淺析我國油氣混輸技術(shù)方略

胡海霞

在原油集輸中，與單相管路分別輸送原油和天然氣相比，油氣混熟技術(shù)能簡化集輸流程、縮短工程設(shè)計、施工時間，降低集輸工程投資。在沙漠、近海等特定環(huán)境中，油氣混輸管路有單相管路不可比擬的優(yōu)點，突出表現(xiàn)在簡化工藝、節(jié)省空間、減少運營管理費用、提高油氣田生產(chǎn)能力等方面，是實現(xiàn)沙漠深部或下水采油不可或缺的技術(shù)。

一、油氣混輸管路的基本理論

1.管道流型劃分。油氣混輸工藝流程能實現(xiàn)集輸系統(tǒng)的優(yōu)化以及伴生氣的充分回收和利用，是我國目前低滲透油田實現(xiàn)經(jīng)濟高效發(fā)展、資源充分利用和節(jié)能環(huán)保的核心技術(shù)。油氣混輸?shù)墓艿懒鲬B(tài)是多相流，可根據(jù)其幾何分布結(jié)構(gòu)分為分層流、波狀分層流、塞狀流、段塞流、環(huán)狀流、泡狀流、霧狀流7種流型。

2.管道流型判別。水平管道流型：流型圖是流型識別和流型轉(zhuǎn)換的重要工具之一。Baker通過總結(jié)研究，發(fā)展了一種可以流型判別的流型圖方法。Hoogendoom等人對水平管氣液兩相流運用了這一方法之后，出現(xiàn)了多種不同條件的流型圖。傾斜管道流型：布里爾主張簡化流型的劃分，得出了無因次準數(shù)表示的、可以適用各種傾角的流型相關(guān)公式，這組關(guān)系式對判別傾斜管道內(nèi)氣液兩相流流型有很大幫助。

3.多相流混輸管道研究。降壓研究：伴隨著我國各種油田的逐步開放，多相流混輸?shù)膶嶋H已經(jīng)在生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越多。研究表明，混合物的雷諾數(shù)和富勞德數(shù)關(guān)聯(lián)在一起時，實驗結(jié)果會出現(xiàn)一種次序關(guān)系。這個次序關(guān)系可以被我們用作為壓降相關(guān)式的基礎(chǔ)內(nèi)容。降溫研究：研究多相管流混輸主要時為了計算。壓降計算中，需要用到的熱物性參數(shù)均與溫度相關(guān)，壓降計算要以溫降為基點。因此，溫降和壓降計算是油氣混輸中重要的計算之一，影響集輸系統(tǒng)運行的安全性。

4.油氣混輸泵。通常情況下在實際生產(chǎn)過程中按照工作原理來劃分的容積式多相泵，主要指螺桿泵，其優(yōu)點是流量均勻，過程中流量隨壓力的變化量較小，剛性好，耐腐耐磨性好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，自吸性能良好，可輸送的液體粘度廣泛，啟動方便。螺桿泵分為單螺桿泵、雙螺桿泵、三螺桿泵等。油氣混輸泵將泵和壓縮機的功能合二為一，可把油、氣、水多相流體通過加大壓力直接泵送到處理中心，這是油氣混輸技術(shù)的關(guān)鍵。在一些大型投資生產(chǎn)過程中，除了技術(shù)性、經(jīng)濟性、安全性外，還涉及社會、生態(tài)環(huán)境及資源等很多方面的因素影響。因此，在制定工程方案的同時，要對工程所涉及其他社會、政治因素進行考量。

二、油氣混輸工藝在長慶油田應(yīng)用

我國各大油田的地理地勢及地層結(jié)構(gòu)差異很大，針對長慶油田地層特點特點，專家針對長慶油田地面集輸工藝制定了一套以叢式井組一增壓點一聯(lián)合站為主的油氣混輸結(jié)構(gòu)模式。油氣混輸技術(shù)在該油田中的應(yīng)用主要以井場定壓閥回收、增壓點油氣混輸工藝為主。

1.長慶油田油氣混輸工藝

叢式井組套管氣回收主要有定壓閥回收油氣輸、混輸泵/壓縮機回收油氣混輸、敷設(shè)套管氣集氣管道等方式。但敷設(shè)套管氣集氣管道方式回收套管氣，不能適應(yīng)目前長慶油田超低滲透油藏產(chǎn)能建設(shè)的特點，同時在開采過程中，油田的伴生氣產(chǎn)出速度衰減較為迅速且明顯，不利于長期的開發(fā)，同時敷設(shè)管道集氣的方式不方便于后期產(chǎn)量調(diào)整，整個工程耗資較大且后期回報逐漸衰竭。混輸泵/壓縮機回收油氣混輸則投資較高。

定壓閥回收套管氣結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、投資省、易操作、維護方便，定壓放氣可以實現(xiàn)定期對管道進行吹掃，方便管理，更容易實現(xiàn)數(shù)字化管理，這是長慶油田大力推廣的井組油氣混輸工藝流程。

增壓點油氣混輸工藝：增壓點一般情況來講屬于小型站點，通常建在地勢較為平坦的地區(qū)，占用空間比較小。長慶油田復(fù)雜多變的地形，對于偏遠、地勢較低和沿線高差起伏變化大的井組采用增壓點增壓輸送，可以有效的降低回壓，更好的實現(xiàn)油氣的大范圍的輸送。增壓點油氣混輸工藝在整個油氣集輸過程中損耗低，能有效減少對環(huán)境的破壞，減少加熱爐和鍋爐的熱負荷，保證了整個系統(tǒng)運行的安全性，有效提高整個油氣集輸系統(tǒng)的熱效率，且有利于提高數(shù)字化程度和管理，工藝流程簡單、所需投資比較少。經(jīng)過綜合對比分析，增壓點油氣混輸泵的選擇方面，可以用結(jié)構(gòu)短、效率高、適應(yīng)范圍廣、可露天設(shè)置的單螺桿油氣混輸泵。

針對長慶低滲透油田滾動開發(fā)以及地勢復(fù)雜多變的特點，相關(guān)工作人員研發(fā)了一套數(shù)字化橇裝增壓集成裝置，這種裝置效果明顯，集加熱、變頻油氣混輸、緩沖、分離、自動控制等多個功能實現(xiàn)了一體化，相應(yīng)配套遠程終端控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)字化管理、操作智能化、現(xiàn)場無人值守，同時也降低了安裝所需的時間，建設(shè)起來比較容易，投資相對較小。

2.存在的問題

（1）混輸泵排量較小，伴生氣不能100%回收。

（2）泵入口壓力較低，泵內(nèi)含氣率大，混輸泵外輸能力降低，進一步導(dǎo)致運行效率降低。

（3）目前市場上的多相計量裝置成本高、可靠性低，不符合長慶油田低成本開發(fā)戰(zhàn)略，導(dǎo)致目前單螺桿泵油氣混輸工藝難以計量，管理難度大。

三、結(jié)論與建議

1.在油氣混輸泵研究方面，我國多從宏觀效果著手，在油氣混輸過程中相關(guān)參數(shù)之間的影響變化取得了突破性進展，但多以定性分析為主，定量分析較少，應(yīng)有針對性的對各大油藏進行多次分析實驗和數(shù)據(jù)模擬，總結(jié)經(jīng)驗，以求有所突破。

2.長慶油田的油氣混輸工藝雖極大提高了生產(chǎn)工作效率和生產(chǎn)收益，但也存在一些問題。這說明我國在油氣混輸工藝雖取得了進步，但整個工藝的整體性還有待加強，就增壓點油氣混輸工藝而言，輸送壓力雖然得到了滿足，但相對泵的效率有所下降。我國油氣混輸技術(shù)應(yīng)從局部到整體，借鑒國外混輸工藝，有目的性的進行理論設(shè)計和實驗研究。

綜上，我國油氣混輸技術(shù)依然面臨很大的挑戰(zhàn)。隨著社會的進步，節(jié)能降耗、安全環(huán)保愈發(fā)深入人心。目前，較多地區(qū)油田的單井產(chǎn)量較低，地形條件復(fù)雜，地面工程投資成本較高，應(yīng)堅持以低成本為基本原則，深入研究試驗，發(fā)展成熟的技術(shù)，研發(fā)適合于各個油田特點的低成本油氣混輸工藝關(guān)鍵技術(shù)，并進行有效的技術(shù)集成，從而實現(xiàn)油田伴生氣綜合利用、節(jié)能減排。