油田高含水期油氣集輸與處理工藝優化措施

王亞波(中海油能源發展股份有限公司，天津 300457)

0 引言

石油已經成為人類日常生產生活當中必不可少的能源，是國民經濟的重要支柱。在石油的開采過程中，油氣集輸是油田勘探、開發、開采作業的最后一個環節，其功能是將分散在油田各處油井產物加以收集，分離成原油、伴生天然氣和采出水，并進行必要的凈化、加工處理使之成為油田商品儲存和外輸。然而在油氣的生產、存儲和運輸過程當中存在著諸多的安全隱患，尤其是當油田含水量較高時，會使得安全隱患更大，而且石油原油含液量比較高，生產過程耗費的能源較多，生產效益比較低。所以，本文就這一問題，詳細地分析和討論了油田高含水期油氣集輸和處理工藝技術，旨在提高油氣集輸技術水平，從而促進石油行業的健康可持續發展。

1 油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術特征

1.1 油氣集輸與處理工藝技術現狀

油氣集輸系統的功能是將分散在油田各處油井產物加以收集，并將其中的原油、伴生天然氣和采出水進行分離、凈化、加工處理使之成為油田商品，之后將這些商品(原油、天然氣、液化石油氣等)進行儲存和外輸。由于目前我國油田許多都處于油田高含水期，油氣集輸和處理技術面臨著新的挑戰，其核心就是要更好地滿足和適應新的油氣田生產形勢，不僅要滿足國家和行業的相關技術標準和規范的要求，而且還要盡可能地降低能耗、提高生產效率、保障產品質量。

目前一些油氣公司的油氣集輸和處理工藝沒有完全發揮出其應有的效果，主要是由于其自身存在一定的技術問題。油氣開采對于油氣集輸和處理工藝技術要求比較高，且直接影響著油田開采的生產質量和生產效率。所以，這一技術越來越受到國家和行業的重視，生產企業和科研單位正在投入越來越多的研發費用，用于開發更加先進高效的油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術。

目前我國在油田高含水期的采用油氣集輸和處理技術還有許多有待完善的地方，同時油田機械設備老化帶來開采能耗逐步增多，對油氣開采效率造成極大的負面影響。而原油分離的問題是油田高含水期面臨的一個棘手問題，傳統的分離工藝技術已經無法有效解決這一難題。所以，為使石油開采能夠持續，對油氣技術工藝進行創新開發勢在必行。

目前油田主要應用的油氣集輸與處理工藝技術分為以下兩種：

第一，多相混合運輸技術。此技術在長距離運輸情況中比較常見，是在不對油田產物進行分離的情況下，直接將油、水、氣的多相混合物輸送出去。此技術在歐洲、美國等國家率先投入使用，但該技術要求匹配良好的電熱技術，才能充分發揮此技術的價值[1]。采用多相混合運輸技術不僅能夠節約大量的油氣集輸工程成本，而且能夠簡化工藝流程。因此，多相混合運輸技術的發展前景是比較廣闊的。

第二，原油油水分離技術。原油脫水技術是油氣處理環節非常重要的環節，而且也是一個比較復雜和繁瑣的過程。我國現在采用的主要方法就是先除油后處理。這也是國外許多國家所采用的方法。我國的油氣集輸和處理工藝技術起步相對較晚，對比西方工業發達國家，我國諸多工藝技術仍處于落后的狀態，對于原油脫水技術的應用水平不高，游離水脫除技術尚處于發展過程中，難以應用在高含水原油當中。也正是如此，我國對原油脫水技術的研究越來越重視。

1.2 油氣集輸處理工藝技術主要特征

油田油氣集輸處理工藝技術具有復雜性和系統性，表現出的主要特征就是連接和操作多臺設備，應用多種工藝系統，且同時運行多個模塊[2]。與此同時，改工藝路線需要應用更多的發動機設備，會在一定程度增加發生火災的幾率。

2 油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術存在的問題

2.1 計量方法有待優化和改進

油氣集輸處理工藝發展過程中，最為關鍵的部分就是計量方法。對于目前的油田高含水期油氣集輸和處理技術來說，若還是繼續沿用傳統式的處理工藝，沒有有效地優化和升級計量方法，就會嚴重阻礙油氣集輸處理工藝的發展和進步。

隨著我國經濟的發展和科技的進步，油氣集輸和處理工藝技術也要順應時代發展的潮流，油氣企業應該積極采用先進的現代化計量方法，提高油氣集輸和處理工藝技術水平和生產效率。但目前的現實情況是，一些油田采用的計量方法還是傳統人工測量方式，此方法不僅工作效率低下，工作質量得不到有效保證，而且還會由于人為主觀因素影響，導致計量過程出現較大的誤差，影響力油氣集輸處理工藝技術水平的提升和創新。因此，油氣集輸和處理工藝技術目前亟需解決的問題之一就是計量方法的優化和改進[3]。

2.2 運行模式存在的問題

2.2.1 油田水處理成本不斷增加

隨著我國經濟的發展和社會的進步，對于石油的需求量也與日俱增，石油企業需要不斷增加石油產量，才能滿足日益增長的石油需求量。隨著優質油氣田資源的逐漸減少，在石油開采過程中，油井中含水量會越來越高，為油氣運輸處理工藝帶來很大的麻煩，導致油田開采企業的水處理成本不斷增加。

2.2.2 高負荷工作引發設備故障頻發

為了保證油氣能源供應的穩定，就必須要開發油井，油氣企業不斷增加開采能力，目前很多設備處于高負荷工作狀態，高負荷工作所帶來的影響就是設備故障頻發，導致了油氣資源的浪費。

2.2.3 設備老化帶來能耗增加

我國目前開采油田過程中，由于成本控制的要求，油氣企業會嚴格管控開發油田方面的資金投入，也就導致很多油氣開采企業的設備設施出現老化問題，運行效率大大降低，而且能耗大幅上升。本質上來看，雖然使用老化的設備設施可以保持經濟效益短期的穩定，但長此以往，設備工作效率會不斷下降，低功效和高能耗有悖于我國綠色發展的觀念，更無法實現健康可持續發展的目標[4]。

3 優化高含水期油氣集輸處理工藝技術的措施

3.1 優化油氣集輸處理工藝技術

3.1.1 利用聯合站進行分離處理

諸多的實際情況表明，油田高含水期導致企業在日常生產過程中，原油中含水量極高的情況屢見不鮮，在如此情況下，企業要從根本上進行考慮，對原油進行合理的脫水操作。簡化處理油氣處理工藝技術過程中的各道工序，是工藝改造工作的重點。在聯合站對原油進行分離，可以有效改善和優化油氣集輸損耗較大的情況。油氣開采出來后，先自集油干線的區域輸送至聯合站，再由相關技術人員將其連接油氣水分離設施，中間過程無需加熱處理，在三相分離設施的幫助下，分離油氣水三種物質。最后技術人員還要再次處理原油，全面脫水之后，必須要保證其滿足要求才能進行下一步的輸送工作。

3.1.2 提升油氣水三相分離裝置工作效能

提升油氣水三相分離裝置工作效能是優化高含水期油氣集輸系統的重要技術手段。氣液預分離技術是油氣水三相分離裝置的最大性能應用價值，能有效地促進油氣水分離效果。技術人員需要將油氣水混合物傳送至事先準備的分離筒當中，此環節能夠使得大部分天然氣被有效地分離出來，對分離裝置的壓力樹脂要全面把控，以提升分離裝置的利用效率。該裝置能夠對流體的運行速度和方向進行合理改變，主要以依賴于其中的防沙處理結構，全面防護分離筒，以有效地延長此裝置的使用壽命。

3.1.3 外輸泵采用變頻節能技術

聯合站在日常的運行過程中，外輸泵功率問題主要是由于泵管特性匹配不合理所導致的。對于此類問題，可以通過詳細地調查泵管道的標準和規范，對泵管的出口閥門進行有效地調整，在內部流量大小全面控制的同時，還可以防止出現嚴重的流體流失情況，以避免對設備設施的工作質量和效率造成嚴重的影響。應用變頻節能技術，能夠科學合理地控制外輸泵設備設施的輸出功率，以實現最小的損耗及最穩定的工作效果[5]。

3.2 積極應用新型采油設備

在油氣開采過程中，相關的設備設施出現不同程度的老化現象，是導致開采質量和效率嚴重下降的主要原因。因此，相關的油田開采企業應該根據自身實際發展情況，積極采用新型采油設備，逐漸淘汰老舊設備。

在設備更新時，要結合實際產能，盡可能地選取低能耗、高開采效率的設備設施。比如，三相分離裝置就是目前應用比較廣泛的一種新設備，它可以有機地結合多種技術，將采出液中的油氣水不同形態的物質進行有效地分離處理，提高原油的集采效率。同時，此裝置內部通過洗滌破乳，以沉降分離脫水的方式再輸送至油室當中。

從全局來看，新型采油設備的應用，不僅能夠促進油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術的發展，而且還能夠有效地解決目前眾多油田開采普遍面臨的高能耗的問題，從而實現企業經濟效益的最大化。

3.3 加快新工藝技術的研發

我國目前的油田高含水期油氣集輸與處理工藝技術中，稠油降黏輸送技術占據著主要地位。該技術需要考慮的因素比較多，在實際作業開展的過程中，選擇此項技術必須要從油井實際情況出發，以經濟效益為先決條件，分析稠油降黏輸送技術的可行性，對于各項指標的論證要根據油田開發的實際需要和技術規范進行，以確保此技術在實際開采過程當中的可行性。局部加熱集輸方法和滲液集輸方法是目前比較常見的兩種稠油降黏輸送方式。前者主要是將加熱裝置設立于井口的相應位置，這需要對傳輸管道口徑進行適當的擴展。后者主要是將相應液體加入到產出液當中，以有效地降低產出液的粘稠度，以滿足稠油的集輸要求，從而實現油氣集輸工作的順利開展。此外，在產出液當中加入滲液，充分發揮滲液的效果，以提高稠油的溫度，此舉的目的是滿足集輸技術對稠油熱力的要求。

3.4 加強油氣集輸現場數據庫的建設

油田高含水期油田開發過程中，應對現場數據庫的建設進一步加強，在提高油氣集輸效率的同時，實現油氣集輸與處理工藝的自動化和信息化。我國目前在建設數據庫方面，所取得的成績也是有目共睹的，但在系統專業化技術方面相比于其他國家還存在很大的差距，所以必須要對其進行創新和優化。數據挖掘技術和數據庫等先進的現代化技術應用，不僅能夠有效地提高油氣集輸與處理工藝技術的質量和效率，而且還能創設新型的油氣集輸管理模式，為油田決策提供科學的數據支持。再有，要充分汲取其他國家的先進經驗，建設專業化的數據中心，以使整體效率得以顯著提升，同時提高油氣集輸與處理工藝技術的專業水平。

4 油氣集輸工藝技術發展趨勢

科學有效地提升油氣集輸工藝技術，對于石油行業未來的發是十分重要且必要的。油水分離處理不完全、耗時長、設備體積較大等一系列問題直接影響油氣企業的生產成本，有效地提升油水分離處理技術水平是目前油氣集輸與處理工藝技術亟待解決的問題之一。對比，要積極鼓勵相關企業和科研單位對油氣集輸與處理工藝技術進行優化和完善，有效地解決上述問題，促進石油行業健康可持續發展[6]。

根據目前石油行業發展的情況來看，提升油氣集輸工藝技術主要以兩方面的內容為主，分別是相關技術的完善與優化以及多種實施方法的制定。

其一，對于油氣集輸實施過程當中出現的各種問題進行明確，以搞清需要攻克和研究的方向，并進一步加大研發投入，對多種運輸技術進行不斷地優化和完善，提高油氣集輸工藝技術水平。比如，在對含蠟量比較高的石油進行運輸時，可以充分發揮油田地形比較寬闊的優勢，利用風能源等新能源對其進行加熱處理。此舉在最大限度降低成本投入的同時，還能滿足當下綠色環保的要求，降低對自然生態環境的破壞。具體的措施包括：

(1)對三次采油配套技術進行優化和完善。石油乳化度過高的問題是目前油氣集輸和處理工藝中最為嚴重的問題，對石油質量造成了嚴重的影響。雖然采用相關技術能夠有效地解決此問題，但成本就會有所增加。因此，必須要著力于開發破乳劑技術，或者其他新型技術，以有效地降低石油開采過程中出現的乳化問題，盡可能地在根本上對乳化問題進行解決。與此同時，石油采出液存在一定的差異性，導致油氣集輸與處理工藝技術需要面對多種不同的工況，導致采出液處理設備和相關設備的問題，其中最為嚴重的就是高含水油氣問題，較之更為復雜的是游離水的問題。因此，必須要著力于開發和研究大罐沉降脫水、電脫水供電、電脫水極板結構等較為先進的技術，以適應三次采油配套技術，再或者將游離水監測系統直接安裝于油氣集輸與處理工藝技術相關設備當中，對游離水含量進行隨時監測，以有效地節能降耗，從而有效地縮減沉降脫水的時間，還能減少出現脫水不完全的情況。

(2)節約能源新途徑的探索和發展。高含水期油氣中含有大量不穩定的游離水，大幅度地增加了油氣集輸與處理工藝技術的能耗，因此，必須要探索和研究節能技術，以適應我國可持續發展的理念。所以，對于冷制處理油氣集輸與處理工藝技術的研究要盡快提上日程，攻克耗能較高工藝程序的問題，力爭最大限度地降低所耗費的能源使用量，或者盡可能以物理方法解決此類問題，以有效實現節能降耗工作。要有意識地優化油氣集輸與處理工藝技術，綜合處理其中耗能較高以及能源排放問題，實現循環再利用，從而實現節能降耗的目標。

其二，油氣集輸基礎設備分布在廣闊的面積上，地域面積范圍廣，其所處的具體地形地勢也存在很大的差異，所以，基礎設備的安裝方法也呈現出較大的差異性。技術人員必須要深入勘察，結合當地地形地勢的實際情況，制定出具體的安裝方法。

5 結語

隨著我國經濟的發展和社會的進步，石油行業取得了突飛猛進的發展，而且油氣集輸與處理工藝技術也取得了令人矚目的成就。在目前的發展過程中，我國的石油資源開發更加趨于深度化，已經開始進入到高含水期，所以，目前油氣集輸關注的重點內容是地面系統和油氣集輸與處理工藝技術。因此，必須要加大油氣集輸與處理工藝技術的研發資金投入，以有效地改善和優化油氣集輸與處理工藝技術，以全面地降低工藝的成本投入，不斷地提升工作質量和效率，防止出現與環境保護相悖的情況，以促進我國石油在高含水期的開采和生產，從而促進石油行業的健康可持續發展，最終實現我國經濟效益的最大化。