油氣集輸系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能措施

田宏偉 蔡蘭英 裴疆霞

摘 要：高能耗、高污染的粗放型增長(zhǎng)方式已不適應(yīng)新常態(tài)的要求，提高能源利用效率為核心的集約型增長(zhǎng)方式和低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng)濟(jì)，已成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向。油氣集輸系統(tǒng)是油田地面工程建設(shè)的主體部分，是地面工程技術(shù)的核心，其工程投資一般占地面工程總投資的50%左右，能耗約占油氣田生產(chǎn)能耗的35%。因此，從節(jié)能設(shè)計(jì)入手，抓好節(jié)能的日常管理和節(jié)能技術(shù)的不斷推進(jìn)，會(huì)大大降低油氣開(kāi)采行業(yè)的運(yùn)行成本。本文就加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)能耗管理進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。

關(guān)鍵詞：加強(qiáng)；油氣集輸；系統(tǒng)能耗；管理；探討

油田的油氣集輸系統(tǒng)是直接關(guān)系到生產(chǎn)效益的重要組成部分，在設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中一定要從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，最大程度上節(jié)省油田的生產(chǎn)成本。尤其是在提高綠色節(jié)能生產(chǎn)的當(dāng)今社會(huì)，改善油田高污染生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，無(wú)論是對(duì)于油田生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，還是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)都具有十分重要的作用。本文僅針對(duì)現(xiàn)目前油田生產(chǎn)中存在的一些有待改進(jìn)的耗能現(xiàn)象，提出了一些改進(jìn)措施，對(duì)于油田生產(chǎn)的改進(jìn)具有一定的參考意義。

1.油氣技術(shù)系統(tǒng)的能耗分布

1.1油氣集輸系統(tǒng)的能耗分布結(jié)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)目前的油氣集輸系統(tǒng)測(cè)試分析，將系統(tǒng)的主要能耗分布進(jìn)行有效計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，總結(jié)出系統(tǒng)的能耗分布結(jié)構(gòu)，對(duì)于后續(xù)的節(jié)能措施設(shè)計(jì)，具有相當(dāng)重要的意義。由于系統(tǒng)的整體較為復(fù)雜，在具體的測(cè)繪過(guò)程中可以將主要管網(wǎng)段進(jìn)行分段，包含了轉(zhuǎn)油站至脫水站、以及轉(zhuǎn)油站以下的管網(wǎng)部分，前一部分的能量可有兩個(gè)站點(diǎn)的介質(zhì)能量差測(cè)出，后一部分則可以通過(guò)壓降差計(jì)算得出。其他部分的能耗則主要包含了加熱爐耗熱、機(jī)泵系統(tǒng)耗電以及二段加熱爐耗氣等，只有搞清了系統(tǒng)內(nèi)各部分的能耗分布，才可以有重點(diǎn)地進(jìn)行能耗設(shè)計(jì)。

1.2油氣集輸系統(tǒng)的能耗現(xiàn)象及問(wèn)題

油氣集輸系統(tǒng)是現(xiàn)目前原油生產(chǎn)的主要耗能部分，實(shí)際上當(dāng)前的集輸系統(tǒng)主要存在著能耗高和油氣損耗高等兩大問(wèn)題。在油水處理尤其是加熱處理過(guò)程中，由于加熱爐的使用效率等問(wèn)題而散失了大量的熱量，同時(shí)在油氣的處理過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)大量的油氣揮發(fā)損耗，使得損失進(jìn)一步加大。

1.3油氣集輸系統(tǒng)的能耗影響因素

油氣集輸系統(tǒng)的能耗影響因素是多方面的：首先是預(yù)脫水器的分水率，當(dāng)開(kāi)采原油的含水量較高時(shí)，尤其是在高含水期進(jìn)行原油開(kāi)采時(shí)，很容易出現(xiàn)原油加熱沉降脫水耗能大幅度增加的情況，而這些熱量都隨著污水的排出被帶走，并沒(méi)有得到有效的利用；即使是經(jīng)過(guò)脫水后的原油，其也具有一定的含水率，當(dāng)脫水原油進(jìn)行加熱時(shí)，其含水率越高，加熱處理相同量的原油所需的熱耗也就越大；另外一大重要的影響因素是加熱爐的效率，當(dāng)加熱爐的熱損耗過(guò)大是，也會(huì)造成系統(tǒng)能耗過(guò)大，影響能源的利用率，經(jīng)過(guò)計(jì)算測(cè)定，當(dāng)將加熱爐熱量散失控制在5%以下，而排煙熱損失控制在8%以下，且使得排煙溫度低于180℃時(shí)，可以更好地提高加熱爐的使用效率。

2.目前油氣集輸系統(tǒng)之中存在的問(wèn)題

2.1能耗過(guò)大

現(xiàn)如今在油田的開(kāi)采過(guò)程中，原油含水的不斷上升，產(chǎn)液量和產(chǎn)水量增加，因此輸送能耗以及相應(yīng)的處理費(fèi)用也在逐年增加，這是無(wú)法避免的。隨著單井產(chǎn)油量的降低，人們開(kāi)始轉(zhuǎn)向油水井，可是這必然就代表著油田集輸系統(tǒng)運(yùn)輸成本會(huì)不斷增加。而且目前國(guó)內(nèi)油田之中的集輸系統(tǒng)之中，有很多設(shè)備都已經(jīng)是在超額運(yùn)轉(zhuǎn)，可是油田主體方往往出于成本的考慮一直擱置了這方面的投資，這必然也會(huì)增加一部分設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的能耗。

2.2計(jì)量方式不過(guò)關(guān)

傳統(tǒng)采油過(guò)程中量油分離器的計(jì)量方式是需要由人工進(jìn)行量油操作以及取樣并且之后再進(jìn)行化驗(yàn)的，所以說(shuō)這部分工作都需要計(jì)量站的工作人員來(lái)完成。隨著近幾年采油工藝的不斷革新，現(xiàn)有的計(jì)量裝置和過(guò)去相比提高了工作效率以及作業(yè)精度，但是因?yàn)楦鞣N客觀因素的制約，這方面的工作效果其實(shí)并不是很理想。如果計(jì)量方式不準(zhǔn)確，必然會(huì)影響油田集輸系統(tǒng)的運(yùn)行，所以說(shuō)未來(lái)改革集輸系統(tǒng)的關(guān)鍵，就是提高計(jì)量方式的準(zhǔn)確性。

3.油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能措施

3.1提高加熱爐的能耗效率

加熱爐是在原油處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)摻水、熱洗和脫水的重要供熱設(shè)備，也是油氣集輸系統(tǒng)中重要的能耗源，因此為了達(dá)到節(jié)能減排的生產(chǎn)目標(biāo)，必須提高加熱爐的燃燒效率。首先在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和采購(gòu)設(shè)備時(shí)，就應(yīng)當(dāng)選擇高效的加熱爐，只有優(yōu)質(zhì)高效的加熱設(shè)備才可以做到減小生產(chǎn)耗氣量；或采用真空加熱爐，并對(duì)加熱爐的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況進(jìn)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控，控制加熱爐的運(yùn)行，使各項(xiàng)參數(shù)處于最佳狀態(tài)，以減少不必要的熱損失；而加熱爐的燃燒器是燃料能否充分燃燒的關(guān)鍵，空氣過(guò)剩系數(shù)較大時(shí)，加熱爐由氣體所帶走的熱量太大，難以保證燃燒效率，當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)太小時(shí)，由于燃料不能得到充分的燃燒，也難以保證燃燒效率。另外，在加熱爐的使用過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)注意定期維護(hù)，加熱爐工作一段時(shí)間以后，其工作介質(zhì)污水容易礦化結(jié)垢，二區(qū)防腐保溫層也容易出現(xiàn)腐蝕失效，因此必須在日常維護(hù)工作中加強(qiáng)除垢清晰以及保溫層修復(fù)工作。

3.2改進(jìn)油氣輸送技術(shù)

在油氣集輸系統(tǒng)中，還有相當(dāng)一部分能耗產(chǎn)生在輸送過(guò)程中，因此可以通過(guò)油氣輸送技術(shù)的改進(jìn)來(lái)節(jié)省能耗。在高含水期進(jìn)行原油開(kāi)采時(shí)，采用原油降溫集輸技術(shù)是一個(gè)很好的辦法。所謂降溫技術(shù)，就是指對(duì)于含水率超過(guò)一定范圍的原油，將伴熱輸送改為摻液輸送，可以顯著降低輸送成本，并簡(jiǎn)化加熱系統(tǒng)。另外，在海洋石油開(kāi)采過(guò)程中，由于海底輸送管道的鋪設(shè)投資巨大，且維護(hù)工作復(fù)雜困難，因此產(chǎn)生了一項(xiàng)名為油氣混輸?shù)男滦图夹g(shù)。油氣混輸是指在油氣水未經(jīng)分離的情況下，直接通過(guò)輸送機(jī)泵經(jīng)過(guò)海底隧道進(jìn)行輸送，到終端工廠智慧再進(jìn)行分離處理，這樣便可以有效節(jié)省海洋平臺(tái)的建設(shè)投資，節(jié)省能源消耗和經(jīng)濟(jì)、技術(shù)成本，具有很強(qiáng)的推廣意義。

3.3不加熱集輸工藝

近年來(lái)，原油常溫輸送技術(shù)在油氣開(kāi)采行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的重視，形成了單管常溫輸油、雙管不加熱輸油等技術(shù)。目前，大部分采油井通過(guò)單井管線埋深在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵拢毡椴捎貌患訜徇M(jìn)站，即使在冬季，井口回壓也能滿足不加熱的需要。取消井口加熱爐，節(jié)能效果顯著，而且由于減少了加熱保溫系統(tǒng)，投資和運(yùn)行成本降低。采用單管不加熱輸油是依靠地下原油的自身壓力和溫度將液體通過(guò)輸油管線輸送到增壓站，雙管不加熱輸油是將原有摻水管線改為輸油管線，對(duì)井口和增壓站做部分改造，實(shí)現(xiàn)主、副雙管同時(shí)出油。這種輸油方式可隨時(shí)恢復(fù)摻水，便于冬季生產(chǎn)運(yùn)行和各種故障處理。

4.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

隨著人類對(duì)油氣資源的開(kāi)采速度不斷加快，油氣集輸系統(tǒng)的建設(shè)也成為一項(xiàng)十分重要的研究課題，也影響著油田的運(yùn)行成本和經(jīng)濟(jì)效益。在當(dāng)前的油田生產(chǎn)中，要想實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，首先要從油氣集輸系統(tǒng)的能耗分布出發(fā)，找出高耗能環(huán)節(jié)，并分析出現(xiàn)過(guò)量能耗的影響因素，并加以改進(jìn)。實(shí)際上油氣集輸系統(tǒng)的大部分能量消耗不外乎加熱爐耗能、油氣輸送耗能等，只要從改善加熱效率、減少輸送過(guò)程中能量散失的角度出發(fā)，就可以實(shí)現(xiàn)集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗。

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