環狀集油工藝集輸界限研究

程志學（大慶油田有限責任公司第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000）

環狀集油工藝集輸界限研究

程志學（大慶油田有限責任公司第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000）

受井口出液溫度低、原油凝固點高等因素影響，集輸系統單井摻水量、摻水溫度、回油溫度均偏高。為了實現節能降耗的目的，開展了室內實驗研究和現場試驗，研究回油溫度控制界限，為環狀集油工藝低溫運行探索新的途徑。

原油物性;回油溫度;溫降;壓降;界限

外圍油田建成脫水站5座、轉油站32座、閥組間237座；站外集油工藝主要采用單管環狀摻水流程，2005年前建成的集油環，每個管轄3-5口油井，2005年以來隨著叢式井大面積推廣，每個集油環管轄井數8-10口。單井摻水量0.8-1.2m3∕h，回油溫度40.5-43.3℃，噸液耗氣23.6m3∕t。為了控制生產能耗，開展了環狀集油工藝集輸界限研究。

1 影響因素分析

(1)原油物性差。原油凝固點為37.0℃，老區采油廠26-31℃，其它外圍廠30-32℃，如果均按照原油凝固點進站集輸，集輸溫度要比其它采油廠高5-10℃。

(2)井口出液溫度低。井口采出液溫度在8-15℃，與老區采油廠相比低20-30℃，老區采油廠可以實現不加熱低溫冷輸，而我廠則很難實現。

(3)已建集輸管線規格偏大。按照要求，單井摻水量需控制在0.5m3∕h左右，流速只有0.15m∕s。摻水量降低后集油環流速降低，溫降大、散熱量大。很難保證正常集輸。

2 降溫集輸技術研究

2.1 室內模擬實驗情況

選擇DN65、DN50兩種管徑，并考慮埋地管線季節溫度變化情況，模擬環狀流程油氣集輸，通過連續調整摻水量和摻水溫度等參數，確定安全回油溫度值。

2.2.1 溫降變化規律

以試驗過程中管路測試管段起點的溫度作為玻璃鋼內流體溫度，監測流動過程沿程的溫降變化，繪制沿程溫降梯度（℃∕m）隨流動體系溫度變化的關系曲線，反映不同環境溫度條件下、不同含水原油體系在不同規格管道中的溫降特征與規律。

不同含水原油體系溫降特征曲線

由于跟周圍環境溫差的縮小，隨著玻璃鋼內流體溫度的降低，沿程溫降梯度總體上不斷減小。降低到30℃以后，溫降梯度減小到0.04℃∕m以下，且基本維持不變。因此，30℃附近的溫度做為集輸溫度界限。

2.2.2 壓降變化規律

記錄管路不同含水壓降變化隨溫度變化情況，如下圖。

不同含水原油體系壓降變化關系

當含水率的升高，壓降梯度值減小；在相同含水情況下，當回油溫度降低到一定值后，壓降梯度值出現“拐點”（30-32℃），含水不高于90%，回油溫度低于“拐點”時，壓降梯度值隨著回油溫度降低迅速增加；當含水達95%時，回油溫度低于“拐點”，呈現出隨溫度降低管道壓降梯度有所下降的反常趨勢，這是因為該過程具備了“水環油包水核（W∕O＆W）”的混合流型的形成條件，使水力摩阻系數減小。因此，所以壓降梯度曲線的“拐點”所對應溫度可認為是為集輸溫度界限。

經過以上分析，環狀摻水流程集輸溫度界限為30-32℃，系統含水在85-90%，流速0.25m∕s～0.45m∕s。

2.2 現場試驗情況

在室內開展模擬試驗的同時，在SⅡ-4站開展了降溫集輸現場試驗。該區塊管轄閥組間6座，26個集油環，58口油井（總井82口），綜合含水53.9%，原油凝固點37℃。試驗過程中通過定量摻水閥設定回油溫度，逐步降低轉油站加熱爐出口溫度。經過2個月的試驗，站內摻水溫度48℃，平均回油溫度31.8℃（低于凝固點5.2℃），系統含水在89.6%，系統運行平穩。

3 幾點認識

(1)實施降溫集輸為油田實現節能降耗提供了一條“低投入、高產出”較好的管理途徑。

(2)模擬裝置能夠模擬環狀流程集油工藝，為摸索回油溫度控制界限創造了條件。

(3)經過室內實驗和現場試驗分析，夏季時環狀摻水流程回油溫度控制界限在30～32℃。

程志學(1967-)，男,工程師。1990年畢業于重慶石油學校油田應用化學專業，現任大慶第八采油廠基建工程管理中心副主任。