油田高含水期油气集输与处理工艺优化措施

王亚波(中海油能源发展股份有限公司，天津 300457)

0 引言

石油已经成为人类日常生产生活当中必不可少的能源，是国民经济的重要支柱。在石油的开采过程中，油气集输是油田勘探、开发、开采作业的最后一个环节，其功能是将分散在油田各处油井产物加以收集，分离成原油、伴生天然气和采出水，并进行必要的净化、加工处理使之成为油田商品储存和外输。然而在油气的生产、存储和运输过程当中存在着诸多的安全隐患，尤其是当油田含水量较高时，会使得安全隐患更大，而且石油原油含液量比较高，生产过程耗费的能源较多，生产效益比较低。所以，本文就这一问题，详细地分析和讨论了油田高含水期油气集输和处理工艺技术，旨在提高油气集输技术水平，从而促进石油行业的健康可持续发展。

1 油田高含水期油气集输与处理工艺技术特征

1.1 油气集输与处理工艺技术现状

油气集输系统的功能是将分散在油田各处油井产物加以收集，并将其中的原油、伴生天然气和采出水进行分离、净化、加工处理使之成为油田商品，之后将这些商品(原油、天然气、液化石油气等)进行储存和外输。由于目前我国油田许多都处于油田高含水期，油气集输和处理技术面临着新的挑战，其核心就是要更好地满足和适应新的油气田生产形势，不仅要满足国家和行业的相关技术标准和规范的要求，而且还要尽可能地降低能耗、提高生产效率、保障产品质量。

目前一些油气公司的油气集输和处理工艺没有完全发挥出其应有的效果，主要是由于其自身存在一定的技术问题。油气开采对于油气集输和处理工艺技术要求比较高，且直接影响着油田开采的生产质量和生产效率。所以，这一技术越来越受到国家和行业的重视，生产企业和科研单位正在投入越来越多的研发费用，用于开发更加先进高效的油田高含水期油气集输与处理工艺技术。

目前我国在油田高含水期的采用油气集输和处理技术还有许多有待完善的地方，同时油田机械设备老化带来开采能耗逐步增多，对油气开采效率造成极大的负面影响。而原油分离的问题是油田高含水期面临的一个棘手问题，传统的分离工艺技术已经无法有效解决这一难题。所以，为使石油开采能够持续，对油气技术工艺进行创新开发势在必行。

目前油田主要应用的油气集输与处理工艺技术分为以下两种：

第一，多相混合运输技术。此技术在长距离运输情况中比较常见，是在不对油田产物进行分离的情况下，直接将油、水、气的多相混合物输送出去。此技术在欧洲、美国等国家率先投入使用，但该技术要求匹配良好的电热技术，才能充分发挥此技术的价值[1]。采用多相混合运输技术不仅能够节约大量的油气集输工程成本，而且能够简化工艺流程。因此，多相混合运输技术的发展前景是比较广阔的。

第二，原油油水分离技术。原油脱水技术是油气处理环节非常重要的环节，而且也是一个比较复杂和繁琐的过程。我国现在采用的主要方法就是先除油后处理。这也是国外许多国家所采用的方法。我国的油气集输和处理工艺技术起步相对较晚，对比西方工业发达国家，我国诸多工艺技术仍处于落后的状态，对于原油脱水技术的应用水平不高，游离水脱除技术尚处于发展过程中，难以应用在高含水原油当中。也正是如此，我国对原油脱水技术的研究越来越重视。

1.2 油气集输处理工艺技术主要特征

油田油气集输处理工艺技术具有复杂性和系统性，表现出的主要特征就是连接和操作多台设备，应用多种工艺系统，且同时运行多个模块[2]。与此同时，改工艺路线需要应用更多的发动机设备，会在一定程度增加发生火灾的几率。

2 油田高含水期油气集输与处理工艺技术存在的问题

2.1 计量方法有待优化和改进

油气集输处理工艺发展过程中，最为关键的部分就是计量方法。对于目前的油田高含水期油气集输和处理技术来说，若还是继续沿用传统式的处理工艺，没有有效地优化和升级计量方法，就会严重阻碍油气集输处理工艺的发展和进步。

随着我国经济的发展和科技的进步，油气集输和处理工艺技术也要顺应时代发展的潮流，油气企业应该积极采用先进的现代化计量方法，提高油气集输和处理工艺技术水平和生产效率。但目前的现实情况是，一些油田采用的计量方法还是传统人工测量方式，此方法不仅工作效率低下，工作质量得不到有效保证，而且还会由于人为主观因素影响，导致计量过程出现较大的误差，影响力油气集输处理工艺技术水平的提升和创新。因此，油气集输和处理工艺技术目前亟需解决的问题之一就是计量方法的优化和改进[3]。

2.2 运行模式存在的问题

2.2.1 油田水处理成本不断增加

随着我国经济的发展和社会的进步，对于石油的需求量也与日俱增，石油企业需要不断增加石油产量，才能满足日益增长的石油需求量。随着优质油气田资源的逐渐减少，在石油开采过程中，油井中含水量会越来越高，为油气运输处理工艺带来很大的麻烦，导致油田开采企业的水处理成本不断增加。

2.2.2 高负荷工作引发设备故障频发

为了保证油气能源供应的稳定，就必须要开发油井，油气企业不断增加开采能力，目前很多设备处于高负荷工作状态，高负荷工作所带来的影响就是设备故障频发，导致了油气资源的浪费。

2.2.3 设备老化带来能耗增加

我国目前开采油田过程中，由于成本控制的要求，油气企业会严格管控开发油田方面的资金投入，也就导致很多油气开采企业的设备设施出现老化问题，运行效率大大降低，而且能耗大幅上升。本质上来看，虽然使用老化的设备设施可以保持经济效益短期的稳定，但长此以往，设备工作效率会不断下降，低功效和高能耗有悖于我国绿色发展的观念，更无法实现健康可持续发展的目标[4]。

3 优化高含水期油气集输处理工艺技术的措施

3.1 优化油气集输处理工艺技术

3.1.1 利用联合站进行分离处理

诸多的实际情况表明，油田高含水期导致企业在日常生产过程中，原油中含水量极高的情况屡见不鲜，在如此情况下，企业要从根本上进行考虑，对原油进行合理的脱水操作。简化处理油气处理工艺技术过程中的各道工序，是工艺改造工作的重点。在联合站对原油进行分离，可以有效改善和优化油气集输损耗较大的情况。油气开采出来后，先自集油干线的区域输送至联合站，再由相关技术人员将其连接油气水分离设施，中间过程无需加热处理，在三相分离设施的帮助下，分离油气水三种物质。最后技术人员还要再次处理原油，全面脱水之后，必须要保证其满足要求才能进行下一步的输送工作。

3.1.2 提升油气水三相分离装置工作效能

提升油气水三相分离装置工作效能是优化高含水期油气集输系统的重要技术手段。气液预分离技术是油气水三相分离装置的最大性能应用价值，能有效地促进油气水分离效果。技术人员需要将油气水混合物传送至事先准备的分离筒当中，此环节能够使得大部分天然气被有效地分离出来，对分离装置的压力树脂要全面把控，以提升分离装置的利用效率。该装置能够对流体的运行速度和方向进行合理改变，主要以依赖于其中的防沙处理结构，全面防护分离筒，以有效地延长此装置的使用寿命。

3.1.3 外输泵采用变频节能技术

联合站在日常的运行过程中，外输泵功率问题主要是由于泵管特性匹配不合理所导致的。对于此类问题，可以通过详细地调查泵管道的标准和规范，对泵管的出口阀门进行有效地调整，在内部流量大小全面控制的同时，还可以防止出现严重的流体流失情况，以避免对设备设施的工作质量和效率造成严重的影响。应用变频节能技术，能够科学合理地控制外输泵设备设施的输出功率，以实现最小的损耗及最稳定的工作效果[5]。

3.2 积极应用新型采油设备

在油气开采过程中，相关的设备设施出现不同程度的老化现象，是导致开采质量和效率严重下降的主要原因。因此，相关的油田开采企业应该根据自身实际发展情况，积极采用新型采油设备，逐渐淘汰老旧设备。

在设备更新时，要结合实际产能，尽可能地选取低能耗、高开采效率的设备设施。比如，三相分离装置就是目前应用比较广泛的一种新设备，它可以有机地结合多种技术，将采出液中的油气水不同形态的物质进行有效地分离处理，提高原油的集采效率。同时，此装置内部通过洗涤破乳，以沉降分离脱水的方式再输送至油室当中。

从全局来看，新型采油设备的应用，不仅能够促进油田高含水期油气集输与处理工艺技术的发展，而且还能够有效地解决目前众多油田开采普遍面临的高能耗的问题，从而实现企业经济效益的最大化。

3.3 加快新工艺技术的研发

我国目前的油田高含水期油气集输与处理工艺技术中，稠油降黏输送技术占据着主要地位。该技术需要考虑的因素比较多，在实际作业开展的过程中，选择此项技术必须要从油井实际情况出发，以经济效益为先决条件，分析稠油降黏输送技术的可行性，对于各项指标的论证要根据油田开发的实际需要和技术规范进行，以确保此技术在实际开采过程当中的可行性。局部加热集输方法和渗液集输方法是目前比较常见的两种稠油降黏输送方式。前者主要是将加热装置设立于井口的相应位置，这需要对传输管道口径进行适当的扩展。后者主要是将相应液体加入到产出液当中，以有效地降低产出液的粘稠度，以满足稠油的集输要求，从而实现油气集输工作的顺利开展。此外，在产出液当中加入渗液，充分发挥渗液的效果，以提高稠油的温度，此举的目的是满足集输技术对稠油热力的要求。

3.4 加强油气集输现场数据库的建设

油田高含水期油田开发过程中，应对现场数据库的建设进一步加强，在提高油气集输效率的同时，实现油气集输与处理工艺的自动化和信息化。我国目前在建设数据库方面，所取得的成绩也是有目共睹的，但在系统专业化技术方面相比于其他国家还存在很大的差距，所以必须要对其进行创新和优化。数据挖掘技术和数据库等先进的现代化技术应用，不仅能够有效地提高油气集输与处理工艺技术的质量和效率，而且还能创设新型的油气集输管理模式，为油田决策提供科学的数据支持。再有，要充分汲取其他国家的先进经验，建设专业化的数据中心，以使整体效率得以显著提升，同时提高油气集输与处理工艺技术的专业水平。

4 油气集输工艺技术发展趋势

科学有效地提升油气集输工艺技术，对于石油行业未来的发是十分重要且必要的。油水分离处理不完全、耗时长、设备体积较大等一系列问题直接影响油气企业的生产成本，有效地提升油水分离处理技术水平是目前油气集输与处理工艺技术亟待解决的问题之一。对比，要积极鼓励相关企业和科研单位对油气集输与处理工艺技术进行优化和完善，有效地解决上述问题，促进石油行业健康可持续发展[6]。

根据目前石油行业发展的情况来看，提升油气集输工艺技术主要以两方面的内容为主，分别是相关技术的完善与优化以及多种实施方法的制定。

其一，对于油气集输实施过程当中出现的各种问题进行明确，以搞清需要攻克和研究的方向，并进一步加大研发投入，对多种运输技术进行不断地优化和完善，提高油气集输工艺技术水平。比如，在对含蜡量比较高的石油进行运输时，可以充分发挥油田地形比较宽阔的优势，利用风能源等新能源对其进行加热处理。此举在最大限度降低成本投入的同时，还能满足当下绿色环保的要求，降低对自然生态环境的破坏。具体的措施包括：

(1)对三次采油配套技术进行优化和完善。石油乳化度过高的问题是目前油气集输和处理工艺中最为严重的问题，对石油质量造成了严重的影响。虽然采用相关技术能够有效地解决此问题，但成本就会有所增加。因此，必须要着力于开发破乳剂技术，或者其他新型技术，以有效地降低石油开采过程中出现的乳化问题，尽可能地在根本上对乳化问题进行解决。与此同时，石油采出液存在一定的差异性，导致油气集输与处理工艺技术需要面对多种不同的工况，导致采出液处理设备和相关设备的问题，其中最为严重的就是高含水油气问题，较之更为复杂的是游离水的问题。因此，必须要着力于开发和研究大罐沉降脱水、电脱水供电、电脱水极板结构等较为先进的技术，以适应三次采油配套技术，再或者将游离水监测系统直接安装于油气集输与处理工艺技术相关设备当中，对游离水含量进行随时监测，以有效地节能降耗，从而有效地缩减沉降脱水的时间，还能减少出现脱水不完全的情况。

(2)节约能源新途径的探索和发展。高含水期油气中含有大量不稳定的游离水，大幅度地增加了油气集输与处理工艺技术的能耗，因此，必须要探索和研究节能技术，以适应我国可持续发展的理念。所以，对于冷制处理油气集输与处理工艺技术的研究要尽快提上日程，攻克耗能较高工艺程序的问题，力争最大限度地降低所耗费的能源使用量，或者尽可能以物理方法解决此类问题，以有效实现节能降耗工作。要有意识地优化油气集输与处理工艺技术，综合处理其中耗能较高以及能源排放问题，实现循环再利用，从而实现节能降耗的目标。

其二，油气集输基础设备分布在广阔的面积上，地域面积范围广，其所处的具体地形地势也存在很大的差异，所以，基础设备的安装方法也呈现出较大的差异性。技术人员必须要深入勘察，结合当地地形地势的实际情况，制定出具体的安装方法。

5 结语

随着我国经济的发展和社会的进步，石油行业取得了突飞猛进的发展，而且油气集输与处理工艺技术也取得了令人瞩目的成就。在目前的发展过程中，我国的石油资源开发更加趋于深度化，已经开始进入到高含水期，所以，目前油气集输关注的重点内容是地面系统和油气集输与处理工艺技术。因此，必须要加大油气集输与处理工艺技术的研发资金投入，以有效地改善和优化油气集输与处理工艺技术，以全面地降低工艺的成本投入，不断地提升工作质量和效率，防止出现与环境保护相悖的情况，以促进我国石油在高含水期的开采和生产，从而促进石油行业的健康可持续发展，最终实现我国经济效益的最大化。