多功能節能容器的研制

錢新元

摘要：在地面集輸系統不配套的情況下，為滿足油田勘探開發的要求，江蘇油建公司研制并推廣了節能型多功能容器，該容器遵循了一器多用、節能安全的原則，充分利用從原油中分離出來的天然氣進行加溫、發電等以滿足生產的需要，同時根據罐體自身結構設計出一套直讀式計量裝置，較好地解決了邊遠井的存儲拉油及計量問題。現場應用表明，該容器與火燒芯罐、高架罐及電加熱罐相比，生產效率由70%提高到90%，避免了環境污染，保護了油田生態平衡，節約了能源，具有較強的生產實用性。

一、單井生產和貯油的能源浪費狀況

隨著江蘇油田的長期開發，地層能量的下降，低能、低產井和邊遠零散井逐漸增多，以及有些區塊油井生產出的原油粘度較高，有的原油粘度高達5000Pa.s，必須加熱60℃以上才能裝車外運。由于這些油井遠離集輸系統或者系統工程跟不上，生產出的原油無法進入油田的原油管道集中輸送，只能在井口安裝原油貯罐貯存油井生產的原油，然后用罐車外運。全局年需單井拉油裝置約100套。從貯油罐中向罐車里裝原油，必須把貯油罐中的原油加熱到30--65℃，因此貯油罐的加熱問題就成為這些油井能否正常生產和成本高低的關鍵。由于這些單井多數屬于低產區塊，單井產量較低，含氣量較少，單井貯油、拉油造成成本上升。又由于這些單井處于油田邊緣地區，工農關系復雜，水、電、訊路各項系統殘缺不全，給生產管理帶來了極大難度。

目前中石化各油田單井由于所處區塊不同，物性參數不同，外部條件不同，所采油的單井貯油裝置也不盡相同，大致可分為以下幾種：

1、火燒心貯油罐

中心有加熱管道，罐外有原油燃燒室或燃氣用燃燒器，熱量通過加熱管道加熱貯油罐中的原油。火燒心貯油罐是火燒心熱水罐的不合適使用。本來這種裝置只限于加熱洗井水使用，用來作為單井貯油，存在嚴重的安全隱患。并且原油或天然氣燃燒不完全，效率低，污染環境。

2、電熱管加熱貯罐

在有供電條件的油井上采用此法。 電加熱管的數量和功率，根據原油貯罐的容量和需要來計算：現用電加熱管的功率，每一根管為6、9、12KW，一般一個40m3罐裝4～6根，電加熱有很多優點，如便于實現自動化管理，溫度易控制等。但最大的不足是電費昂貴，使原油生產的直接成本升高。例如一個40m?的貯油罐。油井日生產原油18t，用6根9KW電加熱管加熱，每天的電費高達300多元。

以上兩種貯油罐，由于是敞口常壓容器。增加了日常注采管理難度。尤其是邊遠零散井的密閉集儲油方式和動力來源是急需解決的難題，探索既能存儲油，又能依靠油井自身能量做抽油機動力來源的生產設備和工藝，是解決邊遠零散井、無電網井、長管線高回壓，無法正常生產井的最佳生產途徑。

二、節能型多功能容器

在廣泛調查各大油田單井生產工藝的基礎上，經過技術改進、生產推廣的節能型多功能容器，遵循了一器多用，節能安全的原則，使單臺設備具有油氣分離，油氣密閉儲存，油氣自身加熱，加溫均勻且速度快，油井自身加熱熱洗，液位直讀，拉油自裝車等多項功能。成為各采油廠低產井、邊遠零散井生產工藝的更新升級換代產品，能夠較好地滿足油田生產的實際需要。

1、總體性能指標

容器的設計壓力和使用壓力以滿足設備安全，燃燒器及帶動天然氣發動機要求壓力為限，盡量降低使用壓力。

根據工藝要求，容器的容積定為40m?設計壓力定為0.4Mpa，工作壓力0.3Mpa，換熱面積25m?，設計溫度95℃，最高工作溫度90℃，環境使用溫度—30℃—50℃，自耗天然氣50m?/d，自分離天然氣≥400m?/d。

2、結構及工作原理

該容器主要由罐體、液氣計量機構.壓力直讀表、油氣分離裝置，安全閥。加溫裝置，熱超導傳熱裝置及內部隱蔽流程系統一體化的撬裝結構等組成。

油井產液通過單井管線進入容器，經過容器內特制的進油管線初步分離油井伴生氣后再通過捕霧器進行再次油氣分離，分離出來的天然氣供容器自加溫使用，剩余的天然氣供天然氣發動機使用帶動抽油機抽油，或進入外輸氣管網，或燃燒放空。特別是我公司的關鍵技術，即在容器內的加熱u形管上設置的多根超導熱管，不僅可將加熱煙氣的熱量從容器底部迅速傳遞到容器上部，使容器內原油均勻加熱，而且能充分吸收煙氣熱量，提高了熱效率.采用綜合防盜措施防止了容器內的原油被盜。該設備設置的浮球式液位計，從表盤上直接顯示容器內液面位置，以此安排拉油車輛，減輕了現場工人上罐量油的勞動強度。需加熱拉油時，關閉自動放空閥，容器壓力>0.1Mpa時，打開防盜裝置及原油裝車控制閥即可自裝車。裝車完畢后打開掃線閥即可清掃干凈裝車管線內的原油。其它時間無需加熱裝車時，打開手動放空閥做常壓容器使用。該容器所具有的密閉儲油功能，防止了污染環境，減輕了工人勞動強度。油井需熱洗時，用油泵將容器內經加溫后的底層產液注入油井的油套管環形空間進行洗井，達到清蠟目的，延長檢泵周期。該容器無需安裝在高架上，只須放置在平地上即可。單井使用該容器后，無需再配備水套加熱爐、分氣包、加熱貯油罐等生產設備。

3、技術的先進性

該容器同國內同類技術相比，由于油氣分離裝置的改進及超導技術的應用，加溫自耗天然氣由80m?/d降為50m?/d，自分離天然氣由300m?/d，增高為400m?/d，在寒冷的12月、1月，2月，若需熱裝車時，只需自耗天然氣5-6m?，加熱30--45分鐘即可將整罐原油加溫至40℃左右。特別是該容器分離出的天然氣供天然氣發動機產生動力帶動抽油機抽油，其節能效果更為明顯。

三、社會效益分析

1、節能型多功能容器能有效的分離出油中的伴生氣，并能利用分離出的伴生氣自身加熱和帶動天然氣發動機抽油，節約了能源，并且防止了其它單井加熱貯油設備伴生氣四溢而造成大氣污染；又由于該設備是密閉容器，不存在原油落地現象，符合綠色環保要求。

2、該容器同常規單井生產流程相比，流程短，設備單一，井場占地面積少。

3、該容器是密閉容器，不存在安全隱患，防止了盜油現象，尤其是該容器配套天然氣發動機作動力抽油后，無需配備單井電網，杜絕了偷電現象，緩解了油區工農關系緊張的矛盾。

4、拉油自裝車的功能，減少了拉油裝車時生產工人爬罐的工作量，降低了事故隱患，減輕了單拉井生產工人的勞動強度。

5、邊遠井、試油井、無電網井天寒季節無法生產的井得到了正常生產，增加了原油產量。

四、結論

節能型多功能容器解決了邊遠零散井進站管線長，回壓高，無法正常生產的難題。依靠自身的設計功能，實現了一物多用，滿足了油田邊遠零散井的開發要求，降低了采油管理難度和生產成本，減輕了工人勞動強度，節約了能源為采油廠取得了巨大的經濟效益和社會效益。