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。
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