地面集輸系統防凍技術探索

郇 宇

（中國石油長慶油田第八采油廠，陜西西安 710018）

我國油田開發持續推進，促使油田逐漸進入特高含水期，產油量和產氣量不斷減少，采用液含水量的增加，也為冬季北方地區油田開發帶來較大阻礙，對于油田整體效益也造成了嚴重影響。因此，要求在產能建設時針對氣田集輸系統防凍工藝選擇，必須要綜合考慮相關要素才能最大程度保證地面集輸系統的高效運轉。

1 地面集輸系統簡介

油田地面集輸系統，主要包括處理站、接轉站、計量站和油井，出油產物經過集輸管道，可以直接輸送至計量站，油井的出油產物通過計量站的計量，再由集油管路輸送至接轉站，然后經過集中的脫水與穩定，就可以作為原油，進行外運、輸送與出售[1]。

隨著我國不斷出現新油田，地面的集輸管網、接轉站以及分離、計量裝置、脫水及儲存技術均開始不斷發展。自二十世紀七十年代以來，地面集輸系統不斷完善，加熱技術、油罐烴蒸汽回收等技術開始在地面集輸系統防凍研究中應用，此外，油田的穩定技術、油田氣處理技術和外輸油氣計量等技術也開始不斷發展[2]。

整個地面集輸系統在油井出油過程中意義重大，地面系統由于油田產業以及油田產油率等不斷發生改變，促使其地面系統往往出現站場負荷不足、規模不足、效率不足等問題，油田集輸系統腐蝕問題、冷凍問題等均十分突出，影響系統安全高效運行，因此，必須重視地面集輸系統防凍工作，才能保證油氣集輸的安全、穩定、高效。

2 地面集輸系統防凍必要性

地面集輸系統一般采用的技術為將合格出油產物，通過運輸至集氣總站，分離出凝析油，經穩定后裝車外運，分理處的污水則外運，進行處理。

各井區的單井流體溫度與集氣干線輸送溫度均接近于水合物形成的溫度，如果不采取必要措施，降低溫度，則極有可能使其形成水合物，最終影響集輸干管的運行，降低地面集輸系統的效率。

此外，集輸系統管路必須要采取一定的防凍措施，也基于集輸管線自身的熱力田間，如今，我國多數油田生產的原油均具有高黏度、高凝固點以及高蠟量的特點，一旦防凍措施未做的到位，就容易使油氣在集輸過程中，出現氣、水、油凝結的情況，不僅會使油氣的黏度增高，且難以保證輸送的安全。

集氣管線如果不重視防凍工作，極容易使運輸管道在冬季出現阻塞，進而影響油氣的運輸，給油氣運輸企業造成經濟效益上的損失，因此必須要重視地面集輸系統的防凍工作。

3 常見防凍技術工藝研究

當下，為避免內部集輸系統出現水合物，常采取的防凍政策為注醇和加熱兩種方式，此兩種工藝在作用機理上不同，起到的防凍效果也有所差異，因此，其往往適用于不同條件下的地面集輸系統防凍工作。

注醇方案主要是將醇類有機化合物注入，甲醇作為一種有害氣體，不僅對人體傷害巨大，使用造價與數量也遠超乙二醇，且若原油處理廠采取甲醇作為投加有機物，則必須要另設置一整套完整的回收系統，對甲醇氣體進行回收與處理，才能保證工藝的安全性，因此在實際原油地面集輸系統防凍工藝選擇時，乙二醇是更好的選擇。而針對于加熱方法，在實踐中，一般被分為電加熱與真空加熱爐加熱，電加熱需要耗費電能，造價較高，因此，在實際生產實踐中，采用電加熱的應用較為罕見，一般加熱主要以真空加熱爐加熱的方式為主。因此，在考慮防凍工藝方案時，主要針對的是注入乙二醇與采用真空加熱爐兩種工藝方式的研究。

3.1 注醇法

注入乙二醇是在集氣站與井場，將乙二醇注入，可以避免水合物的形成，達到防凍的目的，是一種常見的地面集輸系統防凍方法。而在天然氣的處理廠，可以直接完成對乙二醇液體的混合再生，在工業生產流程中進行再生回用。注醇方案一般需要考慮回收裝置布置以及注醇量控制的問題，液量太大，會使防凍成本大幅上升，且前期投資的成本相較真空加熱爐加熱法高，且如果夾帶烴液，或者鹵素離子以及雜質，會直接影響到乙二醇的品質，進而影響到防凍效率。且注醇法需要考慮氣液分離問題，凝析油凝固問題的出現同樣會影響到注醇法的效率。

3.2 真空加熱爐加熱法

加熱法是當下實踐中，油田集輸系統應用最廣泛的防凍方式，其液相不需要添加防凍劑，不會存在雜質影響防凍效果的問題，且其熱量還可以實現重復回收利用，防止水化物的形成的同時避免凝析油凝固的問題，且其一次性投資成本要遠低于注醇法，但是其單井工藝流程要相對復雜，且還需要額外敷設燃料氣管網，日常的維護需要一定人力成本，且還需要重視加熱設備的日常維修問題，防止其出現腐蝕，進而影響地面集輸系統的防凍，造成管道的阻塞。此外，因為真空加熱爐長期運行，會使其周圍運行環境溫度一直處于超高溫狀態，因此，處理廠還必須要在真空加熱爐工作時，考慮采取適當降溫措施。

4 常規工藝比選

盡管真空加熱爐加熱法存在一定問題，但相較于乙二醇注入法，其優勢也十分突出，一次性投資與日常的運行費用均遠低于注醇法，且還能夠避免凝析油凝固等問題，雖然存在設備腐蝕風險，但其相較于其他技術，仍是當下氣田集輸系統防凍工藝的首要選擇。

真空加熱爐加熱法主要費用產生于一次性設備的投入費用與運行費用，含加熱爐、調壓閥組以及管線在內的一次性投資費用約為注醇方案的二分之一，而運行管理費用，加熱法主要來源于燃氣耗費量，而注醇方案的運行費用除包括燃氣耗費量外，還包含乙二醇耗量，總費用約為加熱法的1.5倍。

考慮到氣田生產前期集氣干線的產輸量相比于后期較小，集氣管線采取保溫措施，流體的溫度降低會更為明顯，加熱爐就必須要增大功率，燃氣的消耗量就會大幅提升，不符合經濟性與節能型原則，還會降低企業的經濟效益，因此，采集氣集管線應該考慮在其表面層增加保溫層。

在進行產能建設時，地面集輸系統的防凍工藝選擇還需要結合油田開采地理位置、技術方案進行經濟性與安全性對比，并合理考慮綠色環保、防腐、防凍劑或熱量的重復利用以及對處理廠產生的影響以及其他操作等情況，同時合理考慮凝析油凝固和后期水合物形成問題，統籌權衡各要素，選擇最優的防凍工藝。

5 地面集輸系統防凍管理

針對地面集輸系統防凍工藝的管理，同樣是保障地面集輸系統高效運轉的方式，利用物聯網技術與互利網結合，實時對龐大復雜的地面集輸系統進行管理，如果干線出現冬季堵塞風險時，便可以通過檢測氣田調產后溫度變化，預測地面集輸系統的防凍工藝運行情況，進而提升地面集輸系統防凍管理效率，最終提升氣田綜合競爭力以及整體效益。

6 結束語

地面集輸系統作為油氣輸送的重要核心，對于油田開采、收集以及輸送、銷售意義深遠，但是，在油田投入生產初期，井區部分單井的流體溫度和集氣干線輸送溫度低于水合物形成溫度，最終形成水合物，影響油氣運輸，因此，必須要防止此種情況的發生。本文研究了兩種常規的地面集輸系統的防凍工藝，并從其特點、優勢以及經濟效益、安全等角度綜合分析了二者的區別，望給予從業者以借鑒。