油氣集輸系統生產運行方案優化方法分析

趙海麗 高振國 楊彩霞

摘 要：文章以油氣集輸系統生產運行方案優化方法分析為研究對象，首先對油氣集輸系統生產存在的問題進行了探討分析，隨后從多個角度，提出了一些具體的油氣集輸系統生產運行方案優化方法，以供參考。

關鍵詞：油氣集輸系統；生產運行方案；優化方法

前言：

油氣集輸系統是一個相對比較復雜的系統，在實際生產運行過程中，受生產技術的改良或設備的老舊等因素影響，導致系統生產運行安全穩定性下降，因此有必要對油氣集輸系統生產運行方案優化方法進行探討分析，對于推動石油產業生產發展具有重要的意義。

一、油氣集輸系統生產存在的問題

當下油氣集輸系統中主要存在以下問題，一是能耗較大，在技術系統運行過程中，需要消耗大量能源，特別是在進行油水處理過程中，存在能源消耗大于能源需求問題，不利于油氣集輸系統生產效益提升。

二是計量不夠清晰明確，在實際進行油氣計量過程中，缺乏統一標準，實際計量較為混亂，不夠明確清晰，同時在遇到一些特殊情況，需要單獨進行油氣計量，如此一來，不僅不利于生產效率提升，同時也會導致能耗增加。

三是油氣集輸系統生產運行不夠安全。油氣集輸系統實際非常復雜，涉及的設備種類較多，生產工藝也十分豐富，需要做好必要的維護才能保障整體系統安全穩定運行，然而實際上，部分單位缺乏責任意識，沒有將維護工作落實到位，從而導致油氣集輸系統生產運行安全風險增加。

二、油氣集輸系統生產運行方案優化方法分析

（一）以能耗最小為目標建立原油集輸系統運行參數優化模型

結合實際原油集輸管網結構特點，根據能量平衡與節點流量平衡原理，以以能耗最小為目標，建立原油集輸系統運行參數優化是數學模型，并通過該模型，計算原油集輸系統生產運行溫降、壓降等情況，并結合實際計算結果來對系統運行工況好壞進行判斷，從而更加有助于對原油集輸系統進行合理調節，最終達到降低系統生產運行能耗的目的。比如針對原油集輸管網向外界散能量，將其折合成能耗費作為目標函數，可以建立如下最優模型 ，其中單位能耗費用用 表示，單位熱力費用用 表示，單位動力費用用 表示，單位均為元/h。而在系統運行時，熱力主要時介質沿著管線輸送時散失，這里的介質具體指的是滲入的水與油井產出液體，因此熱力費用可以用下式進行計算：

（1）

在（1）式中，水量質量流量用 表示，單位：kg/s；水比熱容用C表示，單位：J /（kg·℃），摻水起點溫度與中轉展分離水溫度差值用 表示，單位：℃；加熱爐效率用 表示，取值85%；天然氣發熱值用 表示，單位：kJ/m3，本次取值為3600kJ/m3；天然氣價格用 表示，單位：元/m3。

在計算動力費用時，主要是指流動介質在管道內的壓力損失，因此可以按照以下公式進行計算：

（2）

在（2）式中，水量質量流量用 表示，單位：kg/s；所選泵揚程用 表示，單位：m；重力加速度用 表示，單位：N/kg；電價用 表示，單位：元/kW·h；所用泵效率用 表示，取值為75；電機效率用 表示，取值為0.95。通過運用上述模型與公式，即可計算出最小能源消耗，從而達到節能的目的。

（二）加強油氣集輸系統改造

架起那個油氣技術系統改造，實現生產運行方案優化。具體可從三方面著手，一是做好脫水系統改造，優化改造的主要目的是將脫水與放水功能結合在一起，通過加強設備運行效率的監控，保障脫水功能能夠始終穩定順利發揮。若脫水系統已老化，可以對脫水系統進行改造優化，使其成為一個放水站。如果脫水系統能夠勉強運行，可以適當對其進行化學處理。二是進一步加強對過渡集油系統的改造，在改造過程中，需要重新規劃設計系統原有網絡結構，增大原油井集油半徑，升級站點，使其從三級變為二級，可有效降低運行成本，節約維護費用。三是做好安全管理措施改進，油氣生產單位應圍繞集輸系統，通過組建項目儲備庫，不僅有助于系統運行生產效率提升，也能夠有效保護生產安全。另一方面，針對原本的油氣系統，需要簡化系統結構，消除冗余設計，可有效減少系統生產 運行安全隱患。最后，針對集輸系統運行，還應加強日常維護與管理，有效實現節能降耗，促使運行成本得到有效的降低，更好的延長設備的使用壽命；此外，油氣生產單位自身還用加強統一管理，全面分析當下系統運行存在的安全隱患問題，落實好維日常維護，加強維護資金投入，保證修維護費用專款專用，更好的實現油氣安全生產。

（三）引入先進的技術

在油氣集輸系統生產運行方案優化過程中，還可以引入先進的技術，例如信息網絡技術，推動油氣集輸系統實現自動化生產，通過在信息技術的幫助下，實現數據的采集和傳輸，從而及時為觀眾人員提供相關信息。此外，信息技術還能夠有效改進計量系統，統一計量標準，實現高效加熱和變頻控制，更好的監測管線、用電、加熱爐、油氣自動分離器等設備運行，可有效提升系統運行的整體穩定性與工作效率。又如還可以油水泵變頻技術，一般來說，在石油經過一段時間開采后，油氣的含水量比例會隨著時間的推移逐漸上升，因此增加了原油處理難度，機泵數量增加的同時，相關能耗也會逐漸加大，因此為有效實現能耗節約，可以在泵機中引入變頻技術，在提升泵機工作效率的同時，還能夠有效降低能耗，推動油氣集輸生產實現更好的運行。

總結：

綜上所述，油田企業在對油氣集輸系統生產運行進行優化過程中，首先應明確當下系統生產運行存在哪些問題，隨后結合相關的問題，從多個角度進行考慮，尋求多種優化方法，例如從計算角度，做好模型優化，從生產角度，做好各種技術管理優化等，從而有效解決問題，實現石油安全我穩定生產。

參考文獻：

[1] 劉斯達. 油氣集輸系統生產運行方案優化方法[J]. 化工管理，2015（27）：141-141.

[2] 喬宏宇. 關于油氣集輸系統進行優化設計的可行性分析[J]. 化工管理，2017（24）：111-111.

作者簡介：趙海麗，女，（1975.7.23），在大慶油田有限責任公司第四采油廠從事集輸工作。