曲 虎， 劉 靜， 申文鵬， 周秀云， 李憲昭

(1.中國石油集團工程設計有限責任公司 華北分公司, 河北 任丘 062552； 2.華北油田公司 第三采油廠，河北 河間 062450)

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高含水油田集輸及處理系統(tǒng)節(jié)能簡化研究

曲 虎1， 劉 靜1， 申文鵬1， 周秀云2， 李憲昭1

(1.中國石油集團工程設計有限責任公司 華北分公司, 河北 任丘 062552； 2.華北油田公司 第三采油廠，河北 河間 062450)

華北油田老區(qū)塊站外系統(tǒng)多采用三管伴熱集輸流程，工藝老化，能耗高；站內工藝流程復雜，隱患點多，隨著油田逐漸進入開發(fā)后期，產油量下降、含水率上升，站外集輸工藝及站內處理工藝已經不能滿足國家對企業(yè)節(jié)能、節(jié)水及環(huán)保的要求。在保證油井產出液能夠正常進站的前提下，利用簡短串接、高溫井串低溫井、井口電加熱器等方法將三管伴熱集油工藝改為單管集油工藝，有效的節(jié)約了能耗；對站內處理工藝進行簡化優(yōu)化，降低了處理后的原油含水率，不但減少了站內的安全隱患點，還降低了運行費用。

節(jié)能; 簡化； 能耗； 單管集油

隨著油田的不斷開發(fā)，進入中后期的老油田含水率不斷上升，產液量和產油量不斷下降，站外集輸模式及站內處理工藝與油田的開發(fā)現狀不相匹配[1-4]。隨著國家對企業(yè)節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保等問題的重視，老油田的節(jié)能減排勢在必行[5-7]。

華北油田某小斷塊油田共計有23口油井，接轉站一座。此油田已經進入開發(fā)后期，綜合含水率達到80%以上，站內采用三相分離器初步分離，汽車拉運含水油的流程，站外采用三管伴熱集油流程，三管伴熱集油流程工藝老化，能耗高，為了降低油田集輸處理系統(tǒng)能耗，需對站內、站外流程進行簡化優(yōu)化。

1 計算參數

實驗斷塊含水原油的黏溫曲線見圖1。

圖1 45 ℃含水原油黏溫曲線

Fig.1 Viscosity-temperature curve of water cut oil 45 ℃

實驗斷塊含水原油的沉降數據見表1、2。

表1 含水率90%的原油不同溫度時脫后油含水率

表2 含水率20%的原油不同溫度時脫后油含水率

注：原油凝點為37 ℃。

2 改造方案

2.1 站外系統(tǒng)

由于油田已經處于開發(fā)中后期，原油含水率高達80%以上，三管伴熱集油工藝用熱水量大，能耗高[8-9]。在高含水率的情況下，產出液的溫度低于凝點3～5 ℃情況下也能正常輸送。本次改造將站外三管伴熱集油工藝改為單管集油工藝。根據單井產液量及井口溫度確定3種改造方案：

(1) 對于產液量較大、井口溫度較高、距離站場較近的油井直接停用熱回水管線，改為單管冷輸。

(2) 對于產液量較少、井口溫度較低、距離站場較遠的油井,將高溫井串接低溫井的方式改為單管冷輸，串接順序為：以高溫井為串接起點，由站場遠端井至近端井依次串接。

(3) 對于距離站場及高溫井較遠的油井，可在遠端井口增加電加熱器升溫后，再與其它油井串接進入站場，串接順序為：從站場遠端井至近端井依次串接。

根據單井產液量和井口溫度，通過PIPESIM軟件建模計算，在保證每個串接(及單井)支線均能正常進站的基礎上確定最優(yōu)的串接方案。

表3 站外系統(tǒng)方案

支線1采用高溫井帶低溫井進站，支線2—4采用簡短串的方式進站，并在3個支線最遠端井各增加一臺井口電加熱器，保證原油正常進站；其余4口單井直接改為單管冷輸。改造后進站綜合溫度為35 ℃，井口回壓≤1.5 MPa。

2.2 站內系統(tǒng)

站內現采用兩具D2 000 mm×6 900 mm的三相分離器并聯流程，站外來液處理成含水率≤20%的低含水油后通過罐車進行拉運。改造前后站內主要生產流程分別見圖2、3，站內主要運行參數分別見表4、5。

圖2 站內工藝流程現狀示意圖

Fig.2 Current process diagram of the station

圖3 站內工藝流程改造后示意圖

Fig.3 Remodified process diagram of the station

表4 改造前站內主要運行參數

注：并聯時每具三相分離器處理液量為進站液量的一半。

改造后，站內工藝進行簡化調整，流程去掉分離緩沖罐，由原來的三相分離器并聯流程改為兩級三相分離器串聯流程，處理成含水率≤0.5%合格油裝車外運，簡化了流程，減少了站內安全隱患點，降低了拉運費用。

表5 改造后站內主要運行參數

注：串聯時一級三相分離器處理液量為并聯時每具三相分離器處理液量的2倍。

3 效益分析

站內、站外系統(tǒng)改造后熱水用量減少，加熱爐和

熱水泵的負荷降低，含水原油處理合格后外運量減少，降低了拉運費用；但站外增加電加熱器負荷，注水泵的負荷增加。

加熱介質的熱負荷用式(1)計算：

式中,Q為加熱介質的總熱負荷，W；G為被加熱介質的質量流量，kg/s；C為介質的比熱容，J/kg·℃；t進、t出為加熱介質進、出加熱爐的溫度，℃。

泵軸功率用式(2)計算：

其中,Ne為泵的軸功率，kW；Q為流體流量，m3/s；H為泵的揚程，m；ρ為流體平均密度，kg/m3；η為泵的效率。

改選前后集輸處理系統(tǒng)負荷如表6所示。由表6結果可知，改造后節(jié)能效果明顯，運行費用大幅度下降。

4 結論

老油田進入開發(fā)中后期后，原油含水率逐漸上升，三管伴熱的大部分能耗都用來給水加熱，造成能源的大量浪費，在保證產出液能夠正常進站的前提下，利用簡短串接、高溫井串低溫井、井口電加熱器等方法將三管伴熱集油工藝改為單管集油工藝是站外系統(tǒng)節(jié)能的有效措施；雖然個別單井增加了電加熱器負荷，但減少了熱水用量、加熱爐和熱水泵的負荷，大大降低了運行費用。

對站內處理工藝進行簡化優(yōu)化，將三相分離器并聯流程改為兩級三相分離器串聯流程，將采出液處理成合格原油，不但減少了站內的安全隱患點，還降低了拉運費用。

表6 改造前后集輸處理系統(tǒng)負荷表

注：將能耗折算成原油價格計算。

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(編輯 王亞新)

The Research on Energy Saving and Simplification of Gathering and Processing System in High Watercut Oilfield

Qu Hu1, Liu Jing1, Shen Wenpeng1, Zhou Xiuyun2, Li Xianzhao1

(1.ChinaPetroleumEngineeringCo.,Ltd.NorthChinaCompany,RenqiuHebei062552,China;2.TheThirdExploitFactoryofHuabeiOilfieldCompany,HejianHebei062450,China)

The gathering and transportation of Huabei OilField old block is three-pipeline-tracing gathering and transportation process, which is old process and has high energy consumption, and the station process is complicated with many potential hazards. As the oilfield growing into later develop phrase, oil production is reducing, water cut increasing. The gathering and transportation system and station process no longer meet the national requirement of enterprise energy, water conservation and environment protection. Single-pipeline gathering and transportation process is introduced instead of three-pipeline-tracing process, through short connection, high temperature well connect low temperature one, well head electric heater, which reduces energy consumption efficiently; station process is optimized and simplified, which reduces water cut of disposed oil, potential hazard point and operation cost.

Energy saving； Simplification； Energy consumption； Single-pipeline gathering

1006-396X(2016)05-0090-04

2016-03-09

2016-07-05

華北油田科研基金資助(HBYT-2015-JS-303)。

曲虎(1986-)，男，碩士，工程師，從事油氣田地面工程方面的設計與研究；E-mail：qh915gf1@163.com。

TE832

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2016.05.015

投稿網址：http://journal.lnpu.edu.cn