聯(lián)合站工藝流程優(yōu)化節(jié)能分析

徐保中，雷祥芹，強(qiáng)銀花，宋慶杰

1.中原油田采油一廠，河南濮陽(yáng) 457171

2.中原油田建設(shè)集團(tuán)公司，河南濮陽(yáng) 457001

1 概述

1.1 中國(guó)能源現(xiàn)狀

能源資源是能源發(fā)展的基礎(chǔ)。新中國(guó)成立以來(lái)，不斷加大能源資源勘查力度，組織開(kāi)展了多次資源評(píng)價(jià)。

中國(guó)擁有較為豐富的化石能源資源，但是，石油、天然氣資源儲(chǔ)量相對(duì)不足，另外，中國(guó)人口眾多，人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平，石油、天然氣人均資源量?jī)H為世界平均水平的1/15左右。

1.2 文三聯(lián)優(yōu)化前基本情況

采油一廠文三聯(lián)合站建于1988年，設(shè)計(jì)的原油處理能力為150萬(wàn)噸/年，伴生氣處理量為200萬(wàn)立方米/日?，F(xiàn)文三聯(lián)實(shí)際處理原油30萬(wàn)噸/年。主要承擔(dān)著文東油田四個(gè)采油區(qū)每天550t原油，130萬(wàn)方伴生氣，8 000方污水的處理與外輸任務(wù)。如今產(chǎn)量只占設(shè)計(jì)處理能力的20%，原油產(chǎn)量不斷遞減，含水量大幅度上升，已全面進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)期，站庫(kù)“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象嚴(yán)重，油氣集輸系統(tǒng)的相當(dāng)一部分管網(wǎng)、設(shè)備存在陳舊老化、能耗高、效率低、腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題，已進(jìn)入更新高峰期，急需對(duì)集輸系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，解決以下問(wèn)題：1）油氣處理設(shè)計(jì)能力與實(shí)際生產(chǎn)嚴(yán)重不匹配，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，油氣處理成本高；2）站庫(kù)設(shè)備投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，老化嚴(yán)重，能耗高、效率低；3）集輸管網(wǎng)腐蝕穿孔頻繁，油氣損失嚴(yán)重，安全和環(huán)保壓力大。

1.3 集輸優(yōu)化的意義

隨著油田開(kāi)發(fā)逐漸進(jìn)入開(kāi)采后期，由于原油產(chǎn)量遞減，原油處理工藝高耗低效的矛盾日益突出，如何解決好油田集輸處理能耗問(wèn)題，使油田保持較低的能耗和運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站系統(tǒng)的節(jié)能降耗，提高油田的整體經(jīng)濟(jì)效益是各油田當(dāng)務(wù)之急，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化已經(jīng)迫在眉睫了?，F(xiàn)有聯(lián)合站是一個(gè)高耗能系統(tǒng)。一方面是電耗大。整個(gè)聯(lián)合站實(shí)際上就是一個(gè)泵站，站上大功率用電設(shè)備很多都是不間歇的運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由于供電系統(tǒng)普遍存在設(shè)備陳舊、效率低下的問(wèn)題。這直接導(dǎo)致電耗費(fèi)用占生產(chǎn)成本的比重提高。電耗費(fèi)用的增加直接影響著成本的降低和效益的提高。通過(guò)采用先進(jìn)技術(shù)和高效設(shè)備，可有效提高用電效率，減少電量消耗，取得節(jié)電量效益。另一方面，天然氣消耗量大。集輸系統(tǒng)中天然氣消耗主要是鍋爐和加熱爐。由于產(chǎn)量的自然遞減，流程的重復(fù)是天然氣大量消耗及浪費(fèi)的主要原因。通過(guò)流程的優(yōu)化改造，減少天然氣的消耗及浪費(fèi)，能有效提高文三聯(lián)站效。

2 提高油氣系統(tǒng)集輸效率的有效做法

采油一廠油氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化改造工作中針對(duì)文三聯(lián)采用了以下有效做法：

1）實(shí)施油氣處理區(qū)域優(yōu)化、集中處理，縮短處理工藝流程，縮減處理規(guī)模

堅(jiān)持生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)能力相匹配的原則：實(shí)施油氣處理區(qū)域優(yōu)化、集中處理，通過(guò)簡(jiǎn)化優(yōu)化油氣處理工藝，縮短處理工藝流程，縮減油氣處理規(guī)模，將文三聯(lián)改造為中轉(zhuǎn)站，原油集中輸至文一聯(lián)統(tǒng)一處理，停運(yùn)部分大能耗設(shè)備，減少能源消耗。降低油氣處理成本。

2）采用高效節(jié)能設(shè)備，提高設(shè)備設(shè)施運(yùn)行效率

采用新工藝新技術(shù)更新改造陳舊老化、能耗高、效率低的油氣處理設(shè)備設(shè)施。重點(diǎn)更新改造鍋爐、外輸泵等主要能耗設(shè)備，并對(duì)運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)的運(yùn)行設(shè)備采用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，節(jié)能降耗，提高設(shè)備設(shè)施運(yùn)行效率。

3 原工藝流程、運(yùn)行參數(shù)及主要設(shè)施

3.1 優(yōu)化前流程

3.2 流程中各環(huán)節(jié)運(yùn)行參數(shù)

井排來(lái)液每日約8 000方，含水95%，進(jìn)站溫度38℃～45℃，進(jìn)三相分離器進(jìn)行油氣水分離；分離后，油中含水一般為1%～5%，三相分離器來(lái)油進(jìn)加熱爐，加熱到85℃～95℃。然后進(jìn)脫水器沉降；沉降后進(jìn)穩(wěn)定塔，提取輕烴，再外輸，處理后外輸原油密度0.828，保證原油外輸含水不超過(guò)0.3%。

3.3 主要設(shè)備

1）三相分離器8臺(tái)（φ3 000×9 610×16）；

2）加熱爐2臺(tái)（1 500kW）；

3）脫水器3臺(tái)（φ3 000×17 600×16）；

4）穩(wěn)定塔一座（φ3 000×22 600）；

5）原油儲(chǔ)罐5 000m32座；

6）負(fù)壓機(jī)2臺(tái)（LYZ30/-0.03-0.4一臺(tái)、LG30/-0.05-0.4一臺(tái)）；

7）原油外輸泵2臺(tái)（DYK100-20*5）；

8）污水罐2座（1 000m3）；

9）污水外輸泵4臺(tái)（8SH-6）；

10）立式分離器4臺(tái)（φ2 200×12 460×14）。

4 工藝流程優(yōu)化后新工藝流程、運(yùn)行參數(shù)及主要設(shè)施

4.1 優(yōu)化工程后的新流程

4.2 流程中各環(huán)節(jié)運(yùn)行參數(shù)

井排來(lái)液每日約8 000方，含水95%，進(jìn)站溫度38℃～45℃，進(jìn)三相分離器進(jìn)行油氣水分離；分離后，油中含水一般為1%～5%，三相分離器來(lái)油經(jīng)緩沖塔后由外輸泵打進(jìn)加熱爐，加熱到50℃ ～60℃外輸。

4.3 主要設(shè)備

1）三相分離器8臺(tái)（φ3 000×9 610×16）；

2）加熱爐2臺(tái)（1 500kW）；

3）原油儲(chǔ)罐5 000m32座；

4）原油外輸泵2臺(tái)（DYK100-20*5）；

5）污水罐2座（1 000m3）；

6）污水外輸泵4臺(tái)（8SH-6）；

7）立式分離器4臺(tái)（φ2 200×12 460×14）。

5 效益對(duì)比分析

通過(guò)優(yōu)化前后對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)整個(gè)優(yōu)化后的節(jié)能收益主要產(chǎn)生在以下幾個(gè)方面：

1）設(shè)備維護(hù)

改造前：壓縮機(jī)每月需加潤(rùn)滑機(jī)油0.34t，年費(fèi)用為6萬(wàn)元。脫水器每年的清污和換熱器清洗，加上冷卻泵的零配件費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用，一年需4萬(wàn)元左右。

改造后：拆除壓縮機(jī)、脫水器、穩(wěn)定塔、冷卻泵。設(shè)備維護(hù)費(fèi)用年節(jié)約資金50萬(wàn)元。

2）用電分析

改造前：文三聯(lián)在建站時(shí)，根據(jù)150萬(wàn)噸的原油年處理量，設(shè)計(jì)建造了兩座主配電室（注水和外輸），各配置兩臺(tái)800kVA變壓器，以適用站內(nèi)負(fù)荷需要。

隨著生產(chǎn)形勢(shì)發(fā)生變化，油氣產(chǎn)量不斷遞減，原設(shè)計(jì)負(fù)荷能力逐漸過(guò)剩，站內(nèi)先后有一批動(dòng)力設(shè)備閑置或停運(yùn)。尤其是外輸配電室，原設(shè)計(jì)負(fù)荷能力800kW，目前實(shí)際負(fù)荷210kW，僅為原來(lái)的1/4。目前全站電力負(fù)荷約1 300kW，運(yùn)行兩臺(tái)800kVA變壓器完全能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，由于變壓器本身?yè)p耗較大，配電室內(nèi)的老配電柜等也達(dá)不到節(jié)能降耗的要求，故變壓器、配電柜的自損及配電柜的維護(hù)也是高消耗點(diǎn)。

改造后：優(yōu)化工程中，拆除外輸變壓器（800kVA）2臺(tái)、墻壁開(kāi)關(guān)（DW15-1500）2臺(tái)；拆除外輸配電室電容儀表柜等14臺(tái)開(kāi)關(guān)柜；安裝5面新配電屏。除完全消除了兩臺(tái)變壓器的自損耗電量（兩臺(tái)變壓器每天自損耗電量約500度），還節(jié)約了兩臺(tái)變壓器的機(jī)油、配料等材料及維護(hù)費(fèi)用、室內(nèi)配電柜及其附件的維護(hù)費(fèi)用。僅電量每年可節(jié)約18.2萬(wàn)度，價(jià)值約11萬(wàn)元。加上材料及維護(hù)費(fèi)用，預(yù)計(jì)年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益約30萬(wàn)元。

由于停用壓縮機(jī)、冷卻泵等用電設(shè)備，拆除外輸兩臺(tái)負(fù)荷均為800kW的變壓器，日用電量平均為3 372kW·h，日節(jié)約電量2 844kW·h，年節(jié)約電量103.8060 萬(wàn)kW·h，年節(jié)資金為70.58萬(wàn)元。

3）用氣分析

改造前：為保障提取輕烴，三相分離器來(lái)油進(jìn)加熱爐，加熱出口溫度控制在85℃～95℃，加熱爐日平均用氣量為1 048m3。工藝優(yōu)化后，緩沖塔每日1 300方左右尾氣進(jìn)入自用氣系統(tǒng)，大大節(jié)約能源。

改造后：大大降低外輸油溫，保證外輸油能順利輸送至文一聯(lián)即可，加熱爐出口溫度控制在50℃～60℃，現(xiàn)加熱爐日平均用氣量為216m3。日節(jié)約天然氣832m3，年節(jié)約天然氣約為29 9520m3，年節(jié)資金為30萬(wàn)元。

總體來(lái)看，優(yōu)化工程實(shí)施后，從設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、節(jié)電和節(jié)氣方面來(lái)說(shuō)取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益，年節(jié)約資金共150萬(wàn)元。

6 節(jié)能改造項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析

系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐證明：通過(guò)把文三聯(lián)進(jìn)行優(yōu)化流程簡(jiǎn)化成中轉(zhuǎn)站后，減少站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備設(shè)施，縮減規(guī)模，有效提高了采油一廠油氣集輸系統(tǒng)技術(shù)水平，生產(chǎn)成本大幅降低。采油一廠的原油集中在文一聯(lián)進(jìn)行電脫水、穩(wěn)定處理，充分利用了站內(nèi)原有的設(shè)備，使設(shè)備負(fù)荷率上升，設(shè)備效率提高。

7 結(jié)論

油田開(kāi)發(fā)已經(jīng)進(jìn)入后期，開(kāi)發(fā)難度逐漸加大，產(chǎn)量也逐漸減少，原設(shè)計(jì)能力過(guò)剩，集輸優(yōu)化從以下幾方面加大了節(jié)能的力度：1）應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)，提高泵類(lèi)設(shè)備的效率；2）優(yōu)化工藝流程，提高系統(tǒng)整體效率；3）改造老工藝，將能利用的能源回收再利用；4）推廣新工藝、新設(shè)備，降低設(shè)備單機(jī)能耗；5）對(duì)非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)用電設(shè)備采用“避峰就谷”方式運(yùn)行。為油田開(kāi)發(fā)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。

[1]徐輝利，孫杰，王莉.淺談國(guó)內(nèi)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中存在問(wèn)題及對(duì)策[J].煉油與化工，2006(1).

[2]宋承毅.油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2010(3).