油氣集輸工藝技術與節能降耗

孫雅倩,李 文,謝 藝,徐 晶,張 妮

（蘭州理工大學石油化工學院，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

石油和天然氣作為我國經濟建設的重要組成部分，在我國迅速發展的過程中起到了不可替代的作用。因此，必須優化油氣集輸工藝技術來滿足各方的需要，油氣集輸過程較為復雜，主要包括輕烴回收、原油穩定和天然氣凈化，系統運行過程中，能源消耗量大，必須開展節能降耗干預，不斷優化油氣集輸工藝技術。

2 油氣集輸工藝技術發展現狀

油氣集輸是指將分散在油田各地的油井產品（石油、油田伴生氣和其他產品）收集、計量、處理和加工，使其成為合格的油田商品和天然氣，然后運輸至煉油廠和天然氣用戶的整個過程，具體工藝流程如圖1所示。油氣集輸主要包括油氣分離、油氣計量、原油脫水、天然氣凈化、原油穩定、輕烴回收等過程。簡而言之，其主要任務就是實現油氣的加工、輸送等過程，在最大程度上獲取經濟效益[1]。隨著我國油氣技術水平的不斷提高，油氣集輸問題越來越被國家重視，從某種意義上說，國家的整體發展依托于其油田開發建設的管理水平。

圖1 原油集輸工藝流程

目前國內外油氣集輸方面的工藝技術主要有3種，分別是油氣混輸技術、原油脫水技術及原油集輸工藝。

2.1 油氣混輸技術

我國長距離油氣混輸技術發展已進入新的階段，油田油氣增壓混輸工程實現安全可靠。自2004年以來，墨西哥灣大型油田的發現和穩定運行，標志著油氣混輸技術陸續在海內外油氣田開發，多相計量裝置的開發與油氣混輸等方面取得了一定的成功，并在哈薩克斯坦取得較大進展。

油氣混輸技術是指將原油產出物在進行混合增壓后直接輸送至聯合站的技術，該技術主要研究油氣混輸管路、油氣混輸泵和附加設備，是近年來的熱門技術；與傳統的采油工藝相比較,油氣混輸技術可以減少在油氣分類設備及輸送管線上的巨大投資和生產運營的工作量，在人力、物力上都比傳統采油工藝的益處要多。

2.2 原油脫水技術

原油脫水是對原油進行綜合凈化的過程。在原油干燥過程中，工藝流程往往比較復雜，處理效率較高。在其他國家，原油在干燥前就進行再加工，但由于技術不夠成熟，實際處理效果并不理想。

原油脫水通常是指采用物理或化學方法除去原油中的游離水或乳化水，使含水率達到國家標準。原油干燥常用的方法有3種，分別是沉降脫水、電脫水、化學破乳脫水等。實際應用中，應通過對原油性質和乳化程度等因素的對比來確定最經濟的方法。

破乳劑是一種能使乳化狀的液體結構破壞，以便將乳化液中各相分離開來的表面活性物質。原油破乳是指利用破乳劑的化學作用將乳化狀的油水混合液中的油和水分離使之達到原油脫水的目的。目前常用的破乳劑有SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑、AR型破乳劑等[2]。

2.3 原油集輸工藝

隨著油氣開采和輸送工藝的不斷發展，國內的油田開發工程日益增多，這對我國的原油集輸工藝提出了更高的要求。在實際應用中，應根據不同的外部條件選擇不同的收集和運輸方式。

原油集輸系統站場包括采油中場、分井計量站、接轉站和集中處理站等。這里重點介紹接轉站和集中處理站。

接轉站是集輸系統的關鍵中轉環節，其主要任務是接收單井或計量站來油（液）、氣混合物，脫除游離水、脫除機械渣滓、分離提純油氣及原油穩定等處理。還向計量站提供摻水、保溫等用的熱水，加防垢劑、破乳劑等。為了加以區分，各種類型的接轉站，常常也可按其業務范圍的大小分為接轉站、轉油站和聯合轉油站等[3]。其要求為：

（1）保證核心工藝任務，在最大程度上降低油氣損耗，采用國內國外循環的先進工藝技術，提高經濟效益、節約能源。

（2）滿足生產需要，簡化生產流程，重視安全問題，操作管理方便，利于實現自動控制，便于進行事故處理和測量資料數據等。

（3）主要流程和輔助流程應進行合理安排，設備與管道應進行合理布置，有利于工程安裝，還要結合遠近期考慮。

集中處理站也稱為聯合站，是油田對原油、伴生天然氣和采出水進行集中處理的步驟。主要包括有分離提純油氣、計量、原油脫水、原油穩定、天然氣增壓、污水處理站等工藝流程及設施。其功能是：接收油井、分井計量站或接轉站輸送來的油氣；對油和氣進行分離、凈化；進行原油穩定，回收油田氣體中的凝析油等；將符合標準的原油、油田氣、輕烴，經計量后分別運送至礦場原油庫和用戶；含油污水送達至污水處理裝置，使得整個油氣集輸過程高效。

我國油田分布廣闊，各油田所處環境（自然環境、社會環境等）相異，導致原油物性、油氣組分等都存在較大差別，在實際工程中，應根據具體情況應用不同的集輸方案。

2.4 油氣集輸工藝流程設計基本原則

一個合理的集輸流程必須立足于油田的具體情況，如油氣水的性質、開發方案、采油工程方案、自然環境等，油氣集輸工藝流程設計基本原則如下：

（1）有利于油田持續安全生產。

（2）降低油氣集輸工藝過程的油氣損耗。

（3）最大程度上降低生產運行費用。

（4）積極采用新技術、新工藝、新設備、新材料，加快油氣集輸工藝技術的新發展，力爭獲得最大的經濟效益。

3 油氣集輸工藝技術節能降耗中的問題

從整個油氣集輸系統來看，油氣集輸實現了油、氣、水三相的分離，對原油脫水以及含油污水的處理等，整個過程的原料為原油混合物。經過分離處理后，實現了對油氣的分離、計量以及污水凈化等過程，將油、氣、水混合物轉化為油田商品。然而，實現上述過程需要使用大量的設備、工藝技術，消耗大量的能量。因此，油田集輸過程也是能量消耗最大的環節[4]。

在油氣生產過程中，大部分資源具有揮發性，進而導致油氣的損失越來越嚴重，為了解決這一問題，需要改善和優化閉式運行系統的狀態，以減少能量損失。此外，測量混亂現象的存在對各班組測量系統的正常運行造成了一定的影響。此外，許多采油廠無法單獨測量各采油廠的產水情況，因此，在油氣集輸過程中必須解決這一問題。

在油氣集輸過程中，存在著能耗問題，這是制約我國石油產業持續健康發展的重要因素，油和水的性質也發生了很大的變化。原油的集輸和油水的動態變化是不協調的，其適應性也較差。隨著油田開采進入高含水期和特高含水期，對油藏的影響和穩定生產的難度也愈發增大。同時，現有的油氣集輸設備還在系統效率和能耗方面存在著很多問題。具體分析如下：

（1）油水分離、分離時間和游離水溫度的改變，使現有的原油脫水工藝不再適用，不能滿足油田節能降耗的要求；在集輸過程中節能的關鍵是降低集油階段的熱量消耗。

（2）三元復合驅和其他三次生產技術的復雜性對現有的地面油氣集輸和輸送技術提出了新的要求。三次采油工程量大、工藝復雜、成本高，要做的是配注聚合物和生產液體處理工藝。

（3）油氣田生產開發效益逐步降低，投資和降低成本壓力較大。有效利用現有設施和能力，研究地面油氣集輸工藝技術體系，優化規劃建設，簡化現有工藝類型，降低建設和運行成本，在當前油田油氣采運技術改造中，已成為一個更加迫切和現實的問題。

（4）采油生產過程中可以使用機器設備。由于對機器的管理不善，一些設備已經出現老化現象，導致了電能利用率低，消耗了更多的電能，沒有達到有效提高設備的效果。同時，機器設備在轉換過程中損失較大，也浪費許多電能。由于我國自主創新能力不足導致提取油機設備在節能設計不完善時會消耗大量的電能。

在油氣集輸技術應用中，由于其產生的油氣含水率高，需要提高油氣集輸效率以達到節能降耗的目的。在這些技術難點的基礎上，一些偏遠地區也出現了油水處理工藝能耗高、計算混亂等問題。同時，我國油氣集輸系統中的許多設備也存在較大的問題，對其進行改善可以盡快實現節能降耗的目標[5]。

4 節能降耗途徑

4.1 樹立正確的節能意識

為了達到油氣開采和運輸的節能效果，在油氣開采和運輸過程中，必須嚴格實施節能措施，油氣資源屬于不可再生資源，過度利用會導致能源嚴重短缺。要優化和創新油氣集輸技術，樹立可持續發展的綠色生態理念，積極應用集輸技術體系。為了有效降低油氣集輸技術中的節能降耗，在樹立正確的節能意識時，要對相關人員進行培訓，給他們打好基礎。只有這樣，才能有更高的危機意識，盡最大努力節約能源，降低能耗。

4.2 加大對油水泵變頻技術的使用力度

在開采石油的過程中，其含水量隨著時間的增加而增加。這樣一來，原油泵的數量會增加，缺點是會加劇能源消耗。因此，使用油泵變頻技術，能夠提高泵裝置的運行效率，大大減少能源消耗。在實際生產中，使用油泵變頻技術，結合自動測量系統，促進了系統的自動控制，選擇合適的泵模型，使泵可以達到高效、節能和降耗的目的。

4.3 加強輸送過程的管理

在油氣資源的運輸過程中，要加強運輸過程中的管理，預防可能發生的風險，降低發生危險的可能性，而且在運輸過程中，如果油類密封，會產生較大的熱量，溫度也會升高，因此在實際生產中，要對輸油管道進行嚴格控制，避免發生耗能問題，同時對其進行定期維護。這樣可以有效地防止油氣資源的泄漏，減少油品的浪費和油品泄露對環境的污染。

4.4 充分利用地熱資源

充分利用地熱資源，通過余熱發電。為了有效提高集水系統的節能效果，需要注意所有細節，許多油田位于地熱資源比較豐富的地區，有效利用這些地熱資源可以獲得較好的節能效果，例如利用這種地熱加熱油，減少油加熱過程中的電能消耗。此外，如果油田有條件，為了讓地熱能得到更好的利用，可以選擇在當地建立地熱發電站，這樣既可以利用能量，在一定程度上也為當地提供了發電來源。再者，電能用戶可以節省對電能的消耗，達到更好的節能效果。

4.5 充分利用現代信息新技術

充分利用現代信息新技術，降低油氣集輸工藝過程中的能耗是十分有必要的。在油氣集輸過程中，利用現代化的信息技術可以實現對油田集輸數據的實時采集，并實現對數據傳輸和分析的自動化，這樣就可以為油田集輸工藝技術人員的決策提供更加精準的數據支持。不斷地完善油氣水計量系統，在現代信息技術的基礎上，各個集輸環節的監控技術也要能夠實現不斷地完善，有效地提升油田集輸的效率，加快油氣集輸的進一步發展[6]。

4.6 優化流程節省藥劑

使用破乳劑進行原油脫水，需要根據生產環境、原油性質選擇適合的破乳劑，合理控制藥品的濃度與加藥時機，比如可以采用斷點加藥的方式來降低生產成本。隨著現代科技水平的提高，破乳劑類型也比較多，破乳劑的選擇也是一個重要的因素。另外，采用低溫破乳劑進行脫水處理也能達到非常好的脫水效果。

5 總結

綜上所述，油氣集輸技術是油氣田生產的重要組成部分，也是油氣田生產的重要環節，這使得油氣田的能源消耗相對較高。因此，在應用的過程中，必須要牢記節能降耗，國家之所以要求石油企業加強對節能降耗的重視，就是因為石油是一種不可再生資源。只有不斷創新，積極地使用信息技術，才能不斷提高開采效率，節約能源，減少消耗，為企業帶來更多經濟效益，為人民謀取更多福利。