聯(lián)合站節(jié)能降耗集輸工藝的應(yīng)用

倪鐵峰(大慶頭臺油田開發(fā)有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

聯(lián)合站是有油氣開采工程地面核心，對維持油田運行有重要的作用[1]。聯(lián)合站構(gòu)成油、氣、水總處理系統(tǒng)，對各轉(zhuǎn)油站來液處理、規(guī)范工藝流程具有關(guān)鍵性作用，同時優(yōu)化原油、天然氣質(zhì)量，使其達(dá)到商品使用需求[2]。解決油田聯(lián)合站技術(shù)問題，如何實現(xiàn)低能耗、低成本的高效運行，是國家“綠色經(jīng)濟”倡導(dǎo)下聯(lián)合站亟待解決的問題。油田原油脫水、污水處理等包含電能、天然氣及多種藥劑消耗，故節(jié)能降耗和集輸工藝密不可分，需優(yōu)化集輸工藝實現(xiàn)對電能、氣量、藥劑量的有效控制。

1 油田聯(lián)合站的生產(chǎn)運行

油田生產(chǎn)及開發(fā)需多種施工工藝、組織結(jié)構(gòu)支持，應(yīng)確保工藝準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)合理，進(jìn)而保障油田開發(fā)質(zhì)量及效率。聯(lián)合站是油田工程重要構(gòu)成，其對原油加熱、外輸處理、脫水、油氣分離都有不可忽視的作用。目前聯(lián)合站耗能為電能及運營中的熱能。電能為泵提供運轉(zhuǎn)力，熱能維護集輸系統(tǒng)運行[3]。油田開發(fā)生產(chǎn)中，要落實全面節(jié)能降耗，應(yīng)采取多途徑處理聯(lián)合站中的電能、熱能消耗。

2 聯(lián)合站節(jié)能降耗處理

2.1 運行設(shè)備的節(jié)能降耗處理

泵為聯(lián)合站的主要能耗設(shè)備，應(yīng)合理選擇泵的工作效率、流量，控制參數(shù)，保證其型號滿足聯(lián)合站要求，處理能力突出。泵設(shè)備的選擇上應(yīng)考慮到油氣處理量及聯(lián)合站其他工作要求，單純從油氣處理入手無法實現(xiàn)理想化節(jié)能降耗。聯(lián)合站中流量處于不斷變化狀態(tài)，無法保持恒定的生產(chǎn)能力，需設(shè)計人員全面分析聯(lián)合站運行規(guī)律，確定所需泵的型號。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合最大出液量和平均出液量，考慮日常生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，盡可能降低泵的功率[4]。但聯(lián)合站出液量、成分處于不斷變化狀態(tài)，導(dǎo)致原本泵設(shè)備不能適應(yīng)各個時期生產(chǎn)要求，應(yīng)針對開采實情對泵進(jìn)行節(jié)能改造。若聯(lián)合站運作參數(shù)高于泵本身參數(shù)，需將葉輪更換為小離心泵葉輪，或進(jìn)行部分切割，以提高泵運行效率，同時降低能耗。

變頻調(diào)速技術(shù)可以結(jié)合聯(lián)合站工作狀況優(yōu)化泵運行數(shù)據(jù)，將其應(yīng)用到聯(lián)合站中，可確保泵高效運轉(zhuǎn)。即使聯(lián)合站原油出液量持續(xù)變化，也可確保泵穩(wěn)定運行，實現(xiàn)自動化設(shè)備管理[5]。

2.2 油氣集輸中流程的節(jié)能降耗處理

油氣集輸是聯(lián)合站核心工作，但集輸過程中電能、熱能消耗最大，故應(yīng)做好油氣集輸節(jié)能降耗。第一，改造加熱設(shè)備。定期對加熱設(shè)備維護、管理，保證設(shè)備性能，盡可能提高設(shè)備對熱能的利用率[6]。第二，油氣運輸中也需要加熱處理。運輸導(dǎo)致天然氣出現(xiàn)不同程度損失，可通過提高加熱效率，減少天然氣損失。選擇高性能加熱爐配合真空相變加熱爐換熱(傳統(tǒng)水套加熱方式效率較低)，將加熱工作效率提高至90%以上。且內(nèi)部配置自動控制系統(tǒng)，可自動加熱。第三，應(yīng)用保溫防護。不具備防腐性的保溫層集輸管道傳輸中會流失大量熱能，導(dǎo)致原油傳輸需彌補更多熱能，采取減緩原油降溫速度，可實現(xiàn)節(jié)能降耗[7]。要求工作人員重視管道防腐保溫工作，落實全面的管道防腐保溫，并推廣熱泵節(jié)能技術(shù)，避免熱能流失浪費，提高資源利用率。

3 聯(lián)合站節(jié)能降耗集輸工藝

闡述集輸工藝后，以實現(xiàn)節(jié)能降耗效益的具體案例論證其工藝的合理性。

3.1 油氣密閉處理及電脈沖脫水工藝

傳統(tǒng)油氣處理為開式流程。對油氣脫水設(shè)備改造，應(yīng)用電脈沖脫水工藝，構(gòu)成密閉性流程，可降低設(shè)備使用量，縮短油氣傳輸流程，提高油氣開采自動化水平，也有助于提高作業(yè)管理效率及質(zhì)量，降低工作人員負(fù)擔(dān)。采取密閉處理及電脈沖脫水工藝，可最先控制油氣資源揮發(fā)量，節(jié)省燃?xì)猓档屯兴眠\作的電能消耗量。以A油田聯(lián)合站為例，其日處理液量14 000 m3，油量1 170 t，氣量20.0×104m3，改造前為開式流程，經(jīng)密閉處理后，集輸所需設(shè)備少、流程短、自動化程度突出、便于操作，與改造前相比較，每年可減少大罐輕烴揮發(fā)1 800 t，減少100.0×104m3天然氣，脫水泵耗電量節(jié)約40.0×104kW·b。

電脈沖脫水工藝相較于原脫水設(shè)備，其處理量大，且脫水溫度低、效果好，放水含油低，破乳劑量使用較少。以破乳量減半配合20%老化油支持，脫水器可正常工作，每年原油處理規(guī)模45.0×104t，原脫水器耗電47.0×104kW；而電脈沖脫水器耗電6.0×104kW，年節(jié)電41.0×104kW，若每度電0.5元，年節(jié)電費用20.5萬元。

3.2 氣提工藝

以干氣氣提方式代替原本的負(fù)壓閃蒸工藝，可提高原油氣提穩(wěn)定性。提高壓縮機進(jìn)料口溫度，以此提高原油的實際分離效果，實現(xiàn)聯(lián)合站原油增產(chǎn)。應(yīng)確保輕烴產(chǎn)量不降低，將原油原本的溫度從80 ℃降低到65 ℃，再配合冷卻水換熱系統(tǒng)，優(yōu)化壓縮機，簡化具體工藝流程。A油田聯(lián)合站原本采用負(fù)壓閃蒸工藝，原油先由三相分離器分出、脫水器脫水、加熱爐加熱后進(jìn)入穩(wěn)定塔蒸，閃蒸氣以負(fù)壓螺桿壓縮機支持抽出，經(jīng)水冷卻器冷卻后再進(jìn)入壓縮機增壓，經(jīng)分離器氣液分離，液體儲罐外銷，不凝氣進(jìn)入天然氣外輸系統(tǒng)。穩(wěn)定原油由塔底流出，外輸泵增壓后傳輸。但是應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)原油穩(wěn)定溫度較高，原油進(jìn)塔溫度在81～90 ℃，壓縮機進(jìn)口溫度也在60 ℃以上，原油分離效果較差，C2～C5拔出率僅為50%，且原油產(chǎn)量持續(xù)降低，蒸發(fā)量低于壓縮機額定負(fù)荷，采用調(diào)頻器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致投資及電耗上漲，造成管理困難。

為解決上述問題，提出以氣提工藝作業(yè)，將+2C含量較低的干氣通入塔底，控制C2～C5輕烴分壓，促進(jìn)C2～C5輕組分氣化、分離，氣提氣在塔自上而下運動館，起到對分離輕組的有效攜帶，提高收率。將穩(wěn)定塔進(jìn)料溫度控制在60～64 ℃，去除壓縮機進(jìn)口冷卻器，對工藝流程簡化。對穩(wěn)定塔氣提量控制，確保壓縮機處于額定狀態(tài)運行，后續(xù)無需變頻調(diào)速。采用該工藝運行后，A油田聯(lián)合站穩(wěn)定效果理想，C2～C5拔出率達(dá)到80.06%，C2～C5相對原油拔出率也為1.73%，輕油回收率1.73%，輕烴產(chǎn)量不變原油穩(wěn)定溫度降低到64 ℃后，滿足外輸需求，每年節(jié)省58.0×104m3天然氣。

3.3 其他節(jié)能技術(shù)

采用外輸泵(離心泵)電機調(diào)頻技術(shù)可控制電能使用量，實現(xiàn)節(jié)能降耗。將外加電流陰極保護技術(shù)和三相分離器結(jié)合，以剪輯保護技術(shù)保護三相分離器，也可延長分離器使用年限，減少后期不必要的維護投入，控制聯(lián)合站運營成本。三相出水進(jìn)入到一次沉降罐，之后分析發(fā)現(xiàn)水質(zhì)的指標(biāo)有所上漲，一方面通過落實多項節(jié)能措施，大大降低生產(chǎn)運行中絮凝劑、混凝劑、殺菌劑的使用量；另一方面，水質(zhì)指標(biāo)持續(xù)上升，對過濾罐的濾料更換時間有所延長，可降低產(chǎn)沖洗泵所耗費的時間，避免出現(xiàn)污水二次污染，大大降低污水處理成本。三相出水直接摻入到水罐中，可減少摻水的運行環(huán)節(jié)，水溫的降低幅度得到有效控制，減少過程中產(chǎn)生的熱量損耗。 摻水進(jìn)入加熱爐升溫，可減少加熱爐的天然氣耗費，真正實現(xiàn)節(jié)能降耗。

4 油田生產(chǎn)開發(fā)整體經(jīng)濟效益分析

在案例工程中使用多種節(jié)能技術(shù)，如油氣密閉處理及電脈沖脫水工藝、氣提工藝等，針對油田原本的污水處理情況采取有針對性地優(yōu)化措施，優(yōu)化之后油田的集輸及處理工藝大大優(yōu)化，運行正常。通過應(yīng)用新的節(jié)能降耗工藝、新技術(shù)推廣后實現(xiàn)密閉集輸，整流流程短，且使用的設(shè)備較少，自動化程度突出。經(jīng)后運行分析，采用新工藝該案例聯(lián)合站年節(jié)電達(dá)到88.5×104kW，年節(jié)氣223.0×104m3，年節(jié)水75.0×104m3。節(jié)約后期對設(shè)備的維修費用約為96萬元，減少輕烴揮發(fā)損耗1 800 t，大幅降低了生產(chǎn)成本，減少了生產(chǎn)過程中污染產(chǎn)生。通過對工藝優(yōu)化，節(jié)能降耗效果顯著，也便于油田生產(chǎn)人員有針對性地落實生產(chǎn)管理制度，減少各崗位工作人員勞動強度，提高污水處理系統(tǒng)整體運行效率。在不影響油田實際產(chǎn)量的前提下，做好聯(lián)合站節(jié)能降耗，提高了油田經(jīng)濟效益，有助于油田生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，聯(lián)合站是油田地面工程的核心之一，但近年來一些油田開采進(jìn)入中后期，其開采處理條件逐漸惡化，導(dǎo)致聯(lián)合站電能及熱能消耗增加，油田開采處理成本增加。要降低石油工程中的整體能耗，需全面落實節(jié)能降耗工作，分析聯(lián)合站中的能耗狀況，及時做好技術(shù)優(yōu)化與更新，最大限度地控制能源消耗，為國家發(fā)展、社會進(jìn)步提供源源不斷的能源支持。