油氣田地面集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

韓超(大慶油田第六采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

目前我國油氣田基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，逐漸把重心放到地面，尤其是集輸管網(wǎng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，會(huì)影響整個(gè)工程的建設(shè)成本與效益，因此為了能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)，地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)成為重要途徑。不過在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要考慮好日后的生產(chǎn)與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，而不是只注重建設(shè)效益最大化，完善的地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)，往往會(huì)直接影響后續(xù)運(yùn)營，所以需要注意集輸管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。包括地面集輸管網(wǎng)需求、油氣田位置等，都是優(yōu)化分布路線的重要因素，從而有效縮短管網(wǎng)長度，其次在選擇集輸官網(wǎng)路線時(shí)，同樣要滿足油氣生產(chǎn)的連續(xù)性要求，這樣才能切實(shí)提高運(yùn)輸效率。

1 油氣田地面集輸管網(wǎng)概述與設(shè)計(jì)原則

1.1 油氣田地面集輸管網(wǎng)概述

準(zhǔn)確來說油氣田地面集輸管網(wǎng)，就是把生產(chǎn)中的油氣進(jìn)行收集，再統(tǒng)一運(yùn)輸出去，而輸送帶油氣將會(huì)被制作成合格產(chǎn)品。由此可見地面集輸管網(wǎng)，在油氣田生產(chǎn)過程中，起到了至關(guān)重要的作用，想要實(shí)現(xiàn)油氣的有效收集，必須依靠集輸管網(wǎng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)油氣加工，最終轉(zhuǎn)換成合格的油氣。另外合格油氣也需要長距離運(yùn)輸，無法通過人工的方式運(yùn)輸，并且管線運(yùn)輸穩(wěn)定性更高，能夠直接運(yùn)輸?shù)郊庸S。在油氣田企業(yè)建設(shè)地面集輸管網(wǎng)時(shí)，必須要基于開采規(guī)模、地區(qū)以及油井?dāng)?shù)量來確定，并進(jìn)行綜合的統(tǒng)籌規(guī)劃，達(dá)到集輸管網(wǎng)的最優(yōu)配置。集輸管網(wǎng)無論對(duì)于建設(shè)成本，還是后續(xù)的生產(chǎn)運(yùn)行都有較大影響，所以需要通過多種形式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

1.2 油氣田地面集輸管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

在油氣田企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中，地面集輸管網(wǎng)的流程并不固定，有很多因素都會(huì)影響集輸流程，包括管道內(nèi)物質(zhì)的差異性，地理環(huán)境與運(yùn)行條件等，都會(huì)影響技術(shù)流程的設(shè)計(jì)，因此往往需要進(jìn)行全面考慮，從而滿足地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。例如應(yīng)用好系統(tǒng)熱量，對(duì)運(yùn)輸過程中的溫度進(jìn)行控制，以此來減少運(yùn)輸中的能量消耗，另外運(yùn)輸過程中時(shí)刻關(guān)注礦井壓力，在并要的情況下要進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)換，同樣能夠降低生產(chǎn)消耗。

2 油氣田地面集輸管網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 管網(wǎng)布局不合理

油氣田地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)十分復(fù)雜，從結(jié)構(gòu)上看包含油井、中間站以及管道油庫等多個(gè)部分，所以必須要重視集輸管網(wǎng)的布局，這樣決定了地面集輸管網(wǎng)的建設(shè)路徑與類型，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)輸效率與穩(wěn)定性造成影響。目前我國在該方面仍然處在初期階段，沒有扎實(shí)的理論技術(shù)支持，同時(shí)也缺乏相應(yīng)的探測(cè)設(shè)備，導(dǎo)致整體布局缺乏合理性，運(yùn)行效率自然達(dá)不到預(yù)期的要求。

2.2 集中處理站選址不合理

作為整個(gè)地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，集中處理站的選址非常重要，并且會(huì)直接決定油氣運(yùn)輸距離。因此科學(xué)合理的布置，可以適當(dāng)減少油氣運(yùn)輸距離，從而降低建設(shè)成本投入，由于后期的運(yùn)行距離變短，能源消耗也會(huì)逐漸減少，提高油氣田企業(yè)生產(chǎn)效益。不過由于企業(yè)沒有重視集中處理站的選址，所以導(dǎo)致建設(shè)不合理，影響了整個(gè)地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)，也給油氣田企業(yè)的發(fā)展帶來了一定壓力。

2.3 管網(wǎng)規(guī)劃方案不合理

雖然我國油氣田產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，并且在技術(shù)上日漸成熟，不過發(fā)展過程中仍然存在較多問題，導(dǎo)致油氣田生產(chǎn)效率不高，也需要企業(yè)能夠利用科學(xué)技術(shù)，對(duì)目前現(xiàn)有的問題展開優(yōu)化，推動(dòng)油氣田產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。目前來看油氣田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化迫在眉睫，由于以往沒有經(jīng)過理論計(jì)算，導(dǎo)致地面集輸管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不夠合理，甚至影響到油氣田企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)，因此必須重視集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。無論是整體布局、管線設(shè)計(jì)、還是其他方面都存在較大缺陷，而地面集輸管網(wǎng)腐蝕問題也愈發(fā)常見，直接影響了油氣田開發(fā)效益與安全[1]。

3 油氣田地面集輸管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

3.1 借助最優(yōu)化理論設(shè)計(jì)管網(wǎng)

為了確保油氣田產(chǎn)業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，我國油氣田產(chǎn)業(yè)對(duì)地面集輸管網(wǎng)展開有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證油氣運(yùn)輸安全的條件下，提高集輸管網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行效益。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，需要展開較為全面的分析，尤其是地面集輸管網(wǎng)的各個(gè)組成部分，例如管線、采油井場(chǎng)、處理站等，是整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的核心，所以要確保優(yōu)化過程中系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)影響性能的問題[2]。因此可以采取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全方位布控，充分發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，用管線、處理站以及采油井場(chǎng)作為代替節(jié)點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)成平衡的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要注意集中處理站的位置，應(yīng)該保持在規(guī)定范圍內(nèi)，盡量要從宏觀入手，避免管網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)集中處理站造成影響，通過最優(yōu)的管道數(shù)量，保證集輸管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效果，從而節(jié)省更多建設(shè)成本。

3.2 利用系統(tǒng)布局優(yōu)化集輸官網(wǎng)

對(duì)于油氣田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)來說，需要通過循序漸進(jìn)不斷完善，同時(shí)考慮好外界影響因素，這樣才能完成地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化，為油氣田企業(yè)獲取更多經(jīng)濟(jì)效益。在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中首先需要針對(duì)管線節(jié)點(diǎn)展開規(guī)劃，利用節(jié)點(diǎn)式線路結(jié)構(gòu)組建網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)每個(gè)單位節(jié)點(diǎn)的作業(yè)等級(jí)展開明確，包括整體框架機(jī)構(gòu)、管線平面斜度等。另外必須從管網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的角度入手，合理運(yùn)用建筑投資費(fèi)用，從而保證油氣田集輸管網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)布局優(yōu)化是較為有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，能夠確定運(yùn)輸線路的整體長度，并控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，切實(shí)起到優(yōu)化效果，進(jìn)一步降低建設(shè)、運(yùn)行成本。

3.3 基于可視化數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

在當(dāng)下的科技時(shí)代背景下，可以采用更多現(xiàn)代化技術(shù)，對(duì)油氣田集輸管網(wǎng)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，例如基于可視化數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)方案，就能有效優(yōu)化地面集輸管網(wǎng)。不過需要注意管網(wǎng)與油井之間的距離把控，必須要設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)，才能真正提高運(yùn)輸效率，起到降低成本預(yù)算的作用。目前來看在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇優(yōu)化方法，也可以采用多種技術(shù)進(jìn)行融合，起到更好的優(yōu)化效果。一般來說需要提前確定地面集輸管網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)類型選擇管網(wǎng)類型，目前主要以環(huán)狀和樹狀管網(wǎng)為主，同時(shí)建立可視化數(shù)據(jù)模型，最終以模型為基礎(chǔ)計(jì)算最優(yōu)值，在驗(yàn)證模型數(shù)據(jù)的可行性后展開優(yōu)化完善。

3.4 對(duì)井組展開合理優(yōu)化設(shè)計(jì)

大多數(shù)情況下油氣田生產(chǎn)與運(yùn)輸，都與本身地質(zhì)和地理因素所決定，所以在不同的地區(qū)或開發(fā)階段中，要采用不同的集輸流程，因此在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮實(shí)際開發(fā)生產(chǎn)情況，從而確定單井或多井集輸流程。另外還有很多面積較大的油氣田，在這種情況下可以選擇劃分成多組，并把各組產(chǎn)出原油，在集油站進(jìn)行匯集和處理，最后進(jìn)行統(tǒng)一輸送。分組的主要的依據(jù)為地理?xiàng)l件、集油站生產(chǎn)規(guī)模等，對(duì)分組方式進(jìn)行優(yōu)化，從而有效節(jié)約建設(shè)生產(chǎn)投資。目前來看很多油氣田，都采用集輸半徑的約束下分組，忽略了集油站規(guī)模問題，而優(yōu)化分組就是為了確定井組與集油站的關(guān)系，從而達(dá)到科學(xué)合理的布置。

3.5 處理站選址有效優(yōu)化設(shè)計(jì)

在整個(gè)油氣田地面集輸管網(wǎng)中，集輸站是整個(gè)系統(tǒng)的核心，因此選址會(huì)對(duì)整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)造成影響，所以需要對(duì)集輸站進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。集輸站的位置選擇至關(guān)重要，必須要作為重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目，同時(shí)對(duì)運(yùn)輸路線有很大影響，而運(yùn)輸路線的合理布置，則會(huì)造成運(yùn)輸成本的增加。在選擇集輸站的位置時(shí)，可以利用矩陣算法進(jìn)行確定，選擇最科學(xué)合理的地址，以此來有效縮短油氣田運(yùn)輸距離，不斷降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高油氣田生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)發(fā)展提供充分保障。

3.6 地面集輸管網(wǎng)其他優(yōu)化設(shè)計(jì)

油氣田地面工程建設(shè)是投資最大的項(xiàng)目，其中地面集輸管網(wǎng)占用的投資比例較大，因此也成為優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，不過集輸管網(wǎng)的優(yōu)化十分復(fù)雜，需要考慮的因素非常多，包括成本費(fèi)用、系統(tǒng)運(yùn)行、管道承壓等，因此想要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須要有詳細(xì)的規(guī)劃方案。地面集輸管網(wǎng)涉及到較多技術(shù)、工藝，所以對(duì)工作人員的個(gè)人能力有很高的標(biāo)準(zhǔn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中需要合理分析工藝參數(shù)，規(guī)劃好每個(gè)操作環(huán)節(jié)。一般來說地面集輸管網(wǎng)系統(tǒng)以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)就可以從該方面入手，利用AHP法確定井站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以此來展開全面性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)油氣田管網(wǎng)運(yùn)輸效率，節(jié)約更多投資成本[3]。

4 結(jié)語

油氣田地面集輸管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠充分降低建設(shè)與生產(chǎn)費(fèi)用，同時(shí)提高整個(gè)集輸管網(wǎng)的運(yùn)營效率，因此企業(yè)可以獲取更高的經(jīng)濟(jì)收益。不過油氣田地面技術(shù)管網(wǎng)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，必須按照實(shí)際需求設(shè)計(jì)路線，從而有效降低地面技術(shù)管網(wǎng)的長度，同時(shí)要保證分布路線能夠滿足使用要求，注意轉(zhuǎn)油站與各個(gè)油井間的距離。目前來看我國在油氣田技術(shù)管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)方面，仍然需要進(jìn)一步研究，為我國油氣田行業(yè)發(fā)展提供充分保障。