率與質(zhì)量，在集輸工藝技術(shù)的應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員必須要及時(shí)對(duì)油氣資源中的油水成分等加以集中化處理，這種集中處理的方式能夠大大降低油氣中的含水量，實(shí)現(xiàn)良好的集輸處理效果。原油脫水過程中，其往往會(huì)使用大量的機(jī)械設(shè)備等，油氣企業(yè)在日常的工作中需加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的維護(hù)、檢修與更換等。

4.2 管道運(yùn)行優(yōu)化

首先，在地下管道運(yùn)行之時(shí)，需要對(duì)其運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)密巡視，了解它的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)對(duì)其管道進(jìn)行檢查，看它的表面是否存在問題，是不是足夠完整，同時(shí)需要注意上面是否有油品外泄和污染，以便第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)管道潛在安全問題并及時(shí)予以處理，保證實(shí)現(xiàn)安全而平穩(wěn)的石油和天然氣的輸運(yùn)。其次，是輸運(yùn)管道的壓力評(píng)估。油氣集輸系統(tǒng)線路管道分布十分復(fù)雜，會(huì)使用到不同型號(hào)、不同規(guī)格的管道，輸運(yùn)距離、輸運(yùn)能力不同也導(dǎo)致管道壓力參數(shù)具有非常大的差異。所以不論是在檢查管道的時(shí)候，還是在管理管道的時(shí)候，作為工作人員，都必須對(duì)管道的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行了解，同時(shí)需要對(duì)其運(yùn)行情況以及管道壓力進(jìn)行監(jiān)控，看其工作時(shí)的參數(shù)是否正常，運(yùn)行是否可靠安全[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)施油氣收集和運(yùn)輸工藝過程中，石油、天然氣等將集輸管道中輸送和流動(dòng)，油氣集輸過程需要依據(jù)地質(zhì)特征的基礎(chǔ)，在根據(jù)所輸送的石油和天然氣的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以油氣工作者需要嚴(yán)格執(zhí)行石油和天然氣集輸系統(tǒng)要求的操作規(guī)程規(guī)定，盡可能減少操作失誤發(fā)生的概率，避免因之造成的爆炸，火災(zāi)等安全事故，從而保證油氣生產(chǎn)的穩(wěn)定安全進(jìn)行。