探讨海上平台油气集输工艺流程及智能油田的发展

蔡春颖

中海油信息科技有限公司

摘要：随着我国内陆油田进入中后期，海上油田开采显得尤为重要。海上平台油气集输系统将开采出的原油进行油、气、水的分离、净化、计量和外输。原油进一步处理后得到合格的商品油外输；气体经三甘醇脱水处理后得到合格的成品气外输；污水进污水处理系统处理符合排放标准后排放入海。

关键词：海上平台；油气集输；原油开采；智能油田

一、油气集输的任务

油气集输是继地质勘探、油田开发、钻井采油之后的油田生产阶段。这阶段的任务是从油井井口开始，将油井的产出物在油田集中、油气分离、计量、净化处理、必要的初加工，生产出符合质量要求的油、气及副产品，而后输送给用户。

二、海上油气集输系统的组成

海上油气集输系统包括海上油气生产设备系统以及为其提供生产场地、支撑结构的工程设施。海上油气集输包括了整个油田生产设备及其工程设施。这些工程设施有井口平台、生产平台、生活平台、储油平台、储油轮、储油罐、单点系泊、输油码头等。根据所开发油田的生产能力、油田面积、地理位置、工程技术水平及投资条件，可分别组成不同的油气集输系统。

三、海上油气集输类型

随着海上油田开发工程由近海向远海发展，海上油气集输形成了以下三种类型。

（一）全陆式集输系统

海上油田开发初期，是在离岸不远的地方修筑人工岛，建木质或混凝土井口保护架（平台）打井采油。油井的产出物靠油井的压力经出油管线上岸集油、分离、计量、处理、储存及外输。这种把全部的集输设施放在陆上的生产系统叫全陆式集输系统。

该系统的海上工程设施一般为：

井口保护架（平台）通过海底出油管上岸，

井口保护架（平台）通过栈桥与陆地相连；

人工岛通过路堤与陆地相连。

全陆式生产系统在海上只设井口保护架（平台）和出油管线，大大减少了海上工程量，便于生产管理。陆地生产操作费用比较低，而且受气候影响小，与同等生产规模的海上生产系统相比，其经济效益好。该系统一般适用于浅水、离岸近、油层压力高的油田。我国滩海油田开发多采用这一集输方式。

（二）半海半陆式集输系统

随着油田开发地点水深的增加、离岸距离加大、钢导管架平台的发展和应用，全陆式集输系统已不能适用。为了解决油气长距离混输上岸效率低及油层压力不足的问题，逐步把油气分离及部分处理设备放在海上。油井开采出来的油气在海上经过分离初处理后，再将原油加压管输上岸处理、储存及外输。如伴生气的量小，除作平台燃料外，其余在海上放空烧掉；如天然气量较大，则油、气在海上分离后，分输上岸再处理。这种在海上仅进行油气初处理，而把主要的油气集输设备及储存、外输工作放在陆上的油气集输系统，称为半海半陆式集输系统。该系统适用于离岸不远、油田面积大、产量高、海底适合铺设管线以及陆上有可利用的油气生产基地或输油码头条件的油田。它尤其适用于气田的集输。因为在海上不易解决天然气的储存和加工问题，所以一般气田采用半海半陆式的集输系统，如我国渤海湾锦州20－2气田就采用半海半陆式集输系统。

（三）全海式集输系统

随着世界工业的迅猛发展，对石油的需求量在不断增加。为了简化海上生产的原油上岸后再通过海运外输的环节，凭借现代海洋工程技术在海上建储油罐和输油码头，使油气直接从海上外运。这种将油气的集中、处理、储存和外输工作全部放在海上，从而形成了全海式集输系统。由此也使海洋油田的开发向远海、深海和自然条件恶劣的极地发展。全海式的集输系统可以是固定式，也可以是浮动式；井口生产系统可以在水上，也可以在水下。这种集输生产系统既适合小油田、边际油田，也适合大油田；既适合油田的常规开发，也适合油田的早期开发。这是当今世界适应性最强、应用最广的一种集输生产系统。

综上所述，海上油气集输系统是从全陆式发展到半海半陆式，又从半海半陆式发展到全海式。它们的根本区别在于集输的生产处理设施是放在海上还是陆上，如全部的油气集输生产设施放在陆上，则称为全防式；如全部设施放在海上，称为全海式；如部分设施放在陆上、部分设施放在海上，称为半海半陆式。

四、系统的油气计量

石油是碳氢化合物的混合物，在地层里油、气、水是共生的，又由于油气生成条件各异，因此各油田开采出的原油的组分是不同的。此外，油中还含少量氧、磷、硫及沙粒等杂质。油气生产处理的任务就是将油井液经过分离净化处理，能给用户提供合格的商品油气。

1.油、气分离及油、气计量

油、气分离原理及流程原油和天然气都是碳氢化合物。天然气主要由甲烷和含碳小于5个的烷烃类组成。它们在常温、常压下是气态。原油是由分子量较大的烷烃类组成，在常温下是液态。在油层里由于高温、高压的作用，天然气溶解在原油中。在原油生产和处理过程中，随着压力不断降低，天然气就不断从原油中分离出来，油、气就是根据这一物性原理进行分离的。通过进行两次或多次平衡闪蒸，以达到最大限度地回收油气资源。一般来说分高压力越高、级间压降越小，最终液体收率就越高；分高压力越低，则气体收率越高。因此，确定分离工艺的压力和级数是取得气、液最大收率的关键因素。从经济观点上看，一般认为分离级数以3～4级为宜，最多可到5级，超过5级就没有经济效益了。各油井生产的油井液汇集到管汇，通过管汇控制分别计量各口油井的油、气产量，计量后的油、气重新混合流到油气生产分离器，进行油、气、水的生产分离，分离后的油、气分别进行油、气处理。

2．油气分离器

油气分离器是油井液分离的机械设备。要求从油气分离器分离出来的油中不含气，气中不含油。分离器一般分为两相分离和三相分离两类。两相分离器是将混合物分为气体和液体；三相分离器是将含游离水的油气混合物分成油、气、水三相。按分离器外形可分为立式和卧式两种，油气在分离器中分离主要依靠重力沉降作用。油气混合物从分离器上部沿进口切向进入，并沿囫简旋转。在重力作用下，使油、气分离，气向上，油向下。由于离心力的作用，油沿器壁向下流，气集中在中心向上。在分离器上部装有油滴捕集器挡板，当气体经过捕集器挡板时，可除去夹带的雾状油滴。分离出的气从上部出口流入输气管线，分离出的原油从下部出油阀流入输油管线。分离器的工作性能指标主要体现在对油、气分离的程度。如果需要油、气分离得十分彻底，可用不同压力进行多级分离。其工作原理和立式是一样的。以下对两者进行比较。

立式分离器液面容易控制；沙子等杂质易清除，可处理含沙的油气；液体重新雾化可能性小；占地面积小。缺点是制作费用高，维修与撬装困难。

在处理等量的原油时，卧式分离器所需要的直径小，耗钢材少，且具有可处理起泡原油、可撬装、易搬运、易维修的优点。缺点是占地面积大，清沙困难。

3．计量分离器

因为油气是混在一起采出来的，所以要用油气分离器将油气分离以后再分别计量。我国油田都采用计量分离器进行计量。计量分离器和生产分离器工作原理完全一样，前者只是分离以后原油用玻璃管进行量油。除上述计量方法外，还可用涡轮流量计量油。天然气的计量一般是在计量分离器顶部出气管上设孔板流量计或波纹管压差计进行计量。

五、智能油田标准与现有标准体系的集成探析

根据中国石油信息技术专业企业标准体系表的分类，将信息标准分为5类：专业数据标准、系统应用标准、基础设施标准、信息安全标准、管理与服务标准。智能油田标准是对当前标准体系的补充完善。

智能油田标准在3方面有较大扩展：①原标准体系中“业务应用标准”只有指导性标准，而现在明确利用IT系统实现业务智能化；②与原标准体系相比，增加了知识管理的内容；③与原标准体系相比，扩展了软件服务方面智能计算服务、应用集成的相应标准。

此外，智能油田标准在物联网、移动应用、云计算等技术方面需要进行扩展。

所以，智能油田标准体系在原标准体系“专业数据标准”中，增加“知识管理标准”；“系统应用标准”中，增加“应用集成标准”；将“数据管理标准”分为“数据管理标准”和“数据服务标准”，将“数据交换”“数据存取”等方面的内容划到“数据服务标准”分类中。

5.1智能油田的发展目标

建立智能油田是一个系统工程，其中数据库和信息平台的建立是智能油田建设的基础。将油气发展与开发工作从历史性分类资料的顺序处理改变成实时资料的并行处理是智能油田的核心，利用实时数据流结合创新应用和高速计算机系统，建立快速反馈的动态油藏模型，并将这些模型配合遥测传感器、智能井和自动控制功能，让管理层更直接的观察到生产动态和更精准的预测未来动态变化，以便优化作业过程，提高油田科研生产效率，为企业获得高额利润。

结束语

油气集输系统现在已经得到了很大程度的发展，并且不同集输工艺技术所应用的油田项目不同，为提高油气集输效果，需要结合自身特点，做好各类集输工艺技术的研究，并对存在的不足进行完善，争取不断提高整个项目开发的效果。智能油田的应用与发展将是不断创新、发展与升级的过程，结合数字油田的建设现状，向更高的智能阶段展望，数字油田还有着漫长而艰辛的发展历程。

参考文献：

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