不可小觑的集输流程

时间:2020-09-25 10:18 来源:杂志 作者:宫 柯

凡是到过油气田的人们,都会看到星罗棋布的生产井和错落有致的转油站,却不见不到从地下开采出来的石油和天然气。这是因为石油和天然气具有易燃、易爆、易损耗的特征,如果暴露出来不仅危及生命财产安全,还会对生态环境造成污染。因此必须在埋入地下的管道中密闭输送,导致谁都看不见暗流涌动的油气,感到非常神秘,甚至以为从井筒里流淌出来的石油和天然气可以直接使用。其实不然,油气的生产过程特别繁琐复杂,并不像某些人想象的那么简单。

众所周知,石油和天然气是埋藏在地层孔隙中的流体矿物,从井筒到地面的举升过程必然携带一些杂质,除了固体的泥沙之外还有地层水,以及溶解或者混合在其中的多种物质。世界上仅有极少数的油气田,在完全依靠天然能量开采的阶段,能够产出可以直接利用的油气。绝大多数油气田从地下开采出来的油气并不纯净,而是掺杂了多种成分的油、气、水混合液。例如注水开发的油气田,产出的混合液中必然大量含水;实施三次采油注聚合物开发的老油田,混合液当中含有高浓度的化学助剂;有些油气田还富含盐类、硫化氢、二氧化碳等有毒有害物质,在生产的过程中必须深度净化处理,逐一去除杂质后,才能向用户输送出符合国家质量标准的石油和天然气。

由此可见,汇聚分散产出的混合液,集中起来进行净化处理,是油气田生产的重要环节。这一过程从采油井开始,来自地下的混合液犹如喷涌的泉源,通过并联的管道汇成小溪注入江河,日夜不息流向集中进行净化处理的场所。油气田汇集混合液的管网称为流程,经过分离、净化、提纯,分别得到质量达标的油、气、水全过程,叫做油气集输。这套体系是油气田生产的最后一道工序,也是油、气、水变成商品向外输出的前端。按照我国现行的行业标准,年产量大于50万吨的油气田都建有密闭集油流程和进行深度净化处理的厂站,通常采用三级布站的方式收集混合液,逐级输送,集中提纯。

第一级汇聚混合液的场所叫计量间,顾名思义,主要的功能是度量每一口采油井的日产能力,其次是汇聚几口乃至十几口井产出的混合液。依靠采油井口剩余的压力混合液汇入同一条管道,无需额外提供动力便可流向下一个集合点。计量间的外形如同一座小房子,里面安装阀组、管汇和油气分离器,通过一台流量计轮流测定每口井的日产液量,故而称为计量间。

第二级汇聚混合液场所叫中转站,负责汇聚来自多个计量间的混合液。建设的规模比较大,站内设有临时储存混合液的多个储罐和多台兼有缓冲分离功能的加热炉,还有补充动力的机泵房、分离油气的装置以及计量仪表、自动化控制、配电、消防等辅助设施。进入站内的混合液首先在具有加热、降粘、降凝功能的缓冲装置内进行沉降分离,因为流体的比重不同,气体上浮到顶层,油在中间,水和泥沙下沉到底部,用机泵从自然分离的层段中分别抽出依然大量含水的石油、含油率很高的污水和多种成分混杂的气体,通过主干管道分别输往下一站。因为中转站只起汇集混合液进行初级处理、补充流动能量再转输的作用,故而在油气田上建设的数量比较多,每个开发区块都有多座规模不等的中转站,与采油井和计量间相比宛如羊群中的骆驼,十分醒目。

第三级是深度分离净化混合液的终端,俗称联合站。是一座多种功能组合而成的大型工厂化建筑,通过管道接收多个中转站输送来的含水原油、含油污水和混合气体。因此建筑规模庞大、储罐和装置多种多样,分别设有专门输送油、气、水的机泵房和各式计量仪表,自动化、信息化、数字化的控制系统远高于中转站,不仅是油气田生产的中枢,还是对外输出合格产品的关口,堪称锁钥之地,严禁烟火,闲人免进。若想了解油、气、水净化处理的奥秘,唯有听取工作人员介绍,动用脑海里储备的物理化学知识进行想象。

简单地说,就是首先脱除原油中的含水,通常采用三段净化处理工艺,第一段还是用加热沉降的方法去除重力分异的游离水,第二段用电场加化学剂的方法去除乳化水,第三段再用电场加破乳剂的方法精细提纯,使原油中的含水率降低到0.3%以下方为合格。其次是处理脱出来的含油污水,方法与原油脱水相类似,要求达到污水中的含油率不超过0.5%为合格。回收的大量污水不能排放,收集到储罐里输回油田的注水站,再次回注到地下的油层驱替石油,循环利用。最后是处理自然挥发出来的气态成分,看起来似乎都是可燃气体,但是称为湿气,因为其中含有相当数量在常温下呈现气态,在高压和低温下又会变成液态的化学成分,这些相态随环境改变的物质统称为轻烃,是重要而又宝贵的化工原料,不可浪费,收集起来转输到专业的部门进行深度分离处理,提纯后的商品价值连城。例如常见的打火机,里面的燃料就是从轻烃中回收的丙烷。

就油气田的生产环节而言,对外输出合格油气产品的联合站是集输系统的终点。这套流程的孕育成熟,起始于20世纪70年代中期的大庆油田。1972年,石油工业部借鉴国外油气田的先进经验,发出了设计“三脱三回收”密闭集输流程的指令,1973年在设计开发喇嘛甸油田地面工程总体方案时,遵照“简化前头,完善后头、中间不开口、三脱三回收、出四种合格产品”的构想,首次设计了全程密闭,三级布站,集中处理的油气集输流程。

“三脱三回收”是指原油脱水、脱气、脱轻烃,回收含油污水中的含油,湿气中的轻烃和净化后的污水回注。“出四种合格产品”是指经过联合站的深度处理,输出符合国家质量标准的成品原油、轻烃、天然气干气、净化后的污水。这套密闭集输流程的实施获得了巨大成功,1985年大庆油田集输过程的油气损耗率下降到1.2 %以下,回收的污水实现了全部回注,取得了经济效益和环境保护双丰收的显著效果。20世纪80年代初,随着改革开放的进程,开始引进国外先进的原油负压稳定和浅冷、深冷轻烃回收装置,与老区流程改造相配套,大庆油田用9年的时间建成了30万吨乙烯原料工程所需的全套密闭集输流程,形成了年收集天然气10亿立方米,回收轻烃32万吨的生产能力,从而使我国的油气集输工艺达到了同期的国际先进水平。
看不见的油气集输流程不可小觑,既是聚敛财富的一座金山,又是保护生态环境的一道屏障,随着高科技的持续进步,现行的油气集输工艺还会有锦上添花的新亮点。
 
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