留北油田簡化優化及聯合站整體改造設計

王俊玲，劉惠敏，劉驥飛

（華北油田采油三廠設計室，河北 河間 062450）

1 概述

留北油田位于河北省河間縣、獻縣、肅寧縣境內。目前有開發井80口，其中采油井72口，注水井8口。有聯合站1座，轉油站3座（路三站、路27站、留三站），計量站7座，注水站1座，污水處理站1座，配水站1座。

2 系統運行狀況及設計優化

2.1 系統運行狀況

（1）油田進入開發后期，產量不斷下降，系統存在浪費現象嚴重。工藝流程運行能耗大，增加了費用，有必要進行改造。

（2）站內、站外管線運行時間長、腐蝕穿孔嚴重，影響了正常、安全生產。

（3）站場布局不合理，現場管理工作強度大、管理相對繁瑣。

（4）站目前大部分存在設備陳舊、老化、運行效率低、管線腐蝕穿孔等現象威脅著生產安全，急需改造。

（5）站內消防道路不暢，工藝流程不合理，存在安全隱患。

（6）站內防雷、防靜電設施老化，安全性能低。

2.2 設計優化

2.2.1 針對生產運行狀況，優化設計

設計中，我們深入分析、研究，結合生產實際，對生產工藝進行技術、經濟對比，確定運行參數，優選出的工藝方案使用性強，既經濟合理又成熟可靠。在設計中，對站內工藝流程、平面布置、設備選型等進行優化，進行多方案的技術經濟對比，并充分利用現有設施，確定出的工藝流程先進適用，靈活可靠，平面布置合理緊湊，設備選型先進、高效、安全。

2.2.2 設計與現場實際緊密結合

本工程在設計各階段充分與現場實際結合，與有關部門一起，進行現場勘測、調研，與現場負責人進行詳細的技術交流，了解現場操作運行情況。對已建設施的可行性進行選型計算復核的同時，聽取現場人員在操作中的實際經驗，綜合評價，做出結論。

在設計方案過程中，就細節問題進行詳細討論，增加設計方案的可操作性。通過各職能部門參加的方案評審會，對方案進行審查，就審查意見進行討論，對設計方案進行適當調整。

2.2.3 本工程采用先進、適用、可靠的工藝技術

（1）管網采用管架架空敷設，安全方便操作，減少腐蝕維修費用。

（2）外輸油采用換熱器加熱輸送，去掉了外輸加熱爐，減少工程費用，生產運行安全。

（3）采用水源井供應清水，解決了利用外站管線調水、補充及時地問題，節省管線運行維護費用。

（4）優化、簡化工藝流程，拆除了廢棄設施，布局緊湊美觀，方便生產操作，安全可靠。

（5）采用了真空加熱爐，節能高效，操作安全。

3 工藝技術與流程

3.1 路27站工藝技術與流程

3.1.1 原油集輸部分

（1）計量站及單井集油工藝技術及流程。計量站及單井均采用三管伴熱流程集油工藝，計量站的主要工藝流程：單井來油進計量總機關，經計量，然后進集油干線進路27接轉站。

（2）路27站改造后工藝技術及流程。計量站來液進站后，先進立式儲油罐，穩定后的原油進外輸泵，再經換熱器升溫后經外輸干線輸至留一聯，路27站改造后工藝流程如下：生產匯管來液→儲罐（500 m3）→外輸油泵→計量→換熱器→外輸至留一聯。

（3）設計特點。該工藝流程的特點是：計量站及單井均采用三管伴熱流程，防止高凝原油管線的堵塞，解決了管線結蠟問題。單井產量采用計量站總機關集中計量，既計量準確，又便于管理，確保了原油集輸工藝的安全生產。接轉站應用高效節能真空加熱爐，既能加熱循環水，又通過換熱器加熱原油，減少了外輸油加熱爐的工程投資及燃油運行費用，保證了原油集輸工藝的正常生產，主要體現在以下幾個方面：①在管線走向設計中，根據井站的相對位置，設計站外管線盡量直線鋪設，節省投資，便于維修管理。②多專業管架共架設技術，將油、水、熱、電、暖、儀、表等專業的管線和電纜共同敷設在油專業管線管架上，節省了占地，減少了腐蝕，使站區更加美觀。③采用了換熱器，以水為熱媒的加熱系統，取代了原油加熱爐，解決了原油加熱爐易結焦存在安全隱患的問題。

3.1.2 供水部分

（1）路27站建水源井1口，水源井來水經潛水泵直接進入清水管線，由清水管線輸至熱回水罐。補充熱水循環損失。熱水由熱水計量后經熱水泵輸送到熱水爐，熱水加熱爐將水加熱后分配到熱水閥組，閥組分配控制熱水循環。

供水工藝流程如下：水源井來水→潛水泵→回水罐→熱水泵→加熱爐→水閥組（站內站外熱水循環）。

（2）設計特點。站內建設水源井，清水由水源井潛水泵供給，保證了水質及水量。停用了留一聯至路27站的供清水管線，減輕了留一聯的清水供應壓力，減少了清水的損失，消除了地方不法分子從管線調清水的可能，節約了清水管線的運行維修費用，站內增設了熱水閥組，由熱水閥組分配站內熱水及各計量站熱水循環，保證了熱水循環的合理應用。

熱水爐采用了高效節能加熱爐，真空加熱爐采用相變換熱技術，燃燒器將燃料充分燃燒，通過輻射、傳導將熱量傳遞給鍋殼內的中間介質——水，水受熱沸騰產生蒸汽，蒸汽與低溫的盤管壁換熱，冷凝成水，將熱量傳遞給盤管換熱器內流動的介質。凝結后的水繼續被加熱汽化，如此循環往復，實現加熱爐的換熱。在設計上保證了加熱爐殼體內壓力低于大氣壓力，沒有爆炸的危險，使用較為安全。爐內熱媒介質在爐體內運行，正常情況下不會有散失，所以避免了水垢的產生，能夠延長加熱爐的使用壽命，由于使用蒸汽與盤管中的待加熱介質進行熱量交換，換熱效率較高。

3.1.3 平面及豎向布置特點

站內平面布置與工藝流程相適應，根據不同生產功能和特點分別相對集中布置，結構合理，做到了管網短、流程順，便于生產管理和操作維修，節省占地，節約投資。增建了消防道路及消防大門，暢通了消防通道，消除了安全隱患。

接轉站所處地形基本平坦，根據場區地勢的不同特點，室內地坪±0.00 m，道路－0.2 m，場區－0.3 m，道路雨水沿道路縱坡方向排出站外，站場四周的雨水由圍墻直接排出站場，站場道路標高銜接得當，站場整平坡度0.3%，站場做適當的填方，以保證站場不受高坡段處雨水沖刷，坡向排至場區外。

3.2 留三站工藝技術與流程

設計建設輸油系統和配套的燃油系統、供熱系統、供注水系統、變配電照明系統，還有采暖、儀表、通訊、道路、土建等工程。

改造后的原油工藝流程：生產匯管來液→儲罐（275 m3）→外輸油泵→加熱爐→計量→外輸到留一聯。

平面布置：本次平面布置圖改造只是拆除兩臺原油爐和分離緩沖罐、分離器等，將三臺換熱器布置在爐子和外輸泵房之間的空地上。

4 設計采用新技術、新工藝、新設備、新材料

設計，采用了多項先進技術，創多項新水平，取得了較好的經濟和社會效益，采用的主要新技術、新工藝、新設備、新材料如下：

（1）總機關改造，計量間管線全部抬至地面，熱回水管線架空敷設，單井來油管線安裝單流閥，原值班室與計量間隔離墻拆除，工藝布局合理美觀，便于管理，安全衛生。

（2）拆除了廢舊設施及構筑物，減少管理費用，簡化優化工藝流程，布局緊湊，方便生產操作，安全可靠。

（3）站內管網由地下和低管墩敷設改為高管架敷設，多專業管架共架設，節約占地，節省投資。

（4）輸油泵、熱水泵工藝管線改到地面，便于防腐蝕管理。

（5）盡量利用原有設施和設備，將留一聯舊水罐改造成20 m3熱水罐，節約建設投資。

（6）舊燃油箱與新建加熱爐安全距離不夠，且舊18 m3燃油箱容積大，燃油損耗大，安裝9 m3燃油箱及燃油泵和工藝管線，節能安全。

（7）設計中采用高效真空加熱爐，它具有鍋殼在微負壓下運行，安全高效節能等諸多優點，加熱爐采用了高效燃燒器，燃油物化好，燃燒充分。

（8）設計中采用了板式換熱器，板式換熱器傳熱率高，流體流動阻力小，結構緊湊，流程組合方便，使用安全。

（9）燃油泵房、油泵房、計量總機關設計可燃氣體報警儀，自動監控生產環境。

（10）采用了換熱器，以水為熱媒的加熱系統，取代了原油加熱爐，解決了原油加熱爐易結焦的問題，安全高效節能。

（11）燃油箱安裝了阻火器及呼吸法，卸油口采取防靜電設計。燃油箱安裝頂裝液位計，方便計量和管理。

（12）留三站設計加藥裝置對外輸原油加藥，降低了原油黏度，減小了外輸壓力。

（13）留三站外輸泵安裝了變頻器，節能高效。

5 經濟效益和社會效益分析

5.1 地面建設投資

工程概算總投資：1 068.48萬元?？⒐Q算總投資：1 011.21萬元。

5.2 經濟效益

（1）停運外輸加熱爐4臺，年節省燃料油：0.3×4×365＝438 t，燃料油價格按3 717元/t計，年節省費用：438×3 717＝162.804 6（萬元）。

（2）停運外輸加熱爐4臺，停運污油泵2臺，停運路27－3計熱水增壓泵1臺，年節約用電475 200 kW·h，電費價格按0.58元/kW·h計算，年節省費用：17×24×365×0.58＝86.373 6萬元。

（3）減少崗位工人8人，1人年費用：30 000元，年節省費用：8×30 000＝24.000萬元。

（4）燃油泵，20 m3回水罐利舊，節省工程投資9萬元。

（5）車庫利用舊污油泵房改建，庫房利用舊燃油泵房改建，節省工程投資6萬元。

（6）停運留一聯至路27站清水管線年節約運行維修費2萬元。

（7）采用高效節能真空加熱爐及高性能燃燒器，爐效由50%提高至80%，節省燃油，年節省燃料油40 t，燃料油價格按3 717元/t計，年節省費用：40×3 717＝14.868 0萬元。

（8）將舊18 m3燃油箱減小為9 m3燃油箱，年節省油氣損耗5萬元。

（9）采用板式換熱器，取代了原油加熱爐，節省設備費40萬元。

（10）留三站熱水爐利舊1臺，節省投資50萬元。

共實現經濟效益：162.804 6＋86.373 6＋24＋9＋6＋2＋14.868 0＋5＋40＋50＝400.046 2 萬元。

5.3 社會效益

（1）優化簡化流程，方便操作，減輕了工人的勞動強度，安全生產。

（2）合理利用其他油田設施及流程，節約改造費用，減少油氣揮發及原油消耗，有利于環境保護。

（3）老油田地面工藝系統重新優化，減少了浪費，地面工藝系統調整改造，改善了整個油田的運行環境，減少了熱能、電能損失。有助于油田精細管理，提高油田管理水平。

（4）調整改造后，減小了管理幅度。

（5）減少了設備、房屋、材料的維修、更換、運行費用，減少了崗位操作人員，減輕了工人的勞動強度。

（6）調整改造后，消除了安全隱患。

5.4 經濟指標分析

設計中通過優化工藝流程及參數，采用高效、節能設備等措施，達到了節能降耗的目的，各類消耗指標與同類工程相比，達到國內先進水平。

1 苗承武、江士昂.油田油氣集輸設計技術手冊[M].北京：石油工業出版社，1995

2 《石油天然氣工程初步設計內容規范》（SY/T 0082.1－2006）

3 《油氣集輸設計規范》（GB50350－2005）

4 《石油天然氣工程設計放火規范》（GB50183－2004）