油田地面集输管网优化的发展探讨

赵萌(大庆油田第六采油厂第二油矿，黑龙江 大庆 163000)

0 引言

油田地面集输管网是油田集输系统的重要组成部分，是油田企业进行原油、天然气等能源输送的重要传输通道，贯穿着油田开发项目的油气收集、处理以及存储和运输等各个重要环节，对我国的油田开发有着极其重要的影响。同时油田地面集输管网在油田企业建设中占据较大的投资比例，按照我国目前建成的石油企业，油田地面集输管网建设费用约占地面建设工程费用的60%～70%，投资金额巨大。另外我国目前的油田在经过多年得开发后含水率相对较高，现有集输系统也需要进行必要的优化。因此，对于油田地面集输管网的优化对于油田企业的生产运行和经济效益都有着极为重要的实际意义。

1 油田地面集输管网概述

油田地面集输管网是油田集输系统的重要组成部分，是石油开采过程中原油及天然气等从矿井到用户的主要传输通道，并使油田企业的开采油井、油库、中间功能站和各类工艺管道可以有效结合。从功能上而言，油田地面集输管网共有两部分的主要功能，即原油及天然气的收集和运输。按照油田集输管网的密闭程度，油田的地面集输管网可分为开放式集输管网和密闭式集输管网；按照集输管网是否需要加热又可分为加热式集输管网和伴热式集输管网；按照连接油井的管路数量，又可分为单管式集输管网、双管式集输管网和三管式集输管网；按照地面集输管网的形态又可分为树枝状集输管网、环装集输管网、辐射状集输管网及多井串联式集输管网等。油田企业在建设地面集输管网时，需要根据油田开采规模、油井数量以及中转站和处理系统的设置状况统筹规划设计具体的管网形式，在我国油田的具体建设中，大多数都是多种形式进行综合应用以满足实际运行需求。

2 油田地面集输管网运行现状分析

我国的油田行业经过几十年的不断发展，目前已经取得了较好的成就，为推动我国的经济和社会发展做出了不可磨灭的贡献，然而我国的工业化发展时间较短，很多技术还不是很成熟，在油田行业发展的过程中，不可避免的存在着较多的问题，这也导致目前我国的油田企业生产效率不高，对于目前我国的油田地面技术管网系统目前仍然存在着较多的问题，这也就需要我国的油田企业必须通过先进的科学技术不断优化现有的地面管网系统，从而促进油田行业的不断向前发展。

2.1 油田地面集输管网规划方案不够合理

油田地面集输管网建设是一项非常复杂的系统工程，需要经过多方面的理论计算，并结合油田企业的生产实际情况综合考虑从而得出最优的规划设计方案。目前的油田地面集输管网在整体布局、管路系统方案选择、材料的管径以及材质选择等方面都还有较大的缺陷，从而造成目前的地面集输管网能耗较高，生产效率相对低下，地面集输管网的腐蚀现象普遍等多种实际情况，直接影响着油田企业的安全生产运行和经济效益。

2.2 油田地面集输管网的布局不合理

油田地面集输管网是连接油井、中间处理站以及各种油库等功能区域的原油天然气传输通道，因此，油田企业的生产布局直接决定了油田地面集输管网的敷设路径和管网类型，从而影响着整个油田地面集输系统的经济效益和运行稳定性。我国的油田企业建设初期，相关的理论技术和探测设备等不够先进，从而导致油田地面集输管网的布局不很合理，其运行效率也相对低下。

2.3 集中处理站的选址不够优化

油田地面集输系统中的集中处理站是影响油田地面集输管网布置的关键组成部分，直接决定着油气的运输距离。集中处理站选择的科学合理，可以有效减少油气运输距离，不但在油气集输管网建设材料上能够节约成本，同时在后期的生产运行中因为运输距离较短，油气运输所消耗的各种能源也相对较少，不但可以降低国家的能源损耗，同时油田企业的生产建设成本也将大幅下降。

3 油田地面集输管网优化的重要意义

石油是是我国工业生产建设的主要能源，也是衡量一个国家经济发展状况的重要指标，对我国的经济和社会发展有着极其重要的作用。作为油气输送的主要途径，油田地面集输管网的正常运行是影响整个油田企业生产的重要因素，通过对现有集输管网的优化，不但可以有效减少油气技术过程中的能源浪费，提高油气运输的效率，从而降低企业的生产成本。同时，通过对油田地面集输管网的进一步优化，可以减少集输管网系统的安全隐患，降低企业的安全风险，从而保障国家和人们的生命财产安全。另外，油田地面集输管网的建设成本较高，部分油田企业对于地面集输管网的投资占到油田企业建设投资总费用的40%，而通过对油田地面集输管网的设计优化和合理布局，选择最优的设计方案，可以大幅减少生产材料成本和建设工程成本，提高油田企业的整体经济效益，从而更好推动我国油田产业的不断向前发展。

4 油田地面集输管网的优化方案及优化技术

4.1 油田地面集输管网的优化方案

从油田地面集输系统的结构情况来看，系统中的油井、中间处理站以及集输管道和各类油库紧密结合并形成整体的地面集输系统，在进行油田地面集输管网优化的过程中要结合企业的生产实际情况，根据企业的生产能力、油井特点以及自身的设备设施状况、生产流水线布置及生产工艺等综合考虑转油站的建设规模和数量，同时优化企业的生产工艺流程，从而使油田地面技术管网的优化可以达到理想的效果。

随着科学技术的不断发展进步，对油田地面集输管网的优化技术手段也越来越丰富，在具体的优化过程中，因为油田地面技术管网涉及范围较广，常常会使用到数学计算理论、建模理论，并使用计算机技术进行系统的规划和设计，油田地面集输管网的优化主要从以下几个方面进行：一是结合企业生产特点优化油田地面技术管网的结构类型，在现代的油田企业中，常常选用树枝状集输管网和环装集输管网类型，在实际的优化过程中按照实际情况综合考虑并选择最佳的管网形式；二是设定合理的约束条件科学建立合理的数学模型，通过计算机技术对建立的模型进行分析；三是运用数学理论计算出合理的目标函数值并以此进行优化设计方案的制定；四是使用最优化理论对建立的数学模型进行求解得出各项参数的最优值，结合计算的最优值结果确定最优化的设计方案；五是不断地进行最优化验证，对计算的数学模型结果验证结果进行分析，根据实际情况确定建立的模型和计算方法等是否需要进一步优化。

4.2 油田地面集输管网的优化技术

在油田地面集输管网的优化中，需要运用最优化理论，在油田井组选择、系统布局以及集中处理站选址等多个方面进行优化，以达到油田地面集输管网的整体优化目的。

4.2.1 最优化理论运用

油田地面集输网管是油田企业地面建设工程的重要组成部分，是连接油井、功能处理站以及各类工艺管道和油库并进行原油和天然气等能源输送的通道，在进行油田地面集输管网的优化设计规划时，需要进行输送原油及天然气的组成成份、油田生产产量、传输压力等相关数据的分析，并作为集输管网优化的主要参考依据。在进行集输管网的优化过程中，需要综合性考虑相关约束条件，科学合理制定相关优化方案并对制定的优化方案进行评定，根据评定的最后结果进行规划设计。对于优化方案中的约束条件，通常需要考虑以下方面：一是油井和油站连接的主要管网方式；二是转油站的数量规模；三是计量站的建设规模。通过对以上约束条件进行综合性的考虑，确保油田地面集输管网优化设计更加合理和规范，经过优化后的集输管网运行正常高效。在具体的优化设计过程中，首先选择最佳的中转站和油井位置，中转站和油井位置确定后结合实际情况选择合理的拓扑结构进行油田地面技术管网的规划设计。

4.2.2 井组优化设计

在进行油田地面集输管网优化的设计过程中，需要综合考虑油田所在的地理环境和位置条件，另外油田的开发阶段不同、所处的区块不用，所选用的集输流程也会有所不同。对于油田的集输流程主要有单井模式和多井模式两种，在对井组优化设计过程中，对于面积较大油井较多的大规模油田，需要依据油井集中区域的地理环境情况和油集站规模进行井组优化。采用集中处理的方式将多个油井产出的原油进行集中，从而降低油田企业的建设成本和运营成本，使企业的经济效益最大化。但目前对于油田地面集输管网优化过程中，对于油井分组主要以集输半径为约束条件，简单的以距离最短为分组依据而忽视了集油站规模对地面集输管网的影响。

4.2.3 系统布局优化设计

对于油田地面集输管网的优化设计，其主要是对于管网系统中的各作业单元进行管线的合理布局并将各作业单元与集输管路形成统一整体建立相应的网络模型，通过对模型中各项数据的计算得出经济效益最大的规划理论和方法，然后规划设计油田地面集输管网的基本设计框架。基本设计框架确定根据不同作业单元的重要等级进行地面集输管网的系统布局，从而使整个集输系统的布局最优。通过地面集输管网系统布局的的最优化设计，不但大幅减少相关建设费用，同时对于建成后的运行也有一定的保障，对恶劣气候及复杂地形的抗性更强，从而保证油田地面集输系统的运行稳定。

4.2.4 集输站选址的优化设计

在油田地面集输系统中，集输站的选址对于原油传输线路方式的选择和线路规划都有极其重要的影响，直接决定着油田地面集输管网的距离，从而影响整个建设工程的建设成本和后期运行的经济效益。在进行集输站选址的优化设计过程中，需要充分利用最短线路法、定量选址法进行集输站的选址设计，并对不同的选址进行优缺点比较，同时在集输站选址设计中，需要结合油田企业的生产规模和油井特点等综合考虑，从而保证集输站选址的科学合理，使企业的经济效益最大化。

5 结语

对于我国的油田企业，通过对油田地面集输管网进行优化可以大幅减少企业的建设和生产费用，提高油田集输的运行效率，从而增加企业的经济效益。但我国的油田集输管网优化技术仍然不够先进，尚处于发展阶段，需要相关人员进一步探讨相关技术，加大研发力度，从而促进我国油田行业的可持续发展。