凝析油集輸管線氣阻現象形成原因及優化對策

張小紅，楊亞洲，張國勝，歐衡，林若鵬 (中石油塔里木油田分公司塔中油氣開發部，新疆 庫爾勒 841000)

0 引言

中石油塔里木油田塔中Ⅰ號凝析氣田為含硫酸性油氣藏，地面集輸工藝采用“單井+集氣站+聯合站”的三級集輸工藝，其中單井和集氣站均采用無人值守的方式進行運行管理。單井流體依靠地層壓力自噴混輸至集氣站，通過集氣站進站匯管分別進入高壓分離器或中壓分離器進行分離。集氣站內分離形成的高壓氣、中壓氣和液相分別通過高壓氣集輸干線、中壓氣集輸干線、油集輸干線進入聯合站進行處理。

在地面運行管理中，部分集氣站出現了中壓氣集輸干線出站壓力低于油集輸干線出站壓力的情況，導致中壓氣集輸干線發生竄液，迫使運行人員通過現場手動調節中壓分離器氣相出口開度，從而增大中壓分離器運行壓力，實現將液相壓入油集輸干線的目的。但類似情況的發生，不僅導致中壓氣集輸干線清管作業頻繁，現場運行人員工作量增大，更加嚴重的是容易導致集氣站中壓進站匯管和中壓分離器超壓運行情況的發生，特別是在有新井投運和間開井生產期間。該類問題的出現，嚴重影響現場運行安全。

1 基礎情況

塔中第三聯合站二號集氣站中壓進站匯管設計壓力5.7MPa，安全閥整定壓力5.61 MPa；中壓生產分離器設計壓力5.7兆帕，安全閥整定壓力5.61 MPa；中壓氣集輸干線規格Φ219.1×7.1 mm，設計壓力 5.7 MPa，長度 7.2 km，材質L360 NS；油集輸干線規格Φ168.3×6.3 mm，設計壓力5.7 MPa，長度 14.2 km，材質 L245 NCS。

該集氣站2018年7月長時間出現中壓氣集輸干線出站壓力比油集輸干線出站壓力低的情況，導致現場非正常運行，期間出現2次中壓進站匯管安全閥起跳情況的發生。中壓氣集輸干線出站壓力和油集輸干線出站壓力曲線如圖1所示，油集輸干線出站壓力和進聯合站壓力如圖2所示。

圖1 中壓氣集輸干線出站壓力和油集輸干線出站壓力曲線圖

圖2 油集輸干線出站壓力和進聯合站壓力

2 問題探究

對于已建成投運的集輸管線，在運行中出現高集輸壓差的原因可能有管線因地質及人為原因發生變形縮徑、集輸干線上閥門未處于全開狀態造成節流、結蠟及結垢造成堵塞節流、管線凍堵、管道內存在氣阻。

2.1 原因排查

2018年上半年，出現高集輸壓差的該管線共開展4次清管作業，清管作業信息如表1所示。

表1 2#集外輸油干線2018年上半年清管作業統計表

清管作業記錄表明：歷次清管作業均能順利完成，無卡阻等情況發生，清管作業前后管線集輸壓差無明顯變化。清管作業的順利開展，排除了該管線因節流原因引起的高集輸壓差的可能，引起該管線高集輸壓差的原因可能為管道內存在氣阻影響。

2.2 氣阻形成分析

在相關文獻中已經對管道內氣阻形成原因進行了解釋：當液體經過高點后，首先會由于其剩余能量形成不滿流，隨著管道底部積液體積的增大和水頭在管道內的推進，逐漸對氣體起到了封閉和壓縮的作用，此時管道內也僅僅封存了氣體，但是當地形再次升高，氣體壓力大于大氣壓力并開始被壓縮時，氣阻就形成了[1]。顯然，該定義的氣阻現象主要出現在管道新建試壓的階段，對于已投產運行的管道，在后期運行中出現氣阻現象，說明氣阻現象的定義還需在前任解釋基礎上進行補充完善。

當塔中Ⅰ號凝析氣藏井筒內流體所處壓力低于凝析氣藏的飽和壓力時，流體發生反凝析作用產生原油，其原油具有低密度、低粘度、低-中含蠟的特點。由于依靠地層量能的方式進行集輸，集氣站無法對原油內的溶解氣進行完全分離，隨著外輸油管道內壓力下降，溶解于原油的天然氣發生閃蒸揮發，由于沙漠地勢起伏較大，當閃蒸揮發的天然氣在管道高部位聚集形成氣塞，氣塞被壓縮時即形成了管道氣阻，造成管道集輸壓差逐漸增大。塔中第三聯合站二號集氣站油集輸管線地形起伏圖如圖3所示。

圖3 二號集氣站油集輸管線地形起伏圖

3 優化對策及效果

經過分析確認造成塔中第三聯合站二號集氣站油集輸管線高壓差的原因為原油中溶解氣所致，因此對原油進行再次閃蒸成為治理該管線高集輸壓差的著手點。現場采用新增低壓分離器對原油進行再次閃蒸，閃蒸的天然氣采用壓縮機增壓進集氣站氣集輸干線，原油采用輸油泵增壓的方式進油集輸干線，取得理想的治理成效。改造后中壓氣集輸干線和油集輸干線相關運行壓力如圖4和圖5所示。

圖4 二號集氣站流程優化前后中壓氣和油集輸運行壓力圖

圖5 二號集氣站流程優化前后油集輸進出站壓力曲線圖

4 結語

結合塔中第三聯合站二號集氣站油集輸干線氣阻形成原因分析及現場治理效果，我們可以得出以下結論：

(1) 集輸管線形成氣阻不僅可能因管道建設時封存氣形成，也可以在運行過程中因原油中溶解氣形成氣阻現象。

(2) 氣阻現象形成跟地勢起伏有很大關系，地勢起伏越大，氣阻越容易形成。

(3) 原油集輸管線在地面設計初期，因充分考慮原油內溶解氣情況，合理選擇集輸工藝，防止因氣阻現象造成管道超壓情況的發生。

(4) 通過對原油中溶解氣進行閃蒸，減少原油在集輸管道中因壓降形成氣塞，是避免形成氣阻的有效方式。