油田中轉站DCS節能管理

楊勇（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

油田中轉站DCS節能管理

楊勇（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

薩南油田某中轉站摻水、熱洗工藝設計和應用管理現狀隨著油田發展不能滿足生產需要，不能適應油田低耗高效發展的要求，通過實施DCS節能管理法，從摻水、熱洗流程疏導運行發揮系統整體功能，合理控制參數匹配提高系統運行效率，及時堵塞泄能漏洞控制系統輸送網損三方面入手，解決生產過程中存在的問題，從而把問題變成節能降耗的潛在增長點，同步產生十項節能成果，節約成本310×104元。

DCS節能管理法 摻水 熱洗 疏導 控制 堵塞

隨著油井不加熱集油技術的推廣應用，中轉站現有流程應用管理現狀與油田低耗高效發展要求已不相適應。為了適應油田發展需要，2003年以來，我們探索實施了DCS節能管理法，對現有流程進行優化管理，挖潛增效，取得了階段性成果。

DCS節能管理法的核心內容即其字母組成的含義：“D”是英文Dredge（疏導）的首字母，即摻水、熱洗流程疏導運行，發揮系統整體功能；“C”是英文Control（控制）的首字母，即合理控制參數匹配，提高系統運行效率；“S”是英文Stop（堵塞）的首字母，即及時堵塞泄能漏洞，控制系統輸送網損。

1 DCS節能管理法提出背景

薩南油田某中轉站（圖1）位于薩南油田西南部，擔負區域內6座計量間和53口油井的油氣分離、原油外輸、摻水伴熱、油井熱洗等任務。中轉站到1、5計量間各有1條熱洗管線，其他4座計量間沒有熱洗管線，洗井時用現有摻水管線代替。該流程隨著油田的發展主要存在以下問題。

1.1 夏季參數與實際不匹配，不利于節能降耗

夏季由于實行季節性油井集輸方案，區域內31口油井陸續實行停摻單管集輸，中轉站摻水壓力最高時達到1.8 MPa，根據摸索出的參數，夏季實際1.1 MPa即可滿足生產需要，造成電能浪費；摻水爐執行小火烘爐，輸出溫度45℃，優化后實際上輸送常溫水即可滿足生產，造成天然氣浪費。

實行季節性油井集輸方案，油井回壓升高，尤其是產液量低、含水偏低的停摻井回壓升高快，影響油井產量。需要中轉站定期提高摻水溫度沖洗地面管線，解堵降壓，減少產量損失。

1.2 摻水、熱洗系統能力不足，不能滿足生產需要

冬季摻水泵輸出排量不夠，不能滿足冬季安全生產需要。冬季摻水系統加原油流動改進劑，加熱爐溫度控制在45℃以下，單井回油溫度控制在28～33℃之間，中轉站摻水泵輸出壓力1.2 MPa，6座計量間摻水壓力平均0.9 MPa。在以上條件下運行，主要存在以下三方面問題：一是集油溫度低，導致部分油井回壓高，影響油井出油，產量下降；二是部分油井摻水壓力低，回油溫度低，容易造成凝管事故；三是回油溫度控制低，處理事故難度大，處理故障井費用增加。

熱洗系統壓力、溫度不能滿足油井洗井需要。從2007年前熱洗系統沿程壓力、溫度變化統計（表1）中可以看出，XX-10-丙619井2005年12月洗井，熱洗泵出口壓力到井口壓力降到1.7 MPa，熱洗爐出口溫度80℃，到達井口時溫度降到70℃，洗后返回溫度64℃，洗井效果達不到要求（通常熱洗車洗后返回溫度70℃以上），熱洗周期相對熱洗車洗井周期縮短15 d以上。油井熱洗周期短，影響油井產量，為了滿足生產需要不得不增加熱洗車輔助洗井次數。

表1 2007年前熱洗系統沿程壓力、溫度變化統計

1.3 流程內部相互影響，造成能耗浪費

中轉站到4座計量間無單獨熱洗管線，洗井期間用中轉站到計量間摻水管線代替熱洗管線。此流程在洗井過程中壓力、溫度損耗大（表1）存在四方面問題：一是洗井期間計量間采暖系統分流一部分熱洗壓力；二是低產低效常關井分流一部分熱洗壓力；三是其他生產井分流一部分熱洗壓力，同時伴有生產井回油溫度升高現象；四是泄壓點多，沿程溫度損耗大。

由于壓力、溫度損耗大，同步產生三方面不利影響：一是洗井效果差，油井熱洗周期短，影響油井產量；二是熱洗頻次多，熱洗系統電耗、氣耗相應增加；三是熱洗管線結垢漸趨嚴重，熱洗系統維護費用增加。

2 DCS節能管理法的主要做法

針對上述摻水、熱洗系統中存在的問題，我們經過認真分析發現，工藝設計上的局限性可以從加強管理入手，解決生產過程中存在的問題，從而把問題變成節能降耗的潛在增長點。

2.1 摻水、熱洗流程疏導運行，發揮系統整體功能

1）冬季發揮熱洗增壓作用，輔助摻水系統提壓。發揮中轉站熱洗泵的增壓作用，冬季實行摻水、熱洗混輸（圖2），滿足生產需要。2003年10月，我們打開閥組間所有計量間熱洗、摻水閥門啟動熱洗泵，實行摻水、熱洗混輸提壓，使冬季摻水壓力始終保持在1.5～1.9 MPa之間，解決系統壓力不足的矛盾，確保了油井正常生產需要，同時也使站內室外93 m熱洗管線不因冬季天冷而發生凝管事故。

2）油井洗井前高溫水全部倒入摻水系統，降低回壓。發揮洗井前期熱洗系統輸出高溫水的作用，降低回壓，滿足油井多出油的需要。由于冬季實行混輸，夏季油井洗井前提溫過程也處于混輸狀態，洗井前期熱洗系統輸出高溫水全部倒入整個摻水系統，帶動整個摻水系統生產井回油溫度升高，疏通地面管線，降低回壓，提高油井產量。

3）油井洗井后高溫余熱季節性科學使用。油井洗井后熱洗爐降溫需要有個過程，洗井后余熱熱能值相對洗井前更高，我們充分利用這部分熱能，通過流程的合理運行，按照季節不同滿足不同的生產需要。

冬季利用這部分熱能提高其他未洗井計量間油井回油溫度。油井正常洗井后中轉站熱洗水導入洗井計量間，其他計量間摻水由摻水泵帶，由于摻水泵壓力不足，造成其他計量間油井回油溫度降低，如果不及時處理，就會造成涼井，進一步發展成凍井事故。過去，我們通過提高摻水爐的溫度滿足生產需要，造成中轉站氣耗增加。現在我們充分利用洗井后的剩余熱能，打開中轉站閥組間其他計量間熱洗閥，將剩余熱能及時輸送到其他未洗井計量間油井摻水系統中，提高摻水溫度，提高單井回油溫度，防止涼井、凍井事故的發生，從而節約中轉站氣耗，節約故障井處理費用。

夏季利用這部分熱能降低非季節性停摻油井的回油壓力，進一步降低系統能耗。中轉站所轄6座計量間每年實行季節性油井集輸方案31口井，還有22口油井由于產液量、含水低，停摻后回壓升高快影響油井出油而沒有實施季節性集輸。中轉站熱洗系統每月安排9～11次洗井，平均每3天安排洗井一次，為非季節性停摻油井停摻，中轉站停摻水泵，進一步降低系統能耗提供了可能。2009年7月、8月我們安排22口非季節性停摻油井停摻，中轉站停摻水泵，利用洗井后的剩余熱能降低非季節性停摻油井的回油壓力。5月、6月、9月將這部分剩余熱能倒入摻水系統，利用熱洗泵輸送，同時停運摻水泵，斷開中轉站閥組間摻水閥門，從而達到間接啟停摻水泵，進一步降低系統電耗的目的。同時，我們將摻水爐夏季實行停爐管理，進一步降低系統氣耗。

2.2 合理控制參數匹配，提高系統運行效率

1）發揮摻水泵調頻裝置作用，合理控制參數，提高系統運行效率。中轉站2009年投用摻水泵調頻裝置，該裝置通過調控電動機輸出頻率，控制電動機轉子轉速，從而達到控制排量的作用，在滿足生產需要的同時降低電耗。我們利用摻水泵調頻裝置，冬季將發揮熱洗系統能力滿足摻水系統需要剩余的能量通過摻水泵調頻節約下來，冬、春、秋三季調整摻水泵排量，夏季實行間接啟停摻水泵直至停泵等措施，降低摻水系統能耗。

總結近5年薩西過渡帶摻水系統隨溫度變化中轉站摻水溫度、壓力輸送情況（表2），在滿足生產需要、促進節能降耗的前提下，研究制定了2009年中轉站摻水系統輸出溫度、壓力實施方案。該方案充分利用中轉站閥組間的混輸功能，發揮熱洗泵的增壓作用以及洗井前后高溫水的熱能，有效地解決了同條件下中轉站摻水系統能耗過高的問題。

2）充分利用熱洗系統洗井前期熱能，合理調整熱洗周期，減少熱洗系統使用頻次。洗井前期熱洗系統輸出的高溫水帶動整個計量間生產井摻水、回油管線高溫，同計量間熱洗日期臨近井節省了替熱過程，可安排同日先后洗井，減少熱洗系統使用頻次，解決熱洗系統多次使用能耗高的問題。2009年計劃洗井132次，6個計量間全年同日安排洗井52口，熱洗系統全年少使用26次，降低了熱洗系統能耗，同步降低了熱洗系統維護費用。

表2 2009年中轉站輸出摻水溫度、壓力實施方案

2.3 及時堵塞泄能漏洞，控制系統輸送網損

1）堵塞計量間常關井泄能漏洞，改變計量間低產低效常關井管線保存方式，控制系統輸送網損。截至2009年10月，采油七區六隊有低產低效長關井12口，為保證油井管線不凍不堵，在條件許可時候恢復生產，我們對這部分井采取套管氣掃線，清除管線內油水，斷開計量間、井口單井管線，待恢復油井生產時再接上，有效堵塞了低產低效常關井的泄能漏洞。

2）堵塞井口流程泄能漏洞，及時維修、調整井口設備，控制系統輸送網損。一是及時維修更換井口摻水閥、小循環閥門，并調整閥門在洗井期間處于關閉狀態，堵塞由于閥門不嚴造成熱洗高溫水進入回油管線的泄能漏洞；二是及時維修更換井口熱洗閥門，堵塞由于閥門不嚴造成摻水進入套管的泄能漏洞。從2000年到2009年，我們對發現的27井次熱洗閥門、39井次摻水閥、26井次小循環閥門不嚴現象及時進行更換，堵塞了井口流程泄能漏洞。

3）堵塞沿程管線泄能漏洞，及時處理沿程管線穿孔，減少摻水、熱洗系統泄壓量，堵塞泄能漏洞。從2000年到2009年，我們及時處理摻水、回油穿孔86次，利用老區改造資金更換腐蝕嚴重管線約21 km。

沿程管線定期覆土保溫，減少冬季沿程管線溫度損耗，堵塞泄能漏洞。每年秋季我們都認真檢查生產區域內所有管線覆土情況，對穿孔未掩埋管線、裸露管線、覆土厚度不足0.8 m以上的都要及時進行掩埋，保證冬季管線沿程溫度損耗最小。

控制洗井油井所在計量間其他未洗井油井摻水量，堵塞泄能漏洞，進一步控制輸送網損。洗井期間油井前期替熱過程結束后，油井倒入正常洗井，要控制同計量間其他未洗井油井摻水量，將其他單井回油溫度由高溫控制到正常范圍內，進一步控制輸送網損。同時，考慮薩西過渡帶近年作業井桿管掛蠟多的特點，對現場洗井返回溫度、排蠟鞏固時間進行適當調整。中排量洗井返回溫度由60℃以上調整到70℃以上，再倒入大排量排蠟鞏固洗井，大排量排蠟鞏固洗井時間由1.5 h延長到2.5 h，提高洗井質量，延長熱洗周期，增加油井產量。

3 DCS節能管理法應用效果

通過實施DCS節能管理法，對比實施前后效果，節約費用310.71×104元。

節約基建費用254.5×104元。薩西六號站摻水、熱洗系統通過近幾年的優化管理，滿足了油井生產需要，少建熱洗爐1臺，節約費用185×104元，少鋪設4個計量間熱洗管線3.47 km，節約費用68.4×104元，少鋪設中轉站熱洗泵房到閥組間93 m室外伴熱管線，節約費用1.1×104元，累計基建費用節約254.5×104元。

摻水泵年節約電費9.26×104元。2009年摻水泵耗電量213040 kWh，與2008年375160 kWh相比節約用電162120 kWh，節約電費9.26×104元。

節約天然氣費用20.21×104元。2009年自耗氣量25.6×104m3，與2008年62.3×104m3相比節約用氣36.7×104m3，年節約天然氣費20.21×104元。

節約熱洗系統維護費用2.13×104元。

節約檢泵費用10.4×104元。

節約熱洗費用6.27×104元。

節約故障井特車臺班費3.79×104元。由于每年凍井、涼井事故都時有發生，需要用鍋爐車解凍，清理由于處理涼井放油造成的井口設備臟的問題。對井口凍壞的設備，需要用電焊車焊接或更換，凍井嚴重的管線需要分段用電焊車割開，處理通后再焊接上。每臺鍋爐車臺班費1950元，每臺電焊車臺班費1850元。

經過近幾年的優化管理，滿足了油井生產需要，特車應用數量逐年減少。2009年應用鍋爐車3次，與2008年相比減少9次，節約費用1.76×104元；2009年應用電焊車臺班4次，與2008年相比減少11次，節約費用2.03×104元。

采油隊節約人工費用4.25×104元。每年為了維護油井正常生產，采油隊都需要花費一定數量的人力處理油井洗井、涼井、凍井故障。目前，采油七區六隊日均有效工資費用240元。經過近幾年的優化管理，油井生產故障明顯減少。2009年使用人工60人次，對比2008年減少177人次，節約人工費用42480元。

4 結束語

通過DCS節能管理法的實施，同步產生十項節能成果：

1）現有工藝流程滿足了生產需要，不需再建熱洗爐，鋪設中計熱洗管線、中轉站熱洗泵房到閥組間93 m室外伴熱管線，節約了基建費用。

2）中轉站電耗、氣耗明顯減少，能耗費用降低。3）洗井質量提高，熱洗周期延長，油井產量增加。

4）四是熱洗泵啟停頻次減少，熱洗管線結垢速度減緩，熱洗系統維護費用降低。

5）作業井數量減少，檢泵費用降低。

6）熱洗車輔助洗井次數減少，熱洗費用降低。7）涼井、凍井數量減少，處理費用降低。8）油井春季恢復工作量減少，人力物力費用減少。

9）系統回壓降低，油井產量提高，生產效益增加。

10）故障井處理過程中對空氣、環境造成的污染減少，社會效益不斷提升。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2012.01.014

楊勇，2001年畢業于浙江大學，理學碩士，工程師，從事油田生產管理工作，E-mail：C2sk7_6@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田第二采油廠第三作業區采油七區六隊，163357。

2011-11-22)