油田地面集輸管網優化的發展探討

趙萌(大慶油田第六采油廠第二油礦，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

油田地面集輸管網是油田集輸系統的重要組成部分，是油田企業進行原油、天然氣等能源輸送的重要傳輸通道，貫穿著油田開發項目的油氣收集、處理以及存儲和運輸等各個重要環節，對我國的油田開發有著極其重要的影響。同時油田地面集輸管網在油田企業建設中占據較大的投資比例，按照我國目前建成的石油企業，油田地面集輸管網建設費用約占地面建設工程費用的60%～70%，投資金額巨大。另外我國目前的油田在經過多年得開發后含水率相對較高，現有集輸系統也需要進行必要的優化。因此，對于油田地面集輸管網的優化對于油田企業的生產運行和經濟效益都有著極為重要的實際意義。

1 油田地面集輸管網概述

油田地面集輸管網是油田集輸系統的重要組成部分，是石油開采過程中原油及天然氣等從礦井到用戶的主要傳輸通道，并使油田企業的開采油井、油庫、中間功能站和各類工藝管道可以有效結合。從功能上而言，油田地面集輸管網共有兩部分的主要功能，即原油及天然氣的收集和運輸。按照油田集輸管網的密閉程度，油田的地面集輸管網可分為開放式集輸管網和密閉式集輸管網；按照集輸管網是否需要加熱又可分為加熱式集輸管網和伴熱式集輸管網；按照連接油井的管路數量，又可分為單管式集輸管網、雙管式集輸管網和三管式集輸管網；按照地面集輸管網的形態又可分為樹枝狀集輸管網、環裝集輸管網、輻射狀集輸管網及多井串聯式集輸管網等。油田企業在建設地面集輸管網時，需要根據油田開采規模、油井數量以及中轉站和處理系統的設置狀況統籌規劃設計具體的管網形式，在我國油田的具體建設中，大多數都是多種形式進行綜合應用以滿足實際運行需求。

2 油田地面集輸管網運行現狀分析

我國的油田行業經過幾十年的不斷發展，目前已經取得了較好的成就，為推動我國的經濟和社會發展做出了不可磨滅的貢獻，然而我國的工業化發展時間較短，很多技術還不是很成熟，在油田行業發展的過程中，不可避免的存在著較多的問題，這也導致目前我國的油田企業生產效率不高，對于目前我國的油田地面技術管網系統目前仍然存在著較多的問題，這也就需要我國的油田企業必須通過先進的科學技術不斷優化現有的地面管網系統，從而促進油田行業的不斷向前發展。

2.1 油田地面集輸管網規劃方案不夠合理

油田地面集輸管網建設是一項非常復雜的系統工程，需要經過多方面的理論計算，并結合油田企業的生產實際情況綜合考慮從而得出最優的規劃設計方案。目前的油田地面集輸管網在整體布局、管路系統方案選擇、材料的管徑以及材質選擇等方面都還有較大的缺陷，從而造成目前的地面集輸管網能耗較高，生產效率相對低下，地面集輸管網的腐蝕現象普遍等多種實際情況，直接影響著油田企業的安全生產運行和經濟效益。

2.2 油田地面集輸管網的布局不合理

油田地面集輸管網是連接油井、中間處理站以及各種油庫等功能區域的原油天然氣傳輸通道，因此，油田企業的生產布局直接決定了油田地面集輸管網的敷設路徑和管網類型，從而影響著整個油田地面集輸系統的經濟效益和運行穩定性。我國的油田企業建設初期，相關的理論技術和探測設備等不夠先進，從而導致油田地面集輸管網的布局不很合理，其運行效率也相對低下。

2.3 集中處理站的選址不夠優化

油田地面集輸系統中的集中處理站是影響油田地面集輸管網布置的關鍵組成部分，直接決定著油氣的運輸距離。集中處理站選擇的科學合理，可以有效減少油氣運輸距離，不但在油氣集輸管網建設材料上能夠節約成本，同時在后期的生產運行中因為運輸距離較短，油氣運輸所消耗的各種能源也相對較少，不但可以降低國家的能源損耗，同時油田企業的生產建設成本也將大幅下降。

3 油田地面集輸管網優化的重要意義

石油是是我國工業生產建設的主要能源，也是衡量一個國家經濟發展狀況的重要指標，對我國的經濟和社會發展有著極其重要的作用。作為油氣輸送的主要途徑，油田地面集輸管網的正常運行是影響整個油田企業生產的重要因素，通過對現有集輸管網的優化，不但可以有效減少油氣技術過程中的能源浪費，提高油氣運輸的效率，從而降低企業的生產成本。同時，通過對油田地面集輸管網的進一步優化，可以減少集輸管網系統的安全隱患，降低企業的安全風險，從而保障國家和人們的生命財產安全。另外，油田地面集輸管網的建設成本較高，部分油田企業對于地面集輸管網的投資占到油田企業建設投資總費用的40%，而通過對油田地面集輸管網的設計優化和合理布局，選擇最優的設計方案，可以大幅減少生產材料成本和建設工程成本，提高油田企業的整體經濟效益，從而更好推動我國油田產業的不斷向前發展。

4 油田地面集輸管網的優化方案及優化技術

4.1 油田地面集輸管網的優化方案

從油田地面集輸系統的結構情況來看，系統中的油井、中間處理站以及集輸管道和各類油庫緊密結合并形成整體的地面集輸系統，在進行油田地面集輸管網優化的過程中要結合企業的生產實際情況，根據企業的生產能力、油井特點以及自身的設備設施狀況、生產流水線布置及生產工藝等綜合考慮轉油站的建設規模和數量，同時優化企業的生產工藝流程，從而使油田地面技術管網的優化可以達到理想的效果。

隨著科學技術的不斷發展進步，對油田地面集輸管網的優化技術手段也越來越豐富，在具體的優化過程中，因為油田地面技術管網涉及范圍較廣，常常會使用到數學計算理論、建模理論，并使用計算機技術進行系統的規劃和設計，油田地面集輸管網的優化主要從以下幾個方面進行：一是結合企業生產特點優化油田地面技術管網的結構類型，在現代的油田企業中，常常選用樹枝狀集輸管網和環裝集輸管網類型，在實際的優化過程中按照實際情況綜合考慮并選擇最佳的管網形式；二是設定合理的約束條件科學建立合理的數學模型，通過計算機技術對建立的模型進行分析；三是運用數學理論計算出合理的目標函數值并以此進行優化設計方案的制定；四是使用最優化理論對建立的數學模型進行求解得出各項參數的最優值，結合計算的最優值結果確定最優化的設計方案；五是不斷地進行最優化驗證，對計算的數學模型結果驗證結果進行分析，根據實際情況確定建立的模型和計算方法等是否需要進一步優化。

4.2 油田地面集輸管網的優化技術

在油田地面集輸管網的優化中，需要運用最優化理論，在油田井組選擇、系統布局以及集中處理站選址等多個方面進行優化，以達到油田地面集輸管網的整體優化目的。

4.2.1 最優化理論運用

油田地面集輸網管是油田企業地面建設工程的重要組成部分，是連接油井、功能處理站以及各類工藝管道和油庫并進行原油和天然氣等能源輸送的通道，在進行油田地面集輸管網的優化設計規劃時，需要進行輸送原油及天然氣的組成成份、油田生產產量、傳輸壓力等相關數據的分析，并作為集輸管網優化的主要參考依據。在進行集輸管網的優化過程中，需要綜合性考慮相關約束條件，科學合理制定相關優化方案并對制定的優化方案進行評定，根據評定的最后結果進行規劃設計。對于優化方案中的約束條件，通常需要考慮以下方面：一是油井和油站連接的主要管網方式；二是轉油站的數量規模；三是計量站的建設規模。通過對以上約束條件進行綜合性的考慮，確保油田地面集輸管網優化設計更加合理和規范，經過優化后的集輸管網運行正常高效。在具體的優化設計過程中，首先選擇最佳的中轉站和油井位置，中轉站和油井位置確定后結合實際情況選擇合理的拓撲結構進行油田地面技術管網的規劃設計。

4.2.2 井組優化設計

在進行油田地面集輸管網優化的設計過程中，需要綜合考慮油田所在的地理環境和位置條件，另外油田的開發階段不同、所處的區塊不用，所選用的集輸流程也會有所不同。對于油田的集輸流程主要有單井模式和多井模式兩種，在對井組優化設計過程中，對于面積較大油井較多的大規模油田，需要依據油井集中區域的地理環境情況和油集站規模進行井組優化。采用集中處理的方式將多個油井產出的原油進行集中，從而降低油田企業的建設成本和運營成本，使企業的經濟效益最大化。但目前對于油田地面集輸管網優化過程中，對于油井分組主要以集輸半徑為約束條件，簡單的以距離最短為分組依據而忽視了集油站規模對地面集輸管網的影響。

4.2.3 系統布局優化設計

對于油田地面集輸管網的優化設計，其主要是對于管網系統中的各作業單元進行管線的合理布局并將各作業單元與集輸管路形成統一整體建立相應的網絡模型，通過對模型中各項數據的計算得出經濟效益最大的規劃理論和方法，然后規劃設計油田地面集輸管網的基本設計框架。基本設計框架確定根據不同作業單元的重要等級進行地面集輸管網的系統布局，從而使整個集輸系統的布局最優。通過地面集輸管網系統布局的的最優化設計，不但大幅減少相關建設費用，同時對于建成后的運行也有一定的保障，對惡劣氣候及復雜地形的抗性更強，從而保證油田地面集輸系統的運行穩定。

4.2.4 集輸站選址的優化設計

在油田地面集輸系統中，集輸站的選址對于原油傳輸線路方式的選擇和線路規劃都有極其重要的影響，直接決定著油田地面集輸管網的距離，從而影響整個建設工程的建設成本和后期運行的經濟效益。在進行集輸站選址的優化設計過程中，需要充分利用最短線路法、定量選址法進行集輸站的選址設計，并對不同的選址進行優缺點比較，同時在集輸站選址設計中，需要結合油田企業的生產規模和油井特點等綜合考慮，從而保證集輸站選址的科學合理，使企業的經濟效益最大化。

5 結語

對于我國的油田企業，通過對油田地面集輸管網進行優化可以大幅減少企業的建設和生產費用，提高油田集輸的運行效率，從而增加企業的經濟效益。但我國的油田集輸管網優化技術仍然不夠先進，尚處于發展階段，需要相關人員進一步探討相關技術，加大研發力度，從而促進我國油田行業的可持續發展。