一、QK17-2段塞流捕集器改造

QK17-2氣田位于渤海灣，已進入生產后期階段，產出液含水量逐年增高，開始出現段塞流，不利于穩定生產，同時存在分離器處理能力低于產量的問題，需要在原處理系統加入新的氣液處理設施。如果增設一個傳統分離器，將需要超過40m2的甲板面積，需要大筆投資，并且QK17-2是一座老平臺，已沒有如此大的額外面積，因此，采用新型高效分離器解決這一問題。

該分離器由一個管狀圓柱體和GLCC整合而成。當產出液從立管流入平臺時，首先進入該分離器，其中的重組分液體，在下傾管段中進入圓柱體，隨后流入GLCC進行下一步處理，而輕組分氣體則直接流入GLCC上部，經過捕霧器后進入氣體處理系統（圖1）。為此，需要在原處理系統中增加3個設備：①管狀圓柱體，用于接收液體，并引導其流向GLCC，氣體較少從中經過。其入口直徑12″，出口直徑8″，主體直徑16″，高度1000mm。GLCC：用于進一步處理氣體和液體，其入口直徑12″，出口直徑8″，氣體出口直徑4″，高度2500mm。捕霧器：用于捕捉氣體攜帶的液體，直徑800mm，固定于分離器2200mm的高度上。其中：1″=25.4mm。整套系統需要一套對應的控制系統（如GLCC控制系統），當段塞來臨時，在不同的入口氣液流量下，通過控制和調節不同閥門，實現段塞的合理控制。

原氣體處理系統經過改造后，液體處理能力達到6000m3/d，氣體處理能力達到120000sm3/d，均有顯著的提高，而且出口流體達到了以下標準：氣體攜液量低于50mg/m3，水中含油量低于1000mg/kg。因而同時解決了段塞問題和處理量問題。本次改造，沒有采用需占用大量甲板面積的傳統分離器，而是采用占地僅3m2的一系列設備，實現了段塞控制和流體處理的雙重功能。該系統在QK17-2平臺上一直順利運行，相比傳統方法，節約了70%的支出。

二、文昌油田自動節流裝置

文昌油田位于南海，采用固定平臺+FPSO的方式開發，來自周圍平臺的幾條管道將產出液輸送至FPSO集中處理（圖3）。最近幾年，WC14-3平臺登陸FPSO的立管開始出現段塞，因而增大了FPSO的油氣處理難度。此外，由于FPSO采用燃氣透平發電，如果立管中發生嚴重段塞，氣體將很難及時通過分離器進入透平供給發電，燃氣透平發電則切換為應急柴油發電，不但給生產帶來不便，而且消耗了柴油，經濟性差。因FPSO沒有太大的改造空間，不得不探索其他方法解決問題。

現場工程師最初采用手動節流方法，但確定正確的閥門開度并不容易，需要花費大量時間調節，一旦生產工況有變，又需要重新尋找合適的閥門開度。為了使控制系統工作更加高效，設計了一套自動節流系統。該系統基于PID控制機理開發，根據WC14-3海底管道入口壓力進行調節控制，閥門開度為被調節參數，PID用于計算閥門開度的差別。在程序中，采用一個略大和略小的閥門開度區間，以便更快地穩定壓力波動，并使壓力更接近設定點。

閥門開度的自動調節，在程序中宜采用立管底部的管道壓力波動作為調節依據，但立管底部并未安裝壓力檢測點。而在立管底部安裝壓力監測裝置，不僅昂貴，而且需暫時停產并存在后續安全風險，不可行。因此，采用WC14-3海底管道入口壓力作為計算依據。為此，將下列信號引入程序中：WC14-3海底管道入口壓力、WC14-3海底管道出口壓力、閥門開度輸入值、閥門開度輸出值、氣體流量（與燃氣透平密切相關），采集這些控制信號并連接到系統中，在中控室進行實時監測。

經過一個月的測試，自動節流系統取得了良好的效果（表1）。管道入口壓力平均降低了6%，不僅有利于工藝處理系統的穩定，而且降低了井口回壓，有利于產量的提高；最低氣體流量提高了8.2%，氣體流量更加穩定，這意味著燃氣透平可以更穩定地工作。可見，通過采用自動節流系統，多相流立管段塞的不利影響得以克服，提高了生產系統的安全性，自動控制系統因而展現了良好的段塞控制能力。

三、X油田氣舉系統

X油田是位于西非的一個深水油田，其產出液由8km海底管道輸送至回接的FPSO，生產期內GOR約100。在油田投產初期，因產量較低，以及在油田生產后期，因產出液含水量較高，1400m混輸立管中可能出現嚴重段塞問題。由于臨近油氣田氣源充足，因此采用氣舉法消除段塞。

在設計階段，采用OLGA分析海底管道和立管的流動安全。以早期投產工況為例，首先確定最低流量，以保證流動處于安全、穩定、高效的區間內。針對管匯、海底管道、立管、段塞流捕集器建模，以5kpbd（1kpbd＝159m3/d）流量為步長進行計算，以最大入口壓力最低時的流量為最低流量，其值為30kpbd（圖4）。若流量低于30kpbd，則需采取措施消除段塞。將注氣系統添加到OLGA模型中，即可計算求得所需的注氣率。

用于氣舉的氣體與外輸氣體相同，經節流和加熱后注入氣體環空。注氣環空位于立管內，立管為PIP柔性管。自外而內，立管各層依次為保溫層、外管、注氣環空、內管。生產流體從內管向上流動，注入的氣體從環空流到立管底部。注氣環空和內管的交界處在立管底部，氣體由此進入內管，舉升內管產出液，使嚴重段塞流得到控制。在立管底部，液塞被注入的氣體擾亂，成為分散流，產出液也獲得了注入氣體所提供的額外動力，流動更為順暢和連續。盡管注氣系統十分昂貴，但其不僅解決了段塞問題，而且有利于產量的提高，對油田生產具有積極的意義。

四、結論

為了解決海洋石油多相流立管的嚴重段塞問題，針對具體項目，應根據實際情況具體分析不同段塞控制方案的優缺點，充分考慮空間、投資、資源、安裝和技術成熟度等因素，對各種方案進行綜合比選，進而確定適用有效的段塞控制方法：如果段塞不嚴重，采用簡單的人工節流調節即可滿足要求；如果工程為改造項目，則需要考慮平臺空間和現有設備的限制，GLCC或自動節流方法可能成為很好的選擇；如果氣源較豐富，氣舉方法可能成為潛在的解決方案；對于某些深水水下生產系統，采用水下分離可以避免嚴重段塞。（本文圖、表略）

本文作者：程兵 李彥輝 李清平 陳紹凱 單位：中海油研究總院 中國海油伊拉克有限公司