淺析我國(guó)油氣混輸技術(shù)方略

胡海霞

在原油集輸中，與單相管路分別輸送原油和天然氣相比，油氣混熟技術(shù)能簡(jiǎn)化集輸流程、縮短工程設(shè)計(jì)、施工時(shí)間，降低集輸工程投資。在沙漠、近海等特定環(huán)境中，油氣混輸管路有單相管路不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，突出表現(xiàn)在簡(jiǎn)化工藝、節(jié)省空間、減少運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用、提高油氣田生產(chǎn)能力等方面，是實(shí)現(xiàn)沙漠深部或下水采油不可或缺的技術(shù)。

一、油氣混輸管路的基本理論

1.管道流型劃分。油氣混輸工藝流程能實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)的優(yōu)化以及伴生氣的充分回收和利用，是我國(guó)目前低滲透油田實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效發(fā)展、資源充分利用和節(jié)能環(huán)保的核心技術(shù)。油氣混輸?shù)墓艿懒鲬B(tài)是多相流，可根據(jù)其幾何分布結(jié)構(gòu)分為分層流、波狀分層流、塞狀流、段塞流、環(huán)狀流、泡狀流、霧狀流7種流型。

2.管道流型判別。水平管道流型：流型圖是流型識(shí)別和流型轉(zhuǎn)換的重要工具之一。Baker通過總結(jié)研究，發(fā)展了一種可以流型判別的流型圖方法。Hoogendoom等人對(duì)水平管氣液兩相流運(yùn)用了這一方法之后，出現(xiàn)了多種不同條件的流型圖。傾斜管道流型：布里爾主張簡(jiǎn)化流型的劃分，得出了無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)表示的、可以適用各種傾角的流型相關(guān)公式，這組關(guān)系式對(duì)判別傾斜管道內(nèi)氣液兩相流流型有很大幫助。

3.多相流混輸管道研究。降壓研究：伴隨著我國(guó)各種油田的逐步開放，多相流混輸?shù)膶?shí)際已經(jīng)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來(lái)越多。研究表明，混合物的雷諾數(shù)和富勞德數(shù)關(guān)聯(lián)在一起時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)一種次序關(guān)系。這個(gè)次序關(guān)系可以被我們用作為壓降相關(guān)式的基礎(chǔ)內(nèi)容。降溫研究：研究多相管流混輸主要時(shí)為了計(jì)算。壓降計(jì)算中，需要用到的熱物性參數(shù)均與溫度相關(guān)，壓降計(jì)算要以溫降為基點(diǎn)。因此，溫降和壓降計(jì)算是油氣混輸中重要的計(jì)算之一，影響集輸系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

4.油氣混輸泵。通常情況下在實(shí)際生產(chǎn)過程中按照工作原理來(lái)劃分的容積式多相泵，主要指螺桿泵，其優(yōu)點(diǎn)是流量均勻，過程中流量隨壓力的變化量較小，剛性好，耐腐耐磨性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，自吸性能良好，可輸送的液體粘度廣泛，啟動(dòng)方便。螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵等。油氣混輸泵將泵和壓縮機(jī)的功能合二為一，可把油、氣、水多相流體通過加大壓力直接泵送到處理中心，這是油氣混輸技術(shù)的關(guān)鍵。在一些大型投資生產(chǎn)過程中，除了技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性外，還涉及社會(huì)、生態(tài)環(huán)境及資源等很多方面的因素影響。因此，在制定工程方案的同時(shí)，要對(duì)工程所涉及其他社會(huì)、政治因素進(jìn)行考量。

二、油氣混輸工藝在長(zhǎng)慶油田應(yīng)用

我國(guó)各大油田的地理地勢(shì)及地層結(jié)構(gòu)差異很大，針對(duì)長(zhǎng)慶油田地層特點(diǎn)特點(diǎn)，專家針對(duì)長(zhǎng)慶油田地面集輸工藝制定了一套以叢式井組一增壓點(diǎn)一聯(lián)合站為主的油氣混輸結(jié)構(gòu)模式。油氣混輸技術(shù)在該油田中的應(yīng)用主要以井場(chǎng)定壓閥回收、增壓點(diǎn)油氣混輸工藝為主。

1.長(zhǎng)慶油田油氣混輸工藝

叢式井組套管氣回收主要有定壓閥回收油氣輸、混輸泵/壓縮機(jī)回收油氣混輸、敷設(shè)套管氣集氣管道等方式。但敷設(shè)套管氣集氣管道方式回收套管氣，不能適應(yīng)目前長(zhǎng)慶油田超低滲透油藏產(chǎn)能建設(shè)的特點(diǎn)，同時(shí)在開采過程中，油田的伴生氣產(chǎn)出速度衰減較為迅速且明顯，不利于長(zhǎng)期的開發(fā)，同時(shí)敷設(shè)管道集氣的方式不方便于后期產(chǎn)量調(diào)整，整個(gè)工程耗資較大且后期回報(bào)逐漸衰竭。混輸泵/壓縮機(jī)回收油氣混輸則投資較高。

定壓閥回收套管氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、投資省、易操作、維護(hù)方便，定壓放氣可以實(shí)現(xiàn)定期對(duì)管道進(jìn)行吹掃，方便管理，更容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，這是長(zhǎng)慶油田大力推廣的井組油氣混輸工藝流程。

增壓點(diǎn)油氣混輸工藝：增壓點(diǎn)一般情況來(lái)講屬于小型站點(diǎn)，通常建在地勢(shì)較為平坦的地區(qū)，占用空間比較小。長(zhǎng)慶油田復(fù)雜多變的地形，對(duì)于偏遠(yuǎn)、地勢(shì)較低和沿線高差起伏變化大的井組采用增壓點(diǎn)增壓輸送，可以有效的降低回壓，更好的實(shí)現(xiàn)油氣的大范圍的輸送。增壓點(diǎn)油氣混輸工藝在整個(gè)油氣集輸過程中損耗低，能有效減少對(duì)環(huán)境的破壞，減少加熱爐和鍋爐的熱負(fù)荷，保證了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，有效提高整個(gè)油氣集輸系統(tǒng)的熱效率，且有利于提高數(shù)字化程度和管理，工藝流程簡(jiǎn)單、所需投資比較少。經(jīng)過綜合對(duì)比分析，增壓點(diǎn)油氣混輸泵的選擇方面，可以用結(jié)構(gòu)短、效率高、適應(yīng)范圍廣、可露天設(shè)置的單螺桿油氣混輸泵。

針對(duì)長(zhǎng)慶低滲透油田滾動(dòng)開發(fā)以及地勢(shì)復(fù)雜多變的特點(diǎn)，相關(guān)工作人員研發(fā)了一套數(shù)字化橇裝增壓集成裝置，這種裝置效果明顯，集加熱、變頻油氣混輸、緩沖、分離、自動(dòng)控制等多個(gè)功能實(shí)現(xiàn)了一體化，相應(yīng)配套遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理、操作智能化、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守，同時(shí)也降低了安裝所需的時(shí)間，建設(shè)起來(lái)比較容易，投資相對(duì)較小。

2.存在的問題

（1）混輸泵排量較小，伴生氣不能100%回收。

（2）泵入口壓力較低，泵內(nèi)含氣率大，混輸泵外輸能力降低，進(jìn)一步導(dǎo)致運(yùn)行效率降低。

（3）目前市場(chǎng)上的多相計(jì)量裝置成本高、可靠性低，不符合長(zhǎng)慶油田低成本開發(fā)戰(zhàn)略，導(dǎo)致目前單螺桿泵油氣混輸工藝難以計(jì)量，管理難度大。

三、結(jié)論與建議

1.在油氣混輸泵研究方面，我國(guó)多從宏觀效果著手，在油氣混輸過程中相關(guān)參數(shù)之間的影響變化取得了突破性進(jìn)展，但多以定性分析為主，定量分析較少，應(yīng)有針對(duì)性的對(duì)各大油藏進(jìn)行多次分析實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)模擬，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以求有所突破。

2.長(zhǎng)慶油田的油氣混輸工藝雖極大提高了生產(chǎn)工作效率和生產(chǎn)收益，但也存在一些問題。這說(shuō)明我國(guó)在油氣混輸工藝雖取得了進(jìn)步，但整個(gè)工藝的整體性還有待加強(qiáng)，就增壓點(diǎn)油氣混輸工藝而言，輸送壓力雖然得到了滿足，但相對(duì)泵的效率有所下降。我國(guó)油氣混輸技術(shù)應(yīng)從局部到整體，借鑒國(guó)外混輸工藝，有目的性的進(jìn)行理論設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。

綜上，我國(guó)油氣混輸技術(shù)依然面臨很大的挑戰(zhàn)。隨著社會(huì)的進(jìn)步，節(jié)能降耗、安全環(huán)保愈發(fā)深入人心。目前，較多地區(qū)油田的單井產(chǎn)量較低，地形條件復(fù)雜，地面工程投資成本較高，應(yīng)堅(jiān)持以低成本為基本原則，深入研究試驗(yàn)，發(fā)展成熟的技術(shù)，研發(fā)適合于各個(gè)油田特點(diǎn)的低成本油氣混輸工藝關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行有效的技術(shù)集成，從而實(shí)現(xiàn)油田伴生氣綜合利用、節(jié)能減排。