安塞油田油气混输技术研究与应用

张明鹏 程远新 金兴玉(中国石油长庆油田分公司第一采油厂， 陕西 延安 716000)

安塞油田油气混输技术研究与应用

张明鹏 程远新 金兴玉(中国石油长庆油田分公司第一采油厂， 陕西 延安 716000)

安塞油田伴生气回收率与全国平均水平相比存在很大差距，制约了地面集输系统效率的提升和现代化绿色油田的建设与发展。本文从伴生气资源现状和回收利用情况调查入手，研究多相流体在管道中流态，提出了适合安塞油田的油气同步混输、井口定压集气、管网防腐增效等技术对策,并进行优化改进，大幅提升了油气混输效率，对推动现代油田节能减排、绿色环保建设和可持续发展具有重要意义。

安塞油田;油气混输;多相流;流态;混输效率

1 概述

(1)伴生气资源现状 安塞油田地处黄土高原，受特殊地貌环境和“三低”油藏不利条件的影响，输油管道翻山越岭、跨沟架桥，给后生气回收利用带来了一定困难。伴生气资源总量55.6×104m3/d，主要为富含伴生气的长4+5、长6、长10油藏，平均气油比67.6m3/t。轻质组份C1、C2含量为77.4%，热值为气田一般天然气的1.5～2倍，具有较高的回收利用价值。

(2)伴生气利用情况 主要通过生产轻烃、混烃、燃气发电、加热原料等途径回收利用，轻烃、混烃生产后的干气用于CNG及发电、加热的燃料。在富气区块已建成轻烃回收站5座，撬装回收装置3座，燃气发电站12座，加热装置677台。共利用伴生气38.4×104m3/d，剩余17.2×104m3/d伴生气由于分布较为偏远，全部回收经济效益十分可观。

2 输油管道中多相流的流态研究

管道多相流会出现起伏段塞流、瞬时段塞流、强烈段塞流等，使得管道发生不稳定振动，增加系统运行压力和安全风险。

起伏段塞流：安塞油田90%以上集输油管线走向翻山跨沟，在起伏的管道中液体积聚在管段的低洼处阻碍气体通过。在上升管中气体被压缩，气体压力增加，当气体压力增加到足以支撑上升管中静液柱压力时，就会产生不稳定的振动现象，导致液体流出。

瞬时段塞流：频繁启停泵会导致管道中的气液流量发生变化而会产生段塞流，这种段塞流通常由分层流发展而来，如果受到意外振动或气液流量发生变化，液体发生波动，液膜向前移动，分层流就会演变为段塞流。

强烈段塞流：安塞油田受所处的特殊地理环境影响，30%管线在翻山跨沟过程中有立管走向，当运移液塞长度大于管道立管部分高度时，压力波动最大、管道出口气液瞬时流量变化最大的段塞流，常发生在气液量低的立管中。

3 油气混输技术应用

油气混输流程主要为井组→增压站→联合站，以增加站点来油伴生气含量和提高站内油气混输效率为原则，重点从站点油气同步混输、油井井口定压集气、游梁式打气筒增压、完善管道防腐工艺等方面采取对策，提升站点油气混输效率。

(1)站点油气同步混输 常规外输泵只能输送原油中溶解伴生气，制约了井站伴生气回收。结合地面集输系统和伴生气现状，进行了适应性分析研究，选取48个井组试验同步回转装置油气混输，对下游站点工艺流程优化改造为越站输油，将原油与伴生气混输至联合站，增加伴生气回收3.2×104m3/d。

同步回转装置工作原理：装置的核心设备为同步回转油气混输泵，转子与转缸偏心安装，转子绕自身圆心旋转，并通过滑板带动转缸做“同步回转”运动，滑板将气缸分割成周期性变化的“月牙形”吸入腔和压缩腔，实现吸气及压缩的不断循环过程，其中油起到润滑、冷却、密封的作用。

(2)油井井口定压集气混输 选取80口套管气稳定在200m3/d以上的油井开展井口定压阀集气工艺试验，实现伴生气与井组原油混合后经集油管线输送至增压站点。经过12个月的现场试验，发现存在无法读取压力值、易冻堵和动火安装等问题，通过不断的研究与试验，将原有装置研究改进为直读防冻定压阀，全部采取丝扣连接工艺。在伴生气富集区选取回压低于1.5MPa的300个井组进行推广应用，实现伴生气进站6.0×104m3/d。

(3)游梁式打气筒增压 将打气筒安装在抽油机游梁下方，利用抽油机能量将套管气抽出后打入油管内实现混输，设计压力1.5MPa、4MPa，单台输气量350m3/d，目前试验11台。

优点：工作不需要额外动力，节省大量能源，结构简单、管理方便。缺点：匹配性不强，安装后冲程无法调节，故障率高，不适应于气量丰富井组(大于350m3/d)。

(4)管道防腐工艺完善 输油管道受管内不稳定流动、冲击、水化物、腐蚀、段塞等影响，多相流对管道的内腐蚀速率比单相流管道加快50%。为给油气混输提供良好的管道环境，选取了部分腐蚀速率较大的多相流管线开展HCC环氧玻璃纤维复合内衬防腐工艺试验，增强了管道的应力强度，减缓了管道内壁结垢、结蜡速度，介质流动阻力同比下降10%。

4 结语

油气同步混输、井口定压集气和改善管道环境等新技术在安塞油田试验初见成效，解决了油气分输工程建设费用高和常规混输效率低等问题，为伴生气回收提供了新途径，适合于黄土高原特殊的地理环境，具有较好的发展前景。但同时存在一些技术难题，今后将加大混输泵和同步回转等配套技术的攻关力度，持续提升油气混输效率，推进绿色油田建设。

[1]胡文瑞.低渗透油气田概论 ——迅速崛起的鄂尔多斯盆地(上册)[M].北京：石油工业出版社，2009.

[2]曾亚勤,王林平.魏立军.长庆油田伴生气生产特征分析[J].石油天然气学报，2009,(5).

[3]孙杰.油田多相混输泵应用技术探讨[D].石油规划设计，2005，16(2)：35-37.

张明鹏(1982- )，男，汉族，陕西西安人，工程师，主要从事地面工程管理工作。