不可小覷的集輸流程
時間:2020-09-25 10:28
來源:
作者:宮 柯
凡是到過油氣田的人們,都會看到星羅棋布的生產(chǎn)井和錯落有致的轉(zhuǎn)油站,卻不見不到從地下開采出來的石油和天然氣。這是因為石油和天然氣具有易燃、易爆、易損耗的特征,如果暴露出來不僅危及生命財產(chǎn)安全,還會對生態(tài)環(huán)境造成污染。因此必須在埋入地下的管道中密閉輸送,導(dǎo)致誰都看不見暗流涌動的油氣,感到非常神秘,甚至以為從井筒里流淌出來的石油和天然氣可以直接使用。其實不然,油氣的生產(chǎn)過程特別繁瑣復(fù)雜,并不像某些人想象的那么簡單。
眾所周知,石油和天然氣是埋藏在地層孔隙中的流體礦物,從井筒到地面的舉升過程必然攜帶一些雜質(zhì),除了固體的泥沙之外還有地層水,以及溶解或者混合在其中的多種物質(zhì)。世界上僅有極少數(shù)的油氣田,在完全依靠天然能量開采的階段,能夠產(chǎn)出可以直接利用的油氣。絕大多數(shù)油氣田從地下開采出來的油氣并不純凈,而是摻雜了多種成分的油、氣、水混合液。例如注水開發(fā)的油氣田,產(chǎn)出的混合液中必然大量含水;實施三次采油注聚合物開發(fā)的老油田,混合液當(dāng)中含有高濃度的化學(xué)助劑;有些油氣田還富含鹽類、硫化氫、二氧化碳等有毒有害物質(zhì),在生產(chǎn)的過程中必須深度凈化處理,逐一去除雜質(zhì)后,才能向用戶輸送出符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的石油和天然氣。
由此可見,匯聚分散產(chǎn)出的混合液,集中起來進(jìn)行凈化處理,是油氣田生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。這一過程從采油井開始,來自地下的混合液猶如噴涌的泉源,通過并聯(lián)的管道匯成小溪注入江河,日夜不息流向集中進(jìn)行凈化處理的場所。油氣田匯集混合液的管網(wǎng)稱為流程,經(jīng)過分離、凈化、提純,分別得到質(zhì)量達(dá)標(biāo)的油、氣、水全過程,叫做油氣集輸。這套體系是油氣田生產(chǎn)的最后一道工序,也是油、氣、水變成商品向外輸出的前端。按照我國現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),年產(chǎn)量大于50萬噸的油氣田都建有密閉集油流程和進(jìn)行深度凈化處理的廠站,通常采用三級布站的方式收集混合液,逐級輸送,集中提純。
第一級匯聚混合液的場所叫計量間,顧名思義,主要的功能是度量每一口采油井的日產(chǎn)能力,其次是匯聚幾口乃至十幾口井產(chǎn)出的混合液。依靠采油井口剩余的壓力混合液匯入同一條管道,無需額外提供動力便可流向下一個集合點。計量間的外形如同一座小房子,里面安裝閥組、管匯和油氣分離器,通過一臺流量計輪流測定每口井的日產(chǎn)液量,故而稱為計量間。
第二級匯聚混合液場所叫中轉(zhuǎn)站,負(fù)責(zé)匯聚來自多個計量間的混合液。建設(shè)的規(guī)模比較大,站內(nèi)設(shè)有臨時儲存混合液的多個儲罐和多臺兼有緩沖分離功能的加熱爐,還有補(bǔ)充動力的機(jī)泵房、分離油氣的裝置以及計量儀表、自動化控制、配電、消防等輔助設(shè)施。進(jìn)入站內(nèi)的混合液首先在具有加熱、降粘、降凝功能的緩沖裝置內(nèi)進(jìn)行沉降分離,因為流體的比重不同,氣體上浮到頂層,油在中間,水和泥沙下沉到底部,用機(jī)泵從自然分離的層段中分別抽出依然大量含水的石油、含油率很高的污水和多種成分混雜的氣體,通過主干管道分別輸往下一站。因為中轉(zhuǎn)站只起匯集混合液進(jìn)行初級處理、補(bǔ)充流動能量再轉(zhuǎn)輸?shù)淖饔?,故而在油氣田上建設(shè)的數(shù)量比較多,每個開發(fā)區(qū)塊都有多座規(guī)模不等的中轉(zhuǎn)站,與采油井和計量間相比宛如羊群中的駱駝,十分醒目。
第三級是深度分離凈化混合液的終端,俗稱聯(lián)合站。是一座多種功能組合而成的大型工廠化建筑,通過管道接收多個中轉(zhuǎn)站輸送來的含水原油、含油污水和混合氣體。因此建筑規(guī)模龐大、儲罐和裝置多種多樣,分別設(shè)有專門輸送油、氣、水的機(jī)泵房和各式計量儀表,自動化、信息化、數(shù)字化的控制系統(tǒng)遠(yuǎn)高于中轉(zhuǎn)站,不僅是油氣田生產(chǎn)的中樞,還是對外輸出合格產(chǎn)品的關(guān)口,堪稱鎖鑰之地,嚴(yán)禁煙火,閑人免進(jìn)。若想了解油、氣、水凈化處理的奧秘,唯有聽取工作人員介紹,動用腦海里儲備的物理化學(xué)知識進(jìn)行想象。
簡單地說,就是首先脫除原油中的含水,通常采用三段凈化處理工藝,第一段還是用加熱沉降的方法去除重力分異的游離水,第二段用電場加化學(xué)劑的方法去除乳化水,第三段再用電場加破乳劑的方法精細(xì)提純,使原油中的含水率降低到0.3%以下方為合格。其次是處理脫出來的含油污水,方法與原油脫水相類似,要求達(dá)到污水中的含油率不超過0.5%為合格。回收的大量污水不能排放,收集到儲罐里輸回油田的注水站,再次回注到地下的油層驅(qū)替石油,循環(huán)利用。最后是處理自然揮發(fā)出來的氣態(tài)成分,看起來似乎都是可燃?xì)怏w,但是稱為濕氣,因為其中含有相當(dāng)數(shù)量在常溫下呈現(xiàn)氣態(tài),在高壓和低溫下又會變成液態(tài)的化學(xué)成分,這些相態(tài)隨環(huán)境改變的物質(zhì)統(tǒng)稱為輕烴,是重要而又寶貴的化工原料,不可浪費,收集起來轉(zhuǎn)輸?shù)綄I(yè)的部門進(jìn)行深度分離處理,提純后的商品價值連城。例如常見的打火機(jī),里面的燃料就是從輕烴中回收的丙烷。
就油氣田的生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言,對外輸出合格油氣產(chǎn)品的聯(lián)合站是集輸系統(tǒng)的終點。這套流程的孕育成熟,起始于20世紀(jì)70年代中期的大慶油田。1972年,石油工業(yè)部借鑒國外油氣田的先進(jìn)經(jīng)驗,發(fā)出了設(shè)計“三脫三回收”密閉集輸流程的指令,1973年在設(shè)計開發(fā)喇嘛甸油田地面工程總體方案時,遵照“簡化前頭,完善后頭、中間不開口、三脫三回收、出四種合格產(chǎn)品”的構(gòu)想,首次設(shè)計了全程密閉,三級布站,集中處理的油氣集輸流程。
“三脫三回收”是指原油脫水、脫氣、脫輕烴,回收含油污水中的含油,濕氣中的輕烴和凈化后的污水回注。“出四種合格產(chǎn)品”是指經(jīng)過聯(lián)合站的深度處理,輸出符合國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的成品原油、輕烴、天然氣干氣、凈化后的污水。這套密閉集輸流程的實施獲得了巨大成功,1985年大慶油田集輸過程的油氣損耗率下降到1.2 %以下,回收的污水實現(xiàn)了全部回注,取得了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)雙豐收的顯著效果。20世紀(jì)80年代初,隨著改革開放的進(jìn)程,開始引進(jìn)國外先進(jìn)的原油負(fù)壓穩(wěn)定和淺冷、深冷輕烴回收裝置,與老區(qū)流程改造相配套,大慶油田用9年的時間建成了30萬噸乙烯原料工程所需的全套密閉集輸流程,形成了年收集天然氣10億立方米,回收輕烴32萬噸的生產(chǎn)能力,從而使我國的油氣集輸工藝達(dá)到了同期的國際先進(jìn)水平。
看不見的油氣集輸流程不可小覷,既是聚斂財富的一座金山,又是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一道屏障,隨著高科技的持續(xù)進(jìn)步,現(xiàn)行的油氣集輸工藝還會有錦上添花的新亮點。