氣田地面集輸工藝優化研究

劉鑫，柳勝虎，唐瑞志

中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司（陜西 西安 710018）

氣田地面集輸工作與鉆井、修井、勘探、測井和天然氣開采工藝流程存在很大差別，氣田地面集輸在高溫差、高壓變的環境下工作，容易引發爆炸和火災，具有一定的危險性。工藝流程涉及到多個專業領域，工藝復雜，管理難度大，生產環節緊密連續，其地面集輸工藝水平關系到整個氣田的開發效果。

1 天然氣集輸的工作內容與設計原則

1）天然氣集輸工作內容。氣田地面集輸的工作內容包括：油氣計量；收集天然氣和烴類流體；氣水分離；去除烴類流體內比較容易揮發的成分，按照規定設置飽和蒸汽壓，避免壓力過高；對天然氣進一步進行脫水、脫酸和脫氫等凈化處理；處理含烴類污油等[1]。

2）天然氣集輸的設計原則。氣田地面集輸工藝流程的設計要綜合考慮諸多因素的影響，不同氣田的天然氣特征存在差異，開發方式也不相同，要結合氣田開發現場的實際狀況選擇集輸工藝流程，設計高效、經濟的開采方案，生產工藝在滿足生產要求的同時，將成本降到最低[2-3]。設計原則包括：①簡化采氣環節，切忌繁冗復雜，減少流程中過度重復的設備；②天然氣集輸盡量保持平衡，避免出現供不應求或供大于求的狀況；③利用好地層儲量，天然氣集輸必須在密閉空間進行；④凈化產品要嚴格按照天然氣商品的規定和標準進行；⑤提高工藝生產的自動化水平，減少人工勞動力的使用，提高生產效率；⑥嚴格執行“三脫、三回收”要求，生產工藝流程設計要合理。

2 氣田地面集輸工藝存在的問題

2.1 工藝結構不合理

隨著油氣田開采的深入，天然氣的集輸和處理系統將面臨很大的負擔，氣田地面集輸工藝流程操作復雜，現有系統又無法完全承擔這些工作，無法滿足生產要求[4]。通過調查發現，各氣田現有設備適用于開發中期，沒有進行升級換代，而氣田開發后期井叢數量增多，原有的設備結構、工藝流程和集輸方式都是按原有的氣田開采特點設計的，在氣田開發的后期，集輸處理系統、人員現狀都不適應現有工藝流程，需要重組與學習。

2.2 腐蝕問題日益嚴重

氣田在開采過程中，早期設備和管道的腐蝕并不明顯；進入到開發中后期，隨著時間的積累，設備和管道的腐蝕情況日益明顯；尤其到了開發后期，腐蝕問題更為嚴重，甚至會對整個輸氣系統造成安全威脅。從我國氣田的開采狀況來看，地面集輸工藝設備和管道使用時間比較長，后期腐蝕加速，設備和管道的腐蝕程度十分嚴重，甚至出現了破損的情況，如果繼續使用，天然氣集輸過程中可能由于管道和設備的腐蝕導致天然氣泄漏，加大安全風險，氣田將遭受重大事故，面臨嚴重經濟損失，不利于正常生產活動的開展。

3 油氣集輸工藝技術現狀及發展趨勢

3.1 油氣多相混輸工藝技術

目前在我國和許多發達國家的油氣生產過程中，都使用長距離油氣混輸工藝技術，美國和一些歐洲國家在20世紀80年代就對長距離油氣混輸工藝技術展開了研究。多相混輸工藝技術在使用過程中離不開電熱技術的輔助，其對于油氣集輸工作非常重要，不僅可以節省工程經費，還可以減少工藝步驟，因此多相混輸技術在油氣集輸領域的應用前景十分廣闊[5]。

3.2 氣田地面集輸工藝

氣田常溫地面集輸系統一般有兩種流程：一種是天然氣從井口出來之后,不經過井口節流的程序,而是通過高壓集輸的手段輸送到站內，在站內通過天然氣加熱爐進行加熱升溫處理后,再經節流降壓后進入分離器進行初步分離,最后通過計量外輸到下游場站統一進行脫水處理；另一種是天然氣從井口出來后經針閥減壓，直接進入加熱爐進行升溫處理，升溫后的天然氣經集輸管線輸送到集氣站內分離器初步分離，分離后的天然氣最后經過計量外輸到下游場站進行脫水處理。常溫采氣主要應用于氣田邊遠氣井，這種集輸流程可以有效降低分離耗能,減小氣水分離，減少輸氣阻力。

蘇里格氣田具有“三低”儲層的特點，道達爾對蘇里格南區塊有較深認識，地面集輸工藝借鑒靖邊氣田、榆林氣田的開發經驗，通過前期先導性實驗，最終采用多井串接集氣工藝為核心的地面集輸工藝，采用井下節流、井口注醇，通過孔板流量計連續計量，與該BB9 井叢另外8 口氣井的天然氣匯集后輸至本區塊集氣站。

這種集輸工藝中所涉及的井口注醇則是由操作人員用高壓注醇軟管，把高壓注醇泵和井口注醇入口連接起來，高壓注醇泵將甲醇注入氣井中。在整個操作過程中，操作人員因為要通過拆卸相關儀表、連接設備等工序，而甲醇是一種有毒物質，易于揮發，因此在操作過程中存在較大安全隱患。2019年，蘇南公司對地面集輸注醇系統進行優化，將臨時注醇改為固定注醇。通過增加地面注醇管線，將注醇泵與井口直接連接起來，直接將甲醇等防凍劑注入井中，減少了人工操作，從而降低地面集輸中甲醇對人的傷害，減少了移動注醇的管控節點和運行成本。

4 地面集輸工藝系統的優化

地面集輸工藝系統的設計若不能很好地滿足生產需求，或者過于復雜，易造成能源和資源的利用率偏低。因此有必要對地面集輸工藝系統采取優化措施，切實提高能源和各種資源的利用率，減少不必要的浪費，降低生產成本，從而帶來較高的經濟效益。研究人員在設計氣田集輸工藝時，要充分了解地面集輸的過程，結合生產特點和工區狀況，制定適合氣田的集輸工藝流程。

1）從國家和政府的層面來看，建議重視相關技術人員專業能力的提升，加大培訓力度。同時建議為技術人員提供資金和設備支持，開展氣田集輸工藝研究，并給有突出貢獻的技術人員適當獎勵。

2）大力推行節能減排，提倡保護環境。應大力貫徹落實國家節約能源的宗旨，為氣田集輸工藝的研究提供保證。

3）合理的地面集輸工藝系統可以有效提高能源的利用率，減少不必要的浪費，提高天然氣地面集輸效率，節約成本。優化地面集輸工藝系統能夠減少生產時間，降低生產成本，有利于推動國家經濟的發展。

石油行業應推行可持續發展戰略，重視氣田集輸工藝新技術的研發，根據集輸特點改進工藝流程時，適應現階段氣田的生產需求，進一步了解企業發展的實際情況，確定發展方向。石油行業的發展離不開政府和上級部門的支持，要強化氣田技術進步，提高天然氣采收率和利用率。目前我國氣田地面集輸系統面臨的最大問題是設備投入成本過高，工效較低。應進一步提高化學脫水技術的使用效果，不斷優化和改進天然氣的處理方法，控制成本，提升效率。

5 結束語

目前我國油氣田技術還落后于油田的發展需求，存在許多有待改進的地方。通過分析我國氣田地面集輸工藝技術的現狀以及地面集輸工藝的改進方法，明確石油行業的發展目標，學習和引進國外的先進技術，同時加強科研投入，不斷研發和創新油田技術，堅持走可持續發展道路，提高油氣田集輸行業的整體水平，為石油行業的發展提供助力。