集油環節能降耗效果分析

程江（大慶油田有限責任公司第八采油廠）

6#計量間1#集油環共集輸4口油井的產液，環長1380m。投產后4口油井的產液量較高，按設計流程運行，1#環摻水壓力始終與總摻水壓力接近，如果強行啟抽該4口井，單環摻水壓力會迅速上升，回油溫度下降，一旦總摻水溫度下降到65℃，則1#環無法繼續摻水。試啟抽2次后都須停井沖環處理，兩次處理后該環的重點高產井一直無法正常啟抽，嚴重影響產量。

1 能耗主要影響因素分析

1.1 熱能損耗影響因素

提高中轉站熱水出口溫度會增加管路的散熱量，同時也會改變原油的熱物性，降低摩擦熱損失，起到一定的節能作用，但過度提高中轉站熱水出口溫度只會使沿線溫降加劇而管道末端油溫提高不明顯；因此在保證安全生產的前提下，采用最低能耗輸送，節能效果顯著。

對于新投產的管道，并不是結蠟厚度越大越好，當蠟層厚度超過一定值時，動力能耗增加占主導，管道總的綜合能耗呈上升趨勢，因此要根據管道的實際輸量和不同的季節進行清蠟，使管道保持合理的蠟層厚度，這樣可以有效降低管道能耗[1]。

隨著季節的變化，管道埋深處的自然地溫將發生變化，使管線的總散熱量也發生變化，最終導致管輸能耗發生變化[2]。

1.2 現場因素

設計流程如圖1，即從A—B依次經過井1、井2、井3、井4。井1產量最高，超過1#環總產量的一半以上，它的井液在環內的行程也最長，所以沿程能量消耗巨大，且在環的始端不遠處即遇到大量溫度低的井液，三種介質混合后溫度下降幅度大。混合介質在低溫時黏度高、阻力大、流速慢。延長井液在環中的運輸時間，又進一步促使混合介質在環中存在的時間，從而降低了混合介質的溫度，增加了黏度，進一步增大了阻力。

圖1 6#集油間1#集油環結構示意圖

2 現場試驗

2.1 環路熱力試驗

在基本不改變摻水溫度的條件下測試不同摻水量時的回油溫度、回油壓力，并采集各種工況下的流型。試驗進行時溫度急劇下降，從46℃下降到35℃，此時，為保證生產安全運行，應加大摻水量。考慮到室外溫度對安全混輸溫度的影響，決定停止試驗。

2.2 倒換摻水流程試驗

將集油環流程由A—B改為由B—A，流程倒換后，摻水壓力穩定在1.4MPa，摻水量1.5m3/h，回油溫度穩定在45℃，4口井全部平穩運行，沒有因為回油溫度下降而發生凝環事件。

2.3 安全混輸溫度界限研究

6個月后再次進行試驗，在室外環境溫度降低的情況下，研究安全混輸溫度界限是否變化，結果溫度從45.5℃突然降到42.2℃。

在不改變摻水量的前提下，降低摻水溫度，找到安全混輸溫度界限。經過測試發現，當摻水溫度為64.0℃，摻水量降到2.2m3/h，回油溫度為42℃；當摻水溫度為62℃，摻水量降到2.2m3/h，回油溫度為42.8℃；當摻水溫度為60℃，摻水量降到1.5m3/h，回油溫度為41.5℃。在測試過程中，為保證生產安全運行，都加大了摻水量。

測試中轉站的摻水壓力、摻水溫度、回轉油站原油的溫度和壓力，作為熱力、水力計算方法研究的基本數據。控制計量間的回油溫度在42.0±0.2℃之間，反復試驗，環路和計量間的其他環路均能夠安全運行。因此，在最低含水率超過85%的條件下，安全混輸溫度界限定為42.0℃是可行的[3]。

表1 改進前后效果對比

3 經濟效益分析

改進后1#環能夠平穩運行，不會因為摻水溫度的下降而發生凝環事件，從而避免由于凝環停井引起的產量損失，年累計減少產量損失2920t。

改進后4口井全部正常運行，其中32#平臺液面到井口，由于環的原因一直未能調參，改進后完成調參任務，液面得到降低，不用再依靠停井控制產液量來保證環的正常運轉，年累計增產2920t。

改進后對摻水溫度和摻水量要求降低，減少了對能量的需求。其中摻水量從2.3m3/h下降到1.5m3/h，總摻水溫度從要求的70℃以上下降到65℃以上，日節約熱水20m3。改進前環內壓力達到1.6MPa，井液從油管內通過單流閥到環內需克服1.6MPa的壓強，而改進后只需1.4MPa，年累計節電38000kWh。

[1]毛前軍,劉曉燕,趙波.環狀油氣集輸埋地管道溫降計算方法研究[C].2007年中國工程熱物理年會,2007.

[2]劉曉燕,毛前軍,劉立君,等.油氣水三相流埋地管道溫降的影響因素研究[J],工程熱物理學報,2009(8):1343-1346.

[3]劉曉燕,劉立君,毛前軍.摻水環狀油氣集輸流程溫度界限測試[C].2007年中國工程熱物理年會,2007.