油氣集輸系統節能降耗對策探究

孫麗 王興芳 明娟

摘 要：油田集輸系統主要由油井產出液、產出液處理和產出液輸送三部分組成整個工藝系統。從油井到計量站、接轉站，再到聯合站，形成了相互聯系、成龍配套的地面工程系統。油氣在集輸過程中的許多環節，有節能降耗的潛力可挖。本文重點對油氣集輸輸油系統能耗影響因素及存在問題分析，提出了變頻器節能降耗，利用單管循環流程優化節能，密閉集輸流程改造降低油氣損耗等措施，并分析了在生產中的應用效果。

關鍵詞：密閉集輸流程；流程優化；能耗影響因素；優化改造

油田集輸系統主要由油井產出液、產出液處理和產出液輸送三部分組成整個工藝系統。主要有油氣分離、計量、原油加熱、脫水和原油穩定等工藝，各工藝之間相互聯系、相互影響和相互制約組成一個復雜的生產流程。生產過程中需要消耗大量的電能和熱能維持運轉，統計資料集輸系統能耗可占生產系統能耗總比例的30%-40%，具有系統龐大、分散以及能耗過高、管理困難等特點，是油田生產中耗能和輸能大戶。隨著油田逐漸進入高含水期，油氣處理成本和工藝復雜性急劇增加，攻關研究節能技術，推廣應用新節能設備，將局部節能和整體節能有機結合，加強節能降耗和提高能源利用率是當前國際油價持續低迷形勢下，實現油氣集輸科學高效管理，實現企業可持續發展的有效途徑。本文分析影響各單元能耗大小主要因素，提出提優化改造對策，并進行效果評價。

1油氣輸油系統能耗影響因素

通過對構成生產各項能耗的分析，可以看出與集輸過程能耗相關的因素是多方面的，必須從系統平衡考慮，節能才有意義。根據輸油電單耗公式可以得出影響輸油電單耗的因素有外輸耗電量、外輸油量、外輸公里數三個因素。原油外輸用電單耗為40.87 kWh/（kt·km），未達到Ⅱ類指標要求輸油電單耗≤35 kWh/（kt·km）的要求，而生產運行成本逐年削減，電費成本壓力大大增加，原油外輸任務不變，必須降低原油外輸系統用電單耗。

2 集輸系統效率低

影響輸油電單耗：（1）外輸公里數：長輸管線中輸送，長輸管線的位置、里程數是固定的，無法進行優化。（2）外輸油量：根據輸油站的運行模式可知，輸油量是根據原油庫的排量進行匹配的，沒有辦法進行優化。（3）外輸泵機組耗電量。外輸泵機組耗電量占外輸系統耗電量的83.04%，降低外輸泵機組耗電量大的問題就可有效降低站庫輸油電單耗的問題。通過調查分析，將外輸電單耗由40.87 kWh/（kt·km）降低到34.99 kWh/（kt·km）是可以實現輸油電單耗≤35 kWh/（kt·km）的目標。

2 油氣輸油系統節能降耗對策

根據以上分析以及輸油能耗分布情況，降低能耗，提高運行效率可以從以下方面入手：（1）避免負載率過低和余量過大；（2）提高電機功率因素，提高輸油泵效率；（3） 降低泵管壓差。（4）降低油氣損耗。

2.1 改進輸油工藝流程

按照輸油實際情況，應該逐步調整改進輸油流程，更換余量過大的輸油設備，使用額定流量較小的輸油泵，也可以根據輸油量變化，采取大小泵組合的方式，運行相應泵機組，避免負載率過低。例如：某聯合站用8sh-6離心泵替換原來的200SY-150型泵后，負載率由實施前的46%上升到57.5%，上升11.5%，節能效益大大提高。換泵前的輸油泵運行情況課件測試結果，在排量在120m3/h左右時，輸油泵運行效率由35.5%提高到41.3%，泵管壓差由0.86MPa下降到0.34MPa；輸油效率提高到28.4%，提高了11.9%，輸油單耗下降了0.484kWh/m3，節電率為40.43%，則每年可節電43.56×104kWh，若電價按0.40元/kWh計算，則年節約電費達17.4萬元。

2.2應用變頻調速技術

使用變頻后，電動機的工作電流，由70安降為40安年節電 10.8萬kwh，收到了明顯的效果。輸油站3臺外輸泵均為KDY450—80ⅹ4型，3臺泵在沒有加裝永磁調速器時的輸油單耗基本相同，輸油電單耗由2013年的平均電單耗40.87kW.h/kt.km降到34.79 （kW.h/kt.km），實現了目標值34.99 （kW.h/kt.km）。電單耗降低了6.08（kW.h/kt.km），下降了14.87%。

2.3 提高輸油系統效率

2.3.1改變泵的葉輪直徑節能

在輸油過程中，油量變化頻繁，造成管壓與泵壓不匹配，出口閥門大量節流，浪費電能，通過切削葉輪或更換大小不同的葉輪，達到管壓與泵壓相匹配，降低能耗。葉輪直徑（D）不宜切削過多，否則影響泵效。

2.3.2 解決電機室通風不暢

電機室加裝排風扇：通過監測、分析找到電機室溫度最高的部位，在電機室墻體上加裝排風扇，將室外相對溫度較低的空氣吹進電機室，使電機室內空氣形成對流，有效的降低電機室的環境溫度，從而降低電機溫度，此方案實施簡單易行，加裝一臺防爆排風扇成本較低，且預計效果顯著，經小組成員分析、論證，確定選擇此方案。確定4處溫度較高的點，在經過現場檢測，選出點3為溫度最高的點，最終確定，在點3處加裝排風扇。從電機室的結構上分析，點3的位置加裝排風扇，可以有效的使電機室空氣形成對流，達到降低電機室溫度的作用。在電機室東墻點3處加裝防爆排風扇后，對4個監測點進行了跟蹤監測，電機室的環境溫度顯著降低，電機溫度降低，在排風扇加裝后的一個月內因電機溫度高而停機的現象沒有出現過。

2.3.3改造機械密封沖洗工藝

（1）新沖洗工藝設計及管路安裝。為解決沖洗液量不足的問題，小組成員設計在泵底部排油管至平衡管之間加裝兩條與平衡管材質、直徑相同的管線，并在平衡管和排油管中間部位各安裝兩個閥門，起到阻隔水平高低壓端原油流通的作用。變原來高壓端至低壓端的串聯沖洗為高低壓端同時進行的并聯沖洗。此時，總油量C=D+E，而由于D=E，高低壓端同時進油沖洗，在進一步增加高、低壓端沖洗液量的同時有效減少高壓端液量損失，經試驗，新機械密封沖洗工藝不會對外輸泵沖泵造成任何不利影響，同時有效增大高、低壓端沖洗液量。

2.3.4 更換機械密封動環材質

由于原機械密封動靜環材質更適用于低粘度流體，因此統計各月份外輸原油溫度、壓力以及密度等參數，并取1000ml原油樣品發往外輸泵廠家。經過廠家的多次試驗研究，確定了最終適應外輸條件的動環型號——CM020B-105MP-C095。新材質動環安裝完成后，開始連續10天在外輸泵現場對其工作狀態進行試驗，更換新動環后機械密封未出現滲漏嚴重現象，新動環材質完全滿足外輸工況要求。

參考文獻：

[1] 宋鐵，雍自強.油田企業節能技術與實例分析.北京：中國石化出版社，2016.

[2] 吉效科.油田設備節能技術.北京：中國石化出版社，2015.2