地面集输系统防冻技术探索

郇 宇

（中国石油长庆油田第八采油厂，陕西西安 710018）

我国油田开发持续推进，促使油田逐渐进入特高含水期，产油量和产气量不断减少，采用液含水量的增加，也为冬季北方地区油田开发带来较大阻碍，对于油田整体效益也造成了严重影响。因此，要求在产能建设时针对气田集输系统防冻工艺选择，必须要综合考虑相关要素才能最大程度保证地面集输系统的高效运转。

1 地面集输系统简介

油田地面集输系统，主要包括处理站、接转站、计量站和油井，出油产物经过集输管道，可以直接输送至计量站，油井的出油产物通过计量站的计量，再由集油管路输送至接转站，然后经过集中的脱水与稳定，就可以作为原油，进行外运、输送与出售[1]。

随着我国不断出现新油田，地面的集输管网、接转站以及分离、计量装置、脱水及储存技术均开始不断发展。自二十世纪七十年代以来，地面集输系统不断完善，加热技术、油罐烃蒸汽回收等技术开始在地面集输系统防冻研究中应用，此外，油田的稳定技术、油田气处理技术和外输油气计量等技术也开始不断发展[2]。

整个地面集输系统在油井出油过程中意义重大，地面系统由于油田产业以及油田产油率等不断发生改变，促使其地面系统往往出现站场负荷不足、规模不足、效率不足等问题，油田集输系统腐蚀问题、冷冻问题等均十分突出，影响系统安全高效运行，因此，必须重视地面集输系统防冻工作，才能保证油气集输的安全、稳定、高效。

2 地面集输系统防冻必要性

地面集输系统一般采用的技术为将合格出油产物，通过运输至集气总站，分离出凝析油，经稳定后装车外运，分理处的污水则外运，进行处理。

各井区的单井流体温度与集气干线输送温度均接近于水合物形成的温度，如果不采取必要措施，降低温度，则极有可能使其形成水合物，最终影响集输干管的运行，降低地面集输系统的效率。

此外，集输系统管路必须要采取一定的防冻措施，也基于集输管线自身的热力田间，如今，我国多数油田生产的原油均具有高黏度、高凝固点以及高蜡量的特点，一旦防冻措施未做的到位，就容易使油气在集输过程中，出现气、水、油凝结的情况，不仅会使油气的黏度增高，且难以保证输送的安全。

集气管线如果不重视防冻工作，极容易使运输管道在冬季出现阻塞，进而影响油气的运输，给油气运输企业造成经济效益上的损失，因此必须要重视地面集输系统的防冻工作。

3 常见防冻技术工艺研究

当下，为避免内部集输系统出现水合物，常采取的防冻政策为注醇和加热两种方式，此两种工艺在作用机理上不同，起到的防冻效果也有所差异，因此，其往往适用于不同条件下的地面集输系统防冻工作。

注醇方案主要是将醇类有机化合物注入，甲醇作为一种有害气体，不仅对人体伤害巨大，使用造价与数量也远超乙二醇，且若原油处理厂采取甲醇作为投加有机物，则必须要另设置一整套完整的回收系统，对甲醇气体进行回收与处理，才能保证工艺的安全性，因此在实际原油地面集输系统防冻工艺选择时，乙二醇是更好的选择。而针对于加热方法，在实践中，一般被分为电加热与真空加热炉加热，电加热需要耗费电能，造价较高，因此，在实际生产实践中，采用电加热的应用较为罕见，一般加热主要以真空加热炉加热的方式为主。因此，在考虑防冻工艺方案时，主要针对的是注入乙二醇与采用真空加热炉两种工艺方式的研究。

3.1 注醇法

注入乙二醇是在集气站与井场，将乙二醇注入，可以避免水合物的形成，达到防冻的目的，是一种常见的地面集输系统防冻方法。而在天然气的处理厂，可以直接完成对乙二醇液体的混合再生，在工业生产流程中进行再生回用。注醇方案一般需要考虑回收装置布置以及注醇量控制的问题，液量太大，会使防冻成本大幅上升，且前期投资的成本相较真空加热炉加热法高，且如果夹带烃液，或者卤素离子以及杂质，会直接影响到乙二醇的品质，进而影响到防冻效率。且注醇法需要考虑气液分离问题，凝析油凝固问题的出现同样会影响到注醇法的效率。

3.2 真空加热炉加热法

加热法是当下实践中，油田集输系统应用最广泛的防冻方式，其液相不需要添加防冻剂，不会存在杂质影响防冻效果的问题，且其热量还可以实现重复回收利用，防止水化物的形成的同时避免凝析油凝固的问题，且其一次性投资成本要远低于注醇法，但是其单井工艺流程要相对复杂，且还需要额外敷设燃料气管网，日常的维护需要一定人力成本，且还需要重视加热设备的日常维修问题，防止其出现腐蚀，进而影响地面集输系统的防冻，造成管道的阻塞。此外，因为真空加热炉长期运行，会使其周围运行环境温度一直处于超高温状态，因此，处理厂还必须要在真空加热炉工作时，考虑采取适当降温措施。

4 常规工艺比选

尽管真空加热炉加热法存在一定问题，但相较于乙二醇注入法，其优势也十分突出，一次性投资与日常的运行费用均远低于注醇法，且还能够避免凝析油凝固等问题，虽然存在设备腐蚀风险，但其相较于其他技术，仍是当下气田集输系统防冻工艺的首要选择。

真空加热炉加热法主要费用产生于一次性设备的投入费用与运行费用，含加热炉、调压阀组以及管线在内的一次性投资费用约为注醇方案的二分之一，而运行管理费用，加热法主要来源于燃气耗费量，而注醇方案的运行费用除包括燃气耗费量外，还包含乙二醇耗量，总费用约为加热法的1.5倍。

考虑到气田生产前期集气干线的产输量相比于后期较小，集气管线采取保温措施，流体的温度降低会更为明显，加热炉就必须要增大功率，燃气的消耗量就会大幅提升，不符合经济性与节能型原则，还会降低企业的经济效益，因此，采集气集管线应该考虑在其表面层增加保温层。

在进行产能建设时，地面集输系统的防冻工艺选择还需要结合油田开采地理位置、技术方案进行经济性与安全性对比，并合理考虑绿色环保、防腐、防冻剂或热量的重复利用以及对处理厂产生的影响以及其他操作等情况，同时合理考虑凝析油凝固和后期水合物形成问题，统筹权衡各要素，选择最优的防冻工艺。

5 地面集输系统防冻管理

针对地面集输系统防冻工艺的管理，同样是保障地面集输系统高效运转的方式，利用物联网技术与互利网结合，实时对庞大复杂的地面集输系统进行管理，如果干线出现冬季堵塞风险时，便可以通过检测气田调产后温度变化，预测地面集输系统的防冻工艺运行情况，进而提升地面集输系统防冻管理效率，最终提升气田综合竞争力以及整体效益。

6 结束语

地面集输系统作为油气输送的重要核心，对于油田开采、收集以及输送、销售意义深远，但是，在油田投入生产初期，井区部分单井的流体温度和集气干线输送温度低于水合物形成温度，最终形成水合物，影响油气运输，因此，必须要防止此种情况的发生。本文研究了两种常规的地面集输系统的防冻工艺，并从其特点、优势以及经济效益、安全等角度综合分析了二者的区别，望给予从业者以借鉴。