節(jié)能技術(shù)在油田地面工程設(shè)計中的應(yīng)用

張冰

（大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163712）

節(jié)能降耗是每一個企業(yè)都非常重視的問題，企業(yè)未來發(fā)展離不開節(jié)能，節(jié)能技術(shù)運用將成為未來企業(yè)的重要工作。石油是國家發(fā)展的基本原料，是重要支柱產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到國家經(jīng)濟和社會民生，但耗能大、污染大的劣勢也較為突出，因此節(jié)能降耗是石油油田所面臨的主要問題之一。從油田企業(yè)來看，消耗最多的是電力、天然氣、成品油等，因此在油田地面工程施工中，應(yīng)制定相應(yīng)的規(guī)劃方案，采用先進技術(shù)，加強管理，充分普及節(jié)能技術(shù)，發(fā)揮節(jié)能技術(shù)在油田開中的成本控制作用。

1 油田生產(chǎn)運行中的能耗分析

1.1 資源分類

石油資源在我國分布較廣，但屬于不可再生資源，過度開采以及過度的浪費都會影響到枯竭速度，隨著我國不斷開發(fā)新的油田，工程建設(shè)中各種能源消耗會不斷增大，包括各種設(shè)備的運行、外圍油田消耗等等都會影響能耗。

1.2 耗電分析

在油田地面施工中會消耗大量電能，尤其是在石油開采環(huán)節(jié)和油田注水和集輸耗電等方面消耗較大，隨著油田產(chǎn)量要求的提高，耗電量將會顯著提升。比如注水環(huán)節(jié)，注水壓力決定了耗電多少，注水時間越長，壓力越大，耗電也越大。目前由于技術(shù)限制多采用離心式注水泵，這種設(shè)備運行耗能非常高，尤其是排量小于100 立方米每小時的注水泵耗能更高。此外就是注水工藝和注采系統(tǒng)不匹配，存在回流現(xiàn)象，增加了水泵負擔，延長了注水時間，進一步增加耗能。在具體的工程施工中應(yīng)科學(xué)、合理的加熱、加壓，提高電能轉(zhuǎn)化率，并且油氣輸送要密封，避免和大氣接觸，回收易揮發(fā)氣體，降低損耗。

2 油田地面工程節(jié)能設(shè)計的原則和常見節(jié)能措施

油田地面工程設(shè)計應(yīng)遵循節(jié)約能源、提高效益的基本準則，統(tǒng)一規(guī)范設(shè)計標準和要求。國家已經(jīng)出臺相關(guān)的規(guī)范文件，新建項目的能耗指標應(yīng)達到國內(nèi)同類項目的先進水平，同時結(jié)合項目的特點和需要進行針對性的設(shè)計；重視工程設(shè)計能耗水平的評價；回收率符合國家標準。設(shè)計中要采取多種綜合性措施來降低耗能，具體從以下幾個方面入手：

2.1 采用先進油氣集輸工藝

集輸工藝直接關(guān)系到油氣損耗，應(yīng)采用能量利用合理，油氣損耗較低的先進工藝和創(chuàng)新設(shè)計理念。做好輸油管線和設(shè)備的保溫、保冷工作，減少散熱等帶來的能力損失。

2.2 油田地面工程設(shè)計優(yōu)化

要充分考慮油田操作條件，依據(jù)現(xiàn)實情況針對油田工程平面布局和各種設(shè)備以及要求的設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化，不可盲目借鑒歷史數(shù)據(jù)，具體問題要具體分析。

2.3 依據(jù)油田生產(chǎn)情況分配設(shè)備

油田在生產(chǎn)過程中各種環(huán)境因素、設(shè)備運轉(zhuǎn)情況是不斷發(fā)生變化的，如工程規(guī)模在變化，各種參數(shù)在不斷變動，在實際的設(shè)備使用中應(yīng)根據(jù)工程的變化啊和生產(chǎn)情況變化來具分配設(shè)備，較為理想的手段是采取分段分配設(shè)備方式，提高設(shè)備利用率。

2.4 引進先進節(jié)能設(shè)備和技術(shù)

先進節(jié)能設(shè)備的使用直接影響到整個生產(chǎn)節(jié)能體系，普及高效節(jié)能設(shè)備，減少和淘汰高耗能設(shè)備。根據(jù)油田的情況，可采用當前較為先進的電力電子節(jié)能技術(shù)，如電動機速度調(diào)節(jié)裝置能大幅降低耗能，提高電能利用率；采用智能控制技術(shù)，隨時監(jiān)控設(shè)備運行情況，自動發(fā)出高耗能警報，同時自動化控制能減少人為操作失誤導(dǎo)致的能量損失。

3 油田地面工程高耗能部分的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

3.1 減少油氣集輸過程中的損耗

在油田地面工程中消耗較大的地方之一就是油氣集輸過程，主要節(jié)能技術(shù)是簡化和規(guī)范工藝流程，在設(shè)計中應(yīng)減少油氣壓力，降低中轉(zhuǎn)站的數(shù)量，輸油管線的半徑、流動性、原油輸送的速度和溫度等等因素進行事先的試驗分析，根據(jù)實際情況規(guī)劃方案。其他常見措施包括加強管線保溫、井口加藥都能降低能源消耗；針對氣溫較低、原油含蠟量高的情況，可采取熱洗清蠟的方法，要合理選擇加熱爐，根據(jù)負荷情況進行調(diào)整；氣溫較熱的季節(jié)可以采用暫停摻水輸送方式或者是單管冷輸?shù)龋寄苡行Ы档湍芎摹?/p>

3.2 降低耗電的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

首先，可采用新型節(jié)能變壓器。目前技術(shù)水平較高的節(jié)能變壓器主要有su 型變壓器，同傳統(tǒng)的s7、s9 相比，具有損耗小、空載電流百分比小等優(yōu)勢，在油田工作中更加實用，經(jīng)濟效益更高，近些年已經(jīng)開始大范圍應(yīng)用，從實際統(tǒng)計來看，你年均能節(jié)約用電35%以上。此外，變壓器是油田配電系統(tǒng)中的重要部分，其損耗占據(jù)整個損耗的70%以上，因此降低變壓器的損耗應(yīng)為重點。變壓器應(yīng)選擇容量合適的類型，將大容量的變壓器換成小容量可以降低電費支出。

以某油田為例：傳統(tǒng)變壓器3000 臺，容量大約為350KW，如果用一套新型節(jié)能變壓器替換老式變壓器，就能節(jié)約大概900KW。替換站場用老式變壓器能節(jié)約4800KWH。如果油田新型節(jié)能變壓器應(yīng)用范圍達到10%，那么每年就可以節(jié)約2800000KWH，對企業(yè)來說節(jié)省一大筆開支。

其次，高效節(jié)能的電動機和變頻裝置。電動機的運行效率直接關(guān)系到電能損耗，目前所運用的節(jié)能電動機和市場上的普通電動機相比，效率要高3%以上，總耗能減少大約30%左右，因此在地面設(shè)計改造中應(yīng)提高高效節(jié)能電動機的比例。變頻裝置能根據(jù)不同情況來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，低負載下轉(zhuǎn)速降低，高負載轉(zhuǎn)速升高，從而提高電動機效率。

根據(jù)實際案例來看，20臺輸油泵和2臺注水泵加裝了變頻器，每年輸油泵可節(jié)電1200000KWH，1 臺注水泵可節(jié)電

32000 00KWH。

此外，合理選用和配置無功功率補償設(shè)備。在油田作業(yè)中無功率設(shè)備較多，但同樣也會產(chǎn)生電能損耗。通常用功率因數(shù)來判定無功功率情況，當?shù)扔?.7 時，無功功率和有功相當，此時有一半損耗由無功功率引起，多數(shù)是線路上的各種元器件導(dǎo)致的，因此針對功率因數(shù)較低的電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采取必要的補償設(shè)備。

最后，加強用電管理。用電上應(yīng)制定詳細的管理方法，包括內(nèi)部用電和外部用電都應(yīng)嚴格遵循相關(guān)的規(guī)章。具體措施如定期檢查電表，記錄用電量；每月進行分析總結(jié)；對電力波動大的線路進行排查檢修。

3.3 注水節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

油田注水系統(tǒng)所產(chǎn)生的能源消耗大約占據(jù)總耗能的40%左右，主要采用的設(shè)備是注水泵，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到耗能。一方面要采用高效的注水泵，另外一方面是要搭建高效的注水管網(wǎng)。

3.3.1 變頻技術(shù)

對注水泵加裝變頻裝置，通過調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速來改變其工作效率，針對不同的現(xiàn)場環(huán)境（流量、揚程、功率）來進行變化，有效控制泵管的壓力，減少電能損耗。另外還有前置泵變頻技術(shù)，其實現(xiàn)方式是將現(xiàn)有的多級離心水泵拆解后，在進口處設(shè)置一臺前置水泵，要求流量相同、固定揚程，然后相互連接，從而對前置泵進行變頻控制，根據(jù)不同進口情況滿足出口流動需求，有效節(jié)約電能。

3.3.2 注水泵涂膜

注意注水泵的維護保養(yǎng)工作，由于水泵長期工作可能會導(dǎo)致內(nèi)壁腐蝕、結(jié)垢、氣蝕等情況，影響到水泵效率。因此要定期對水泵的部件進行保養(yǎng)，如在葉輪、殼體等部位涂膜防腐蝕、耐高溫、抗老化的保護膜，降低流動阻力，提高使用壽命。

3.3.3 系統(tǒng)仿真，數(shù)據(jù)模擬

為了保證水泵達到理想的工作狀態(tài)，要充分適應(yīng)當前的工作環(huán)境，找到水泵工作的平衡點，因此在設(shè)計水泵系統(tǒng)時應(yīng)根據(jù)具體水泵特性和工作環(huán)境，進行系統(tǒng)仿真，收集數(shù)據(jù)進行模擬，依據(jù)模擬情況規(guī)劃設(shè)計方案。

4 結(jié)語

節(jié)能是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，加強節(jié)能技術(shù)的運用能大幅降低企業(yè)運營成本，尤其是像油田開發(fā)這種耗電大戶，更應(yīng)將節(jié)能作為重要的日常工作來做。油田地面工程設(shè)計中的節(jié)能有很大的利用潛力，首先應(yīng)科學(xué)、合理設(shè)計規(guī)劃方案，充分考慮到當下可行的先進節(jié)能技術(shù)，選擇高效節(jié)能設(shè)備替代傳統(tǒng)老舊設(shè)備，綜合運用各種節(jié)能技術(shù)，才能有效降低能耗，為油田可持續(xù)發(fā)展提供有利條件。