長慶油田池46井區混輸集油工藝研究

張園，張小龍，吳俊鋒，鄧展飛，白劍鋒

（西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安710018）

長慶油田池46井區混輸集油工藝研究

張園，張小龍，吳俊鋒，鄧展飛，白劍鋒

（西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安710018）

原油輸送管道設計的基礎是工藝模擬計算，根據計算結果可以優化集油管道的設計參數，提高管道工程輸油的可靠性和經濟性。文章結合長慶油田油二聯某進站集油管道工程，利用PIPEPHASE工藝計算軟件進行模擬計算，對計算結果進行分析討論，優化設計參數，比較了增壓方案和加熱方案的主要工程量、投資、能耗及適應性等，提出長慶油田集油管道經濟的操作方案。

集油管道；工藝計算；優化

0 引言

長慶油田地處鄂爾多斯盆地陜北黃土高原，是中國陸上著名的低滲透油田。低滲透儲層埋藏較深，物性差，單井產量低，較目前已開發區塊萬噸產建的油水井數大幅增長，開發建設成本較高。為了積極響應國家節能、環保的產業政策，落實長慶油田低成本開發戰略，實現長慶油田低滲透油藏的有效開發，降低地面工程建設投資，抑制生產成本上漲，單管密閉油氣混輸技術由于具有很強的社會效益、經濟效益以及現實意義，受到廣泛重視。本文對長慶油田混輸管路進行了優化研究。

以池46井區為研究對象，該區塊2009年建產25萬t，地形南高北低，油區內分布有南北走向的趙大溝及其支溝，地形較好。由于池46井區開采初期單井產油量小，無法采用管道輸送，只能采用汽車拉運的方式進行原油輸送。隨著長慶油田對池46井區勘探開發步伐的加快，原油產量逐年上升，采用管道輸送（油氣混輸）的集輸方式，可以大幅度降低輸油生產成本及油氣損耗，并減少對大氣的污染。本文利用美國SIMSCI公司的PIPEPHASE9.1軟件對長慶油田池46井區油二聯某進站集油管道進行計算，比較其在增壓工藝和加熱工藝下的工況及其投資，達到降低地面建設投資的目的。

1 研究內容及分析

1.1 工藝設計基礎

擬在姚1、姚2、姚3建立增壓點（或加熱站），將原油輸往油二聯，沿線各主要節點間管段長度（L）和高程差（Δh）見圖1。

圖1 油二聯某進站集油管道路由主要節點示意

主要工藝設計參數如下：

（1） 姚1、姚2、姚3規模均為240 m3/d，年生產天數350 d。

（2） 原油含水30%，密度為0.835 g/cm3，氣油比為44 m3/m3。

（3） 黏度為30 mPa·s（20℃）和15 mPa·s（30℃）。

（4） 輸油管道絕對粗糙度0.5 mm，管道采用厚30 mm泡沫黃夾克保溫。

（5） 環境溫度為3℃。

1.2 工藝模擬計算

1.2.1增壓輸送工藝

擬在姚1、姚2、姚3設立姚1增壓點、姚2增壓點、姚3增壓點，將外輸原油溫度加熱至33℃。本工藝采用增壓并加熱的方式將油氣輸送至聯合站，液量按設計規模取。

根據原油組分，選用PIPEPHASE9.1軟件中黑油模型和BBM方程建立集油管道工藝模擬計算模型。

根據初步的估算，選擇以下兩個管徑方案設計模型：

方案一：增壓點至節點管道管徑選取DN80mm，節點A至油二聯管道管徑取DN125 mm；DN80 mm管道總傳熱系數1.36 W/（m2·℃），DN125 mm管道總傳熱系數1.20 W/（m2·℃）。利用PIPEPHASE9.1軟件計算，結果見表1。

表1 設計規模下各節點模擬計算結果

方案二：增壓點至節點管道管徑選取DN100mm，節點A至油二聯管道管徑選取DN150mm；DN100mm管道總傳熱系數1.26 W/（m2·℃），DN150 mm管道總傳熱系數1.15W/（m2·℃）。利用PIPEPHASE9.1軟件計算，結果見表2。

表2 設計規模下各節點模擬計算結果

1.2.2加熱輸送工藝

充分利用姚1、姚2、姚3與油二聯高程差較大、油二聯處于較低標高等有利條件，在不加壓條件下實現油氣密閉混輸自壓進聯合站。按長慶油田不加熱集輸半徑為2.5 km，超過2.5 km采用相對集中加熱的辦法，本工藝擬在姚1、姚2、姚3設立姚1加熱點、姚2加熱點、姚3加熱點，將外輸原油溫度加熱至33℃。

方案三：相對集中加熱處流量按10 m3/h計算，根據《油田油氣集輸設計手冊》中混輸熱力管道工藝計算式：

式中d——管道內徑/m；

QL——原油或油、水流量/（m3/s）；

VL——原油或油、水當量流速/（m/s），根據一般油田的實際經驗，當量流速為

加熱點至節點管道管徑選取DN150 mm，節點A至油二聯管道管徑選取DN200 mm，建立模型。DN150 mm管道總傳熱系數為1.15 W/（m2·℃），DN200 mm管道總傳熱系數1.04 W/（m2·℃），利用PIPEPHASE9.1軟件計算，結果見表3。

表3 設計規模下各節點模擬計算結果

2 結果與討論

2.1 方案比較

對以上三種方案進行比較，方案比選見表4。

從表4可以看出，方案三的費用最低。因此，推薦方案三，即采用加熱密閉混輸自壓進聯合站。

表4 方案比選

2.2 關于增壓方案的討論

2.2.1增壓方案的優勢

油氣混輸的增壓工藝在地形起伏大的山區具有明顯的普遍實用性。由于增壓點的設置，保證了流體具有充分的能量進入聯合站。此工藝具有以下優勢：

（1） 由于混輸泵的存在，通過提高外輸壓力從而提高管道輸送能力，集油半徑內凡是新增油井均可較為方便地接入增壓點。

（2） 增壓點后管道內流體能量充足，大大減少沿途地形起伏對干線路由選擇的影響。

（3） 增壓方案對氣油比的選擇相對于加熱方案具有更強的適應性。

2.2.2增壓方案中不同管徑的選擇

增壓方案中，不同管徑投資不同主要體現在由于外輸干線管徑的不同造成外輸壓力及混輸泵功率的差別。

方案二中，干線管徑大，所需混輸泵功率小，費用反而降低；同時，干線管徑大有利于擴建。故增壓方案中，方案二更具有優勢。但不能為了減少投資，無限制地增大管徑，減小外輸壓力，應該兼顧油田發展的趨勢（后期油藏量會遞減）綜合考慮，使管徑與增壓點增壓幅度達到合理的匹配。

2.3 關于加熱方案的討論

加熱方案利用流體自身壓力進入聯合站，減少了混輸泵的投資，在經濟上具有明顯的優勢。但此方案對地形起伏、混輸氣油比具有選擇性。在設計集油工藝時需注意：

（1） 由于地形起伏的影響，應詳細考察外輸干線路由，確保油氣混輸流體在自壓及高差作用下順利進站，在地形起伏較大、不能依靠自身壓力及高差進站時，采用增壓工藝方案。

（2） 提高集油規模時，應對外輸干線輸送壓力進行復核，確保在新的規模下流體在自壓及高差的作用下順利進站，當要求的輸送能力超過加熱不增壓工藝所允許的范圍時，采用增壓工藝方案。

（3） 定期對加熱點氣油比進行測定，在氣油比超過加熱不增壓工藝所允許的范圍時，采取增壓方案。

（4） 若出現段塞流，會使管路壓降顯著增大，導致井口回壓增大，油氣井產量降低，影響正常生產。

3 應用

由于產建部署調整，實際建產情況見圖2。姚1加熱點和姚2加熱點串接進油二聯，姚3加熱點由于發現新區塊，調整到單獨進油二聯，目前尚未投產。實際運行結果與模擬結果對比見表5。

圖2 實際油二聯某進站集油管道路由主要節點示意

表5 實際運行結果與模擬結果對比

由表5可知，池46井區采用加熱不增壓工藝，完全可以滿足集輸要求。

4 結束語

通過對長慶油二聯某進站集油管道工藝的模擬，發現加熱不增壓工藝的集油方式具有經濟優勢，在地形平坦地區，可以試推廣加熱不增壓工藝。但由于長慶油田絕大多數的油田產能均位于黃土高原溝壑區，對加熱工藝影響較多。作者認為在混輸管徑計算時，可以先選管徑，再選輸送壓力，使管徑與增壓點增壓幅度合理匹配，減少投資。在夏季地溫高、井口回壓低時，5～11月這7個月可不用增壓，只加熱即可，采用密閉混輸自壓進站；冬季采用增壓進站的方式，達到減少能耗的目的，此方案更適合長慶油田的產能特點。

[1] 孫國華，侯桂華.延長油礦子北輸油管道工程工藝模擬計算研究[J].油氣田地面工程，2005，24（11）：6-7.

Abstract:Crude oil gathering pipeline design is based on process simulation calculation.According to the calculation results,the design parameters of oil gathering pipeline can be optimized,the reliability and economy of the oil pipeline engineering can be improved.Associated with the oil gathering project at Chi-46 wellsite of Changqing Oilfield,the process simulation calculation is conducted by using PIPEPHASE process calculation software,and the calculation results are analyzed and discussed to optimize the design parameters.Through a comparison between the supercharging scheme and the heating scheme in aspects of main quantity,investment,energy consumption,advantages and adaptability,an economical scheme of gathering pipeline of Changqing Oilfield is brought forward.

Key words:oil gathering pipeline;process calculation;optimization

（64）Research on Multi-phase Flow Gathering at Chi-46 Wellsite of Changqing Oilfield

ZHANG Yuan（Xi’an Changqing Technology Engineering Co.,Ltd.,Xi’an 710018,China）,ZHANG Xiaolong,WU Jun-feng,et al.

TE832.3

A

1001－2206（2010）05－0064－03

張園（1982-），女，陜西西安人，助理工程師，2008年畢業于西北大學，工學碩士，現從事油田地面工程設計工作。

2010-01-18