安塞油田油氣混輸技術研究與應用

張明鵬 程遠新 金興玉(中國石油長慶油田分公司第一采油廠， 陜西 延安 716000)

安塞油田油氣混輸技術研究與應用

張明鵬 程遠新 金興玉(中國石油長慶油田分公司第一采油廠， 陜西 延安 716000)

安塞油田伴生氣回收率與全國平均水平相比存在很大差距，制約了地面集輸系統效率的提升和現代化綠色油田的建設與發展。本文從伴生氣資源現狀和回收利用情況調查入手，研究多相流體在管道中流態，提出了適合安塞油田的油氣同步混輸、井口定壓集氣、管網防腐增效等技術對策,并進行優化改進，大幅提升了油氣混輸效率，對推動現代油田節能減排、綠色環保建設和可持續發展具有重要意義。

安塞油田;油氣混輸;多相流;流態;混輸效率

1 概述

(1)伴生氣資源現狀 安塞油田地處黃土高原，受特殊地貌環境和“三低”油藏不利條件的影響，輸油管道翻山越嶺、跨溝架橋，給后生氣回收利用帶來了一定困難。伴生氣資源總量55.6×104m3/d，主要為富含伴生氣的長4+5、長6、長10油藏，平均氣油比67.6m3/t。輕質組份C1、C2含量為77.4%，熱值為氣田一般天然氣的1.5～2倍，具有較高的回收利用價值。

(2)伴生氣利用情況 主要通過生產輕烴、混烴、燃氣發電、加熱原料等途徑回收利用，輕烴、混烴生產后的干氣用于CNG及發電、加熱的燃料。在富氣區塊已建成輕烴回收站5座，撬裝回收裝置3座，燃氣發電站12座，加熱裝置677臺。共利用伴生氣38.4×104m3/d，剩余17.2×104m3/d伴生氣由于分布較為偏遠，全部回收經濟效益十分可觀。

2 輸油管道中多相流的流態研究

管道多相流會出現起伏段塞流、瞬時段塞流、強烈段塞流等，使得管道發生不穩定振動，增加系統運行壓力和安全風險。

起伏段塞流：安塞油田90%以上集輸油管線走向翻山跨溝，在起伏的管道中液體積聚在管段的低洼處阻礙氣體通過。在上升管中氣體被壓縮，氣體壓力增加，當氣體壓力增加到足以支撐上升管中靜液柱壓力時，就會產生不穩定的振動現象，導致液體流出。

瞬時段塞流：頻繁啟停泵會導致管道中的氣液流量發生變化而會產生段塞流，這種段塞流通常由分層流發展而來，如果受到意外振動或氣液流量發生變化，液體發生波動，液膜向前移動，分層流就會演變為段塞流。

強烈段塞流：安塞油田受所處的特殊地理環境影響，30%管線在翻山跨溝過程中有立管走向，當運移液塞長度大于管道立管部分高度時，壓力波動最大、管道出口氣液瞬時流量變化最大的段塞流，常發生在氣液量低的立管中。

3 油氣混輸技術應用

油氣混輸流程主要為井組→增壓站→聯合站，以增加站點來油伴生氣含量和提高站內油氣混輸效率為原則，重點從站點油氣同步混輸、油井井口定壓集氣、游梁式打氣筒增壓、完善管道防腐工藝等方面采取對策，提升站點油氣混輸效率。

(1)站點油氣同步混輸 常規外輸泵只能輸送原油中溶解伴生氣，制約了井站伴生氣回收。結合地面集輸系統和伴生氣現狀，進行了適應性分析研究，選取48個井組試驗同步回轉裝置油氣混輸，對下游站點工藝流程優化改造為越站輸油，將原油與伴生氣混輸至聯合站，增加伴生氣回收3.2×104m3/d。

同步回轉裝置工作原理：裝置的核心設備為同步回轉油氣混輸泵，轉子與轉缸偏心安裝，轉子繞自身圓心旋轉，并通過滑板帶動轉缸做“同步回轉”運動，滑板將氣缸分割成周期性變化的“月牙形”吸入腔和壓縮腔，實現吸氣及壓縮的不斷循環過程，其中油起到潤滑、冷卻、密封的作用。

(2)油井井口定壓集氣混輸 選取80口套管氣穩定在200m3/d以上的油井開展井口定壓閥集氣工藝試驗，實現伴生氣與井組原油混合后經集油管線輸送至增壓站點。經過12個月的現場試驗，發現存在無法讀取壓力值、易凍堵和動火安裝等問題，通過不斷的研究與試驗，將原有裝置研究改進為直讀防凍定壓閥，全部采取絲扣連接工藝。在伴生氣富集區選取回壓低于1.5MPa的300個井組進行推廣應用，實現伴生氣進站6.0×104m3/d。

(3)游梁式打氣筒增壓 將打氣筒安裝在抽油機游梁下方，利用抽油機能量將套管氣抽出后打入油管內實現混輸，設計壓力1.5MPa、4MPa，單臺輸氣量350m3/d，目前試驗11臺。

優點：工作不需要額外動力，節省大量能源，結構簡單、管理方便。缺點：匹配性不強，安裝后沖程無法調節，故障率高，不適應于氣量豐富井組(大于350m3/d)。

(4)管道防腐工藝完善 輸油管道受管內不穩定流動、沖擊、水化物、腐蝕、段塞等影響，多相流對管道的內腐蝕速率比單相流管道加快50%。為給油氣混輸提供良好的管道環境，選取了部分腐蝕速率較大的多相流管線開展HCC環氧玻璃纖維復合內襯防腐工藝試驗，增強了管道的應力強度，減緩了管道內壁結垢、結蠟速度，介質流動阻力同比下降10%。

4 結語

油氣同步混輸、井口定壓集氣和改善管道環境等新技術在安塞油田試驗初見成效，解決了油氣分輸工程建設費用高和常規混輸效率低等問題，為伴生氣回收提供了新途徑，適合于黃土高原特殊的地理環境，具有較好的發展前景。但同時存在一些技術難題，今后將加大混輸泵和同步回轉等配套技術的攻關力度，持續提升油氣混輸效率，推進綠色油田建設。

[1]胡文瑞.低滲透油氣田概論 ——迅速崛起的鄂爾多斯盆地(上冊)[M].北京：石油工業出版社，2009.

[2]曾亞勤,王林平.魏立軍.長慶油田伴生氣生產特征分析[J].石油天然氣學報，2009,(5).

[3]孫杰.油田多相混輸泵應用技術探討[D].石油規劃設計，2005，16(2)：35-37.

張明鵬(1982- )，男，漢族，陜西西安人，工程師，主要從事地面工程管理工作。