氣田地面集輸工藝優(yōu)化研究

劉鑫，柳勝虎，唐瑞志

中國石油長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司（陜西 西安 710018）

氣田地面集輸工作與鉆井、修井、勘探、測井和天然氣開采工藝流程存在很大差別，氣田地面集輸在高溫差、高壓變的環(huán)境下工作，容易引發(fā)爆炸和火災(zāi)，具有一定的危險性。工藝流程涉及到多個專業(yè)領(lǐng)域，工藝復(fù)雜，管理難度大，生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密連續(xù)，其地面集輸工藝水平關(guān)系到整個氣田的開發(fā)效果。

1 天然氣集輸?shù)墓ぷ鲀?nèi)容與設(shè)計原則

1）天然氣集輸工作內(nèi)容。氣田地面集輸?shù)墓ぷ鲀?nèi)容包括：油氣計量；收集天然氣和烴類流體；氣水分離；去除烴類流體內(nèi)比較容易揮發(fā)的成分，按照規(guī)定設(shè)置飽和蒸汽壓，避免壓力過高；對天然氣進(jìn)一步進(jìn)行脫水、脫酸和脫氫等凈化處理；處理含烴類污油等[1]。

2）天然氣集輸?shù)脑O(shè)計原則。氣田地面集輸工藝流程的設(shè)計要綜合考慮諸多因素的影響，不同氣田的天然氣特征存在差異，開發(fā)方式也不相同，要結(jié)合氣田開發(fā)現(xiàn)場的實際狀況選擇集輸工藝流程，設(shè)計高效、經(jīng)濟(jì)的開采方案，生產(chǎn)工藝在滿足生產(chǎn)要求的同時，將成本降到最低[2-3]。設(shè)計原則包括：①簡化采氣環(huán)節(jié)，切忌繁冗復(fù)雜，減少流程中過度重復(fù)的設(shè)備；②天然氣集輸盡量保持平衡，避免出現(xiàn)供不應(yīng)求或供大于求的狀況；③利用好地層儲量，天然氣集輸必須在密閉空間進(jìn)行；④凈化產(chǎn)品要嚴(yán)格按照天然氣商品的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；⑤提高工藝生產(chǎn)的自動化水平，減少人工勞動力的使用，提高生產(chǎn)效率；⑥嚴(yán)格執(zhí)行“三脫、三回收”要求，生產(chǎn)工藝流程設(shè)計要合理。

2 氣田地面集輸工藝存在的問題

2.1 工藝結(jié)構(gòu)不合理

隨著油氣田開采的深入，天然氣的集輸和處理系統(tǒng)將面臨很大的負(fù)擔(dān)，氣田地面集輸工藝流程操作復(fù)雜，現(xiàn)有系統(tǒng)又無法完全承擔(dān)這些工作，無法滿足生產(chǎn)要求[4]。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各氣田現(xiàn)有設(shè)備適用于開發(fā)中期，沒有進(jìn)行升級換代，而氣田開發(fā)后期井叢數(shù)量增多，原有的設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程和集輸方式都是按原有的氣田開采特點設(shè)計的，在氣田開發(fā)的后期，集輸處理系統(tǒng)、人員現(xiàn)狀都不適應(yīng)現(xiàn)有工藝流程，需要重組與學(xué)習(xí)。

2.2 腐蝕問題日益嚴(yán)重

氣田在開采過程中，早期設(shè)備和管道的腐蝕并不明顯；進(jìn)入到開發(fā)中后期，隨著時間的積累，設(shè)備和管道的腐蝕情況日益明顯；尤其到了開發(fā)后期，腐蝕問題更為嚴(yán)重，甚至?xí)φ麄€輸氣系統(tǒng)造成安全威脅。從我國氣田的開采狀況來看，地面集輸工藝設(shè)備和管道使用時間比較長，后期腐蝕加速，設(shè)備和管道的腐蝕程度十分嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)了破損的情況，如果繼續(xù)使用，天然氣集輸過程中可能由于管道和設(shè)備的腐蝕導(dǎo)致天然氣泄漏，加大安全風(fēng)險，氣田將遭受重大事故，面臨嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，不利于正常生產(chǎn)活動的開展。

3 油氣集輸工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

3.1 油氣多相混輸工藝技術(shù)

目前在我國和許多發(fā)達(dá)國家的油氣生產(chǎn)過程中，都使用長距離油氣混輸工藝技術(shù)，美國和一些歐洲國家在20世紀(jì)80年代就對長距離油氣混輸工藝技術(shù)展開了研究。多相混輸工藝技術(shù)在使用過程中離不開電熱技術(shù)的輔助，其對于油氣集輸工作非常重要，不僅可以節(jié)省工程經(jīng)費，還可以減少工藝步驟，因此多相混輸技術(shù)在油氣集輸領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊[5]。

3.2 氣田地面集輸工藝

氣田常溫地面集輸系統(tǒng)一般有兩種流程：一種是天然氣從井口出來之后,不經(jīng)過井口節(jié)流的程序,而是通過高壓集輸?shù)氖侄屋斔偷秸緝?nèi)，在站內(nèi)通過天然氣加熱爐進(jìn)行加熱升溫處理后,再經(jīng)節(jié)流降壓后進(jìn)入分離器進(jìn)行初步分離,最后通過計量外輸?shù)较掠螆稣窘y(tǒng)一進(jìn)行脫水處理；另一種是天然氣從井口出來后經(jīng)針閥減壓，直接進(jìn)入加熱爐進(jìn)行升溫處理，升溫后的天然氣經(jīng)集輸管線輸送到集氣站內(nèi)分離器初步分離，分離后的天然氣最后經(jīng)過計量外輸?shù)较掠螆稣具M(jìn)行脫水處理。常溫采氣主要應(yīng)用于氣田邊遠(yuǎn)氣井，這種集輸流程可以有效降低分離耗能,減小氣水分離，減少輸氣阻力。

蘇里格氣田具有“三低”儲層的特點，道達(dá)爾對蘇里格南區(qū)塊有較深認(rèn)識，地面集輸工藝借鑒靖邊氣田、榆林氣田的開發(fā)經(jīng)驗，通過前期先導(dǎo)性實驗，最終采用多井串接集氣工藝為核心的地面集輸工藝，采用井下節(jié)流、井口注醇，通過孔板流量計連續(xù)計量，與該BB9 井叢另外8 口氣井的天然氣匯集后輸至本區(qū)塊集氣站。

這種集輸工藝中所涉及的井口注醇則是由操作人員用高壓注醇軟管，把高壓注醇泵和井口注醇入口連接起來，高壓注醇泵將甲醇注入氣井中。在整個操作過程中，操作人員因為要通過拆卸相關(guān)儀表、連接設(shè)備等工序，而甲醇是一種有毒物質(zhì)，易于揮發(fā)，因此在操作過程中存在較大安全隱患。2019年，蘇南公司對地面集輸注醇系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將臨時注醇改為固定注醇。通過增加地面注醇管線，將注醇泵與井口直接連接起來，直接將甲醇等防凍劑注入井中，減少了人工操作，從而降低地面集輸中甲醇對人的傷害，減少了移動注醇的管控節(jié)點和運行成本。

4 地面集輸工藝系統(tǒng)的優(yōu)化

地面集輸工藝系統(tǒng)的設(shè)計若不能很好地滿足生產(chǎn)需求，或者過于復(fù)雜，易造成能源和資源的利用率偏低。因此有必要對地面集輸工藝系統(tǒng)采取優(yōu)化措施，切實提高能源和各種資源的利用率，減少不必要的浪費，降低生產(chǎn)成本，從而帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。研究人員在設(shè)計氣田集輸工藝時，要充分了解地面集輸?shù)倪^程，結(jié)合生產(chǎn)特點和工區(qū)狀況，制定適合氣田的集輸工藝流程。

1）從國家和政府的層面來看，建議重視相關(guān)技術(shù)人員專業(yè)能力的提升，加大培訓(xùn)力度。同時建議為技術(shù)人員提供資金和設(shè)備支持，開展氣田集輸工藝研究，并給有突出貢獻(xiàn)的技術(shù)人員適當(dāng)獎勵。

2）大力推行節(jié)能減排，提倡保護(hù)環(huán)境。應(yīng)大力貫徹落實國家節(jié)約能源的宗旨，為氣田集輸工藝的研究提供保證。

3）合理的地面集輸工藝系統(tǒng)可以有效提高能源的利用率，減少不必要的浪費，提高天然氣地面集輸效率，節(jié)約成本。優(yōu)化地面集輸工藝系統(tǒng)能夠減少生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)成本，有利于推動國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

石油行業(yè)應(yīng)推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，重視氣田集輸工藝新技術(shù)的研發(fā)，根據(jù)集輸特點改進(jìn)工藝流程時，適應(yīng)現(xiàn)階段氣田的生產(chǎn)需求，進(jìn)一步了解企業(yè)發(fā)展的實際情況，確定發(fā)展方向。石油行業(yè)的發(fā)展離不開政府和上級部門的支持，要強化氣田技術(shù)進(jìn)步，提高天然氣采收率和利用率。目前我國氣田地面集輸系統(tǒng)面臨的最大問題是設(shè)備投入成本過高，工效較低。應(yīng)進(jìn)一步提高化學(xué)脫水技術(shù)的使用效果，不斷優(yōu)化和改進(jìn)天然氣的處理方法，控制成本，提升效率。

5 結(jié)束語

目前我國油氣田技術(shù)還落后于油田的發(fā)展需求，存在許多有待改進(jìn)的地方。通過分析我國氣田地面集輸工藝技術(shù)的現(xiàn)狀以及地面集輸工藝的改進(jìn)方法，明確石油行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，同時加強科研投入，不斷研發(fā)和創(chuàng)新油田技術(shù)，堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，提高油氣田集輸行業(yè)的整體水平，為石油行業(yè)的發(fā)展提供助力。