長慶油田數字化管理關鍵技術應用

摘 要：長慶油田自主研發的數字化增壓橇裝集成裝置系列，可根據老油田的工藝參數調整和新油田快速建產需要，優化選用相配套的智能橇裝集成裝置，實現對傳統開式“緩沖-加熱”生產模式的革新，達到“泵-泵”連續混輸的目的，從而實現密閉集輸油氣、現場無人值守、遠程操作滿足了生產和管理需要，并從建設周期、建設成本、設備重復利用、數字化管理等方面體現出經濟效益。

關鍵詞：數字化管理；橇裝集成；連續輸油；生產模式

1 概述

長慶油田橫跨陜甘寧蒙晉5省（區），面積37萬平方公里，工作區域面廣、點多、線長，生產設施分散，5萬余口油氣井、上千座站分布在荒原大漠和黃土高原的老少邊窮地區，自然環境差。生產區域大部分分布在生態脆弱和環境敏感區域，且地形地貌復雜、突發性自然災害頻發，環保風險大。

2 數字化建設管理模式

在數字化建設的實踐中，堅持一切從實際出發，不斷探索、實踐、總結，根據油氣田地面工藝、地下儲量實際情況，針對油氣田不同時期建設的地面工藝模式，探索出不同的具有針對性地面工藝優化簡化配套數字化管理建設模式。

2.1 老油氣田數字化建設管理模式

對于不具備生產數據自動采集的老油氣田，按照“關、停、并、轉、減”的建設思路，進行流程優化簡化，減少管理站點的數量，污水就地回注，實現井上無人值守和作業區勞動組織架構扁平化管理。

2.2 新油氣田數字化建設及管理應用

對于新建油氣田，按照地面裝備小型化、集成化、橇裝化的技術思路，推廣應用數字化新設備、新工藝，優化簡化工藝流程。建設中按照“三同時”（即同時設計、同時建設、同時運行）的原則與產能建設項目同步配套數字化，達到中心管理、遠程控制、無人值守、定期巡檢，作業區（聯合站、凈化廠/處理廠）直接管理井場，下級站場無人值守。油氣水井與場站實現標準化、網絡化、智能化管理。

3 數字化增壓集成裝置運行模式及存在問題

3.1 數字化增壓集成裝置運行模式

長慶油田數字化管理在遵循井站“一級半”生產管理模式的原則下，推廣了全自動控制的無人值守數字化增壓裝置技術，實現對傳統開式“緩沖-加熱”生產模式的革新，達到“泵-泵” 連續混輸的目的，從而實現密閉集輸油氣、現場無人值守、遠程操作。經過在低滲透、超低滲透油田3年的運行，現場普遍反映數字化增壓裝置加熱效率低、燃氣處理能力差、盤管結垢嚴重、輸油泵故障頻繁等運行問題導致無法實現無人值守，甚至引起無法正常輸油，停產等生產事故。

當外輸溫度低于混合物凝固點時，系統水力損失增大，需提高混合物溫度至凝固點以上，通過調節泵進口的電動三通閥往燃料氣分離器（可用于事故狀態臨時儲油）進液，補充燃料氣產氣源，利用分離出的伴生氣供加熱爐加熱，提高外輸混合物溫度。

數字化增壓裝置密閉不加熱與補液產氣加熱混輸方式對比圖

經現場調研，數字化增壓裝置均采用傳統開式輸油方式運行，伴生氣大量分離燃燒，導致輸油泵原設計排量大于井組油氣混合物經脫氣剩余液體量，進泵物料量不能滿足泵連續外輸，故采用間歇方式輸油。從現場存在的一系列加熱、外輸、設備等問題分析，傳統的間歇、開式輸油方式，不能滿足數字化增壓裝置運行需求，同時對裝置、工藝運行造成不良影響。

3.2 數字化增壓集成裝置運行存在問題

（1）裝置加熱能力降低，外加加熱爐加溫

根據裝置加熱爐僅對井組油氣混合物需要補充熱能時加熱的設計原理，井組油氣混合物本身具備一定溫度，當外輸距離較長、外輸管線保溫效果差，熱能損失致使混合物溫度降低至凝固點，混合物中液體組分稠化、硬化，外輸系統水力損失增大，泵外輸壓力隨之增大，加熱爐對外輸液進行補充加熱，提高混合物溫度，降低水力損耗，保證正常壓力外輸，達到“泵-泵”連續混輸的“無罐”生產目的。

（2）燃氣處理能力降低，外加氣液分離器提高燃氣處理質量

數字化增壓裝置燃氣分離器設計運行方式：井組來油氣混合液不加熱直接進泵，連續外輸，在需要加熱情況下，進少量液，分離伴生氣作為燃氣，供加熱爐使用。

裝置采用傳統開式緩沖方式運行：油氣混合液經加熱爐進入燃氣分離器，此時燃氣分離器功能從分離自用氣，變化為混合液緩沖、分離伴生氣，其輸油采用高液位啟泵輸油、低液位停泵進油。

燃氣分離器中混合液從低液位積累至高液位需要一定時間，隨著液位升高，燃氣分離器中氣相空間被逐漸壓縮至無法有效分離的狹小空間，過濕伴生氣無足夠的冷卻空間，同時大量的高溫進液產生的過濕伴生氣導致氣相壓力升高，混合液初餾點提高，形成“高壓鍋”式氣液平衡體系，燃氣中輕烴成分增加，燃氣處理效果不能達到燃燒要求，為保證加熱效果，需要外加一套氣液分離器對產生的伴生氣進行處理。

（3）裝置結垢嚴重，加藥量增大

現場目前采用定期更換裝置盤管、裝置定期返廠清垢、增大加藥量的方式保證正常生產。采油二廠華池作業區、采油八廠樊學作業區及采油六廠武峁子作業區的裝置均存在不同程度的結垢情況，采油二廠及采油八廠已經將部分裝置返廠清垢，增加了運行和費用壓力。

（4）泵損壞率高，維護難度大

數字化增壓裝置混輸泵設計運行方式：變頻連續混輸。

裝置采用傳統開式輸油方式：當液處于罐中高位時，啟泵輸油，當液處于罐中低位時，停泵進液。

輸油泵在啟動時，由于泵體內部液體處于靜止狀態（冬季高含水原油結冰），外輸管線原油溫度降低，啟動扭矩較大，對泵體及電機性能瞬間要求倍數提高，在高低液位頻繁啟停泵的事故狀態運行時，泵體及電機壽命降低嚴重，導致輸油泵維修頻率、費用高。采油六廠武峁子作業區兩臺泵泵體定子膠皮每年平均更換兩次。

4 結束語

根據現場調研分析，數字化增壓裝置本身管理歸屬于設備類崗位，運行歸屬于工藝崗，控制部分歸屬于數字化崗，裝置運行必須要求這三者有機結合，但是，現場運行中存在各崗位溝通不暢現象，同時相關崗位對裝置的運行參數掌握程度不一，多數仍沿襲常規的集輸知識，無法達到工藝參數優化選擇的目的

參考文獻

[1]冉新權.朱天壽.油氣田數字化管理[M].北京：石油工業出版社，2011，10.