油氣混輸泵的研究現(xiàn)狀

王潤軒 王路 鄭朋(常州大學(xué),江蘇 常州 213002)

油氣集輸就是指把油井所生產(chǎn)的原油、天然氣和其余產(chǎn)物聚集起來，通過處理和加工輸?shù)綗捰蛷S和天然氣用戶的工藝全過程，主要包含油氣分離和計量、原油脫水、天然氣凈化、輕烴回收等工藝。從工藝上，油氣集輸可以分為石油天然氣分的別集輸和混合集輸兩大類。近幾十年來，隨著海上油氣田的建設(shè)日趨增加，油氣混輸不需要增加分離裝置，也能夠削減鋪設(shè)的管道量，適合與原油混合物的遠距離輸送，在還有開發(fā)中可節(jié)約大量資金，因此，油氣混輸泵的研究也逐漸成為熱門課題。目前，國際上以美國、英國、德國、日本的技術(shù)相對成熟，我國還尚處在研究階段，暫時沒有產(chǎn)品出口國外。

1 油氣混輸泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

油氣混輸工藝最先開始于20世紀60年代，油氣混輸泵是該工藝的核心。幾十年來，油氣混輸泵是各個發(fā)達國家的熱門課題。尤其在近十年，美國、德國、英國、日本等國家先后投入巨資研發(fā)，也取得了相應(yīng)的研究成果。在上世紀70年代，英國、法國、挪威等歐洲產(chǎn)油國開展了多個多相混輸?shù)难芯宽椖?，在多相混輸泵、水合物抑制、多相管流壓降算法等方面展開了研究，到90年代，已經(jīng)形成了比較完善的研究體系，一些研究成果已經(jīng)商業(yè)化，如多相管流的計算軟件等。在技術(shù)應(yīng)用方面，在新近開發(fā)的油田中利用多相混輸技術(shù)具有客觀的經(jīng)濟效益。1994年，F(xiàn)RAMO公司將多相泵應(yīng)用于Draugen平臺上，使得該油田的油氣水總產(chǎn)量從1900提高到了3100，增加約50%左右，其中原油凈產(chǎn)量增長了40%。

國內(nèi)的研究始于60年代，首先是三螺桿、多螺桿多相泵在大慶油田對的開發(fā)。隨后，中原油田在其三個采油廠的計量站試驗了16臺單螺桿油氣混輸泵以及4臺LWB型雙螺桿油氣混輸泵，實驗結(jié)果是井口回壓降低了，產(chǎn)液量增加了，同時降低了生產(chǎn)過程中的管理難度，節(jié)約了運行費用，深受基層單位的好評。在青海油田采油二廠和一廠計量站安裝了17臺單螺桿油氣混輸泵，降壓效果十分明顯，試驗結(jié)果十分可觀。在勝利油田東辛采油廠151計量站等處分別安裝了MPS型雙螺桿油氣混輸泵及MW型雙螺桿油氣混輸泵，通過現(xiàn)場的應(yīng)用，井口回壓下降了至少0.4Mpa以上。此外，我國在水合物形成條件、多相混輸泵應(yīng)用研究、水合物的預(yù)防、段塞流形成條件等方面也取得了一定的突破。

2 多相混輸技術(shù)的優(yōu)缺點

（1）在自然環(huán)境比較惡劣的油田生產(chǎn)中，油氣水的集中處理站的建設(shè)以及龐大的配套工藝措施建設(shè)耗資巨大，而多相混輸技術(shù)適用于長距離輸送。因此，可以采用多相混輸技術(shù)，減少處理站的建設(shè)和投資，降低油氣開采成本。

（2）在海上采油中，運用采用多相混輸技術(shù)，可以減少油氣分輸?shù)墓艿赖匿佋O(shè)，能夠在很大程度上節(jié)約工程投資，同時可以縮短工期，從而使油田盡快投入開發(fā)。

（3）對于一些沒有開采價值的邊際油田，采用多相混輸技術(shù)，可以使深海油田、沙漠油田、邊際油田以及小儲量衛(wèi)星油田具有一定的經(jīng)濟效益。

3 油氣混輸泵的分類

油氣混輸泵按適用場合主要分為路上多項泵和水下多項泵兩類；按工作原理可分為葉片式多相泵和容積式多相泵。其中，葉片式多項泵包括螺旋軸流式多項泵、離心泵等，它的主要優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)比較簡單，適應(yīng)于大流量輸送，缺點是所輸送的氣液比的范圍較??；容積式多項泵主要包括單、雙螺桿泵，它的主要優(yōu)點是可以輸送含氣量比較高的混合介質(zhì)，缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對固體顆粒比較敏感。由于不同的泵型有著各自的優(yōu)缺點，適應(yīng)的環(huán)境和范圍不同，因此，對于不同的油田可以使用不同的泵型，也可以相互組合，讓它們相互補充。

4 我國油氣混輸泵的研究

在多相混輸技術(shù)中，最關(guān)鍵的是油氣混輸泵。油氣混輸泵包括了泵和壓縮機兩方面的性能。其中，泵的性能決定了油氣混輸效果的好壞。在油田開采中，地層的情況會隨著開采過程發(fā)生比較大的變化，使得油、氣、水的含比重不穩(wěn)定，而壓力也會發(fā)生相應(yīng)變化，這就必須研究輸送多相流的混輸泵。目前我國研究的是螺桿泵和液環(huán)泵。

表1 螺桿泵和環(huán)液泵的性能對比

油氣混輸泵可以通過壓力、油氣比的適用范圍和效率來評價好壞。各項指標越高，油氣混輸泵越好。

5 油氣混輸泵的應(yīng)用前景

目前,油氣混輸泵用在油田的油、氣、水混輸過程中，它也是油氣集輸設(shè)備中最重要的部分。它不需要中轉(zhuǎn)站，可直接將油氣混輸送到集中處理中心。最重要的是它能降低井口回壓，從而提高油井的產(chǎn)量，升高溫度，減少抽油泵的漏失，提高油氣采收率。此工藝基本處于降低井口回壓和干線壓力、增加產(chǎn)液量的發(fā)展階段。在增液方面，通常可達到5%-11%；綜合以上看來，油氣混輸泵有著非常廣闊的應(yīng)用。好好運用多相泵輸送技術(shù)在油田開發(fā)生產(chǎn)上，可以降低生產(chǎn)工作量，減少處理中心的建設(shè)，能夠獲得更大的經(jīng)濟效益。

[1]朱志東,于德軍,霸磊.多相泵的發(fā)展與應(yīng)用概述[J].水泵技術(shù),2012(2).

[2]商聯(lián),王志堅．油氣混輸泵的現(xiàn)場應(yīng)用[J]．油氣田地面工程，2002,21(1):54.

[3]李軍峰.油氣混輸泵的研究與發(fā)展[J].遼寧化工,2011, 40(9)：938-940+949.

王潤軒（1994-），男，漢，甘肅平?jīng)鋈?，常州大學(xué)，2013級石油工程專業(yè)本科在讀，研究方向：油氣田的勘探開發(fā)鉆井及油氣開采；

王路（1994-），男，漢，陜西漢中人，常州大學(xué)，2013級石油工程專業(yè)本科在讀，，研究方向：油氣田的勘探開發(fā)鉆井及油氣開采；

鄭朋（1994-），男，漢，江蘇徐州人，常州大學(xué)，2014級石油工程專業(yè)本科在讀，研究方向：油氣田的勘探開發(fā)鉆井及油氣開采；