聯合站工藝流程優化節能分析

徐保中，雷祥芹，強銀花，宋慶杰

1.中原油田采油一廠，河南濮陽 457171

2.中原油田建設集團公司，河南濮陽 457001

1 概述

1.1 中國能源現狀

能源資源是能源發展的基礎。新中國成立以來，不斷加大能源資源勘查力度，組織開展了多次資源評價。

中國擁有較為豐富的化石能源資源，但是，石油、天然氣資源儲量相對不足，另外，中國人口眾多，人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平，石油、天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。

1.2 文三聯優化前基本情況

采油一廠文三聯合站建于1988年，設計的原油處理能力為150萬噸/年，伴生氣處理量為200萬立方米/日?，F文三聯實際處理原油30萬噸/年。主要承擔著文東油田四個采油區每天550t原油，130萬方伴生氣，8 000方污水的處理與外輸任務。如今產量只占設計處理能力的20%，原油產量不斷遞減，含水量大幅度上升，已全面進入高含水開發期，站庫“大馬拉小車”現象嚴重，油氣集輸系統的相當一部分管網、設備存在陳舊老化、能耗高、效率低、腐蝕嚴重等問題，已進入更新高峰期，急需對集輸系統進行優化改造，解決以下問題：1）油氣處理設計能力與實際生產嚴重不匹配，能源浪費嚴重，油氣處理成本高；2）站庫設備投產時間長，老化嚴重，能耗高、效率低；3）集輸管網腐蝕穿孔頻繁，油氣損失嚴重，安全和環保壓力大。

1.3 集輸優化的意義

隨著油田開發逐漸進入開采后期，由于原油產量遞減，原油處理工藝高耗低效的矛盾日益突出，如何解決好油田集輸處理能耗問題，使油田保持較低的能耗和運行成本，實現聯合站系統的節能降耗，提高油田的整體經濟效益是各油田當務之急，對整個系統進行優化已經迫在眉睫了?，F有聯合站是一個高耗能系統。一方面是電耗大。整個聯合站實際上就是一個泵站，站上大功率用電設備很多都是不間歇的運轉，但是由于供電系統普遍存在設備陳舊、效率低下的問題。這直接導致電耗費用占生產成本的比重提高。電耗費用的增加直接影響著成本的降低和效益的提高。通過采用先進技術和高效設備，可有效提高用電效率，減少電量消耗，取得節電量效益。另一方面，天然氣消耗量大。集輸系統中天然氣消耗主要是鍋爐和加熱爐。由于產量的自然遞減，流程的重復是天然氣大量消耗及浪費的主要原因。通過流程的優化改造，減少天然氣的消耗及浪費，能有效提高文三聯站效。

2 提高油氣系統集輸效率的有效做法

采油一廠油氣集輸系統優化改造工作中針對文三聯采用了以下有效做法：

1）實施油氣處理區域優化、集中處理，縮短處理工藝流程，縮減處理規模

堅持生產能力與設計能力相匹配的原則：實施油氣處理區域優化、集中處理，通過簡化優化油氣處理工藝，縮短處理工藝流程，縮減油氣處理規模，將文三聯改造為中轉站，原油集中輸至文一聯統一處理，停運部分大能耗設備，減少能源消耗。降低油氣處理成本。

2）采用高效節能設備，提高設備設施運行效率

采用新工藝新技術更新改造陳舊老化、能耗高、效率低的油氣處理設備設施。重點更新改造鍋爐、外輸泵等主要能耗設備，并對運行參數波動的運行設備采用變頻調節技術，節能降耗，提高設備設施運行效率。

3 原工藝流程、運行參數及主要設施

3.1 優化前流程

3.2 流程中各環節運行參數

井排來液每日約8 000方，含水95%，進站溫度38℃～45℃，進三相分離器進行油氣水分離；分離后，油中含水一般為1%～5%，三相分離器來油進加熱爐，加熱到85℃～95℃。然后進脫水器沉降；沉降后進穩定塔，提取輕烴，再外輸，處理后外輸原油密度0.828，保證原油外輸含水不超過0.3%。

3.3 主要設備

1）三相分離器8臺（φ3 000×9 610×16）；

2）加熱爐2臺（1 500kW）；

3）脫水器3臺（φ3 000×17 600×16）；

4）穩定塔一座（φ3 000×22 600）；

5）原油儲罐5 000m32座；

6）負壓機2臺（LYZ30/-0.03-0.4一臺、LG30/-0.05-0.4一臺）；

7）原油外輸泵2臺（DYK100-20*5）；

8）污水罐2座（1 000m3）；

9）污水外輸泵4臺（8SH-6）；

10）立式分離器4臺（φ2 200×12 460×14）。

4 工藝流程優化后新工藝流程、運行參數及主要設施

4.1 優化工程后的新流程

4.2 流程中各環節運行參數

井排來液每日約8 000方，含水95%，進站溫度38℃～45℃，進三相分離器進行油氣水分離；分離后，油中含水一般為1%～5%，三相分離器來油經緩沖塔后由外輸泵打進加熱爐，加熱到50℃ ～60℃外輸。

4.3 主要設備

1）三相分離器8臺（φ3 000×9 610×16）；

2）加熱爐2臺（1 500kW）；

3）原油儲罐5 000m32座；

4）原油外輸泵2臺（DYK100-20*5）；

5）污水罐2座（1 000m3）；

6）污水外輸泵4臺（8SH-6）；

7）立式分離器4臺（φ2 200×12 460×14）。

5 效益對比分析

通過優化前后對比，我們不難發現整個優化后的節能收益主要產生在以下幾個方面：

1）設備維護

改造前：壓縮機每月需加潤滑機油0.34t，年費用為6萬元。脫水器每年的清污和換熱器清洗，加上冷卻泵的零配件費和維護費用，一年需4萬元左右。

改造后：拆除壓縮機、脫水器、穩定塔、冷卻泵。設備維護費用年節約資金50萬元。

2）用電分析

改造前：文三聯在建站時，根據150萬噸的原油年處理量，設計建造了兩座主配電室（注水和外輸），各配置兩臺800kVA變壓器，以適用站內負荷需要。

隨著生產形勢發生變化，油氣產量不斷遞減，原設計負荷能力逐漸過剩，站內先后有一批動力設備閑置或停運。尤其是外輸配電室，原設計負荷能力800kW，目前實際負荷210kW，僅為原來的1/4。目前全站電力負荷約1 300kW，運行兩臺800kVA變壓器完全能夠滿足生產需要，由于變壓器本身損耗較大，配電室內的老配電柜等也達不到節能降耗的要求，故變壓器、配電柜的自損及配電柜的維護也是高消耗點。

改造后：優化工程中，拆除外輸變壓器（800kVA）2臺、墻壁開關（DW15-1500）2臺；拆除外輸配電室電容儀表柜等14臺開關柜；安裝5面新配電屏。除完全消除了兩臺變壓器的自損耗電量（兩臺變壓器每天自損耗電量約500度），還節約了兩臺變壓器的機油、配料等材料及維護費用、室內配電柜及其附件的維護費用。僅電量每年可節約18.2萬度，價值約11萬元。加上材料及維護費用，預計年創經濟效益約30萬元。

由于停用壓縮機、冷卻泵等用電設備，拆除外輸兩臺負荷均為800kW的變壓器，日用電量平均為3 372kW·h，日節約電量2 844kW·h，年節約電量103.8060 萬kW·h，年節資金為70.58萬元。

3）用氣分析

改造前：為保障提取輕烴，三相分離器來油進加熱爐，加熱出口溫度控制在85℃～95℃，加熱爐日平均用氣量為1 048m3。工藝優化后，緩沖塔每日1 300方左右尾氣進入自用氣系統，大大節約能源。

改造后：大大降低外輸油溫，保證外輸油能順利輸送至文一聯即可，加熱爐出口溫度控制在50℃～60℃，現加熱爐日平均用氣量為216m3。日節約天然氣832m3，年節約天然氣約為29 9520m3，年節資金為30萬元。

總體來看，優化工程實施后，從設備維護費用、節電和節氣方面來說取得了較大的經濟效益，年節約資金共150萬元。

6 節能改造項目的經濟性分析

系統運行實踐證明：通過把文三聯進行優化流程簡化成中轉站后，減少站內運行設備設施，縮減規模，有效提高了采油一廠油氣集輸系統技術水平，生產成本大幅降低。采油一廠的原油集中在文一聯進行電脫水、穩定處理，充分利用了站內原有的設備，使設備負荷率上升，設備效率提高。

7 結論

油田開發已經進入后期，開發難度逐漸加大，產量也逐漸減少，原設計能力過剩，集輸優化從以下幾方面加大了節能的力度：1）應用節能控制技術，提高泵類設備的效率；2）優化工藝流程，提高系統整體效率；3）改造老工藝，將能利用的能源回收再利用；4）推廣新工藝、新設備，降低設備單機能耗；5）對非連續運轉用電設備采用“避峰就谷”方式運行。為油田開發的可持續發展提供了保障。

[1]徐輝利，孫杰，王莉.淺談國內油氣儲運系統中存在問題及對策[J].煉油與化工，2006(1).

[2]宋承毅.油氣儲運技術面臨的挑戰與發展方向[J].石油規劃設計，2010(3).