隴東油田提高集輸系統(tǒng)效率技術(shù)研究與應(yīng)用

張倩王林平劉一山王曼楊會(huì)豐

（1.長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室）

隴東油田提高集輸系統(tǒng)效率技術(shù)研究與應(yīng)用

張倩1,2王林平1,2劉一山1,2王曼1,2楊會(huì)豐1,2

（1.長(zhǎng)慶油田分公司油氣工藝研究院；2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室）

針對(duì)隴東油田集輸系統(tǒng)地面場(chǎng)站運(yùn)行能耗高、輸油泵效率不合格、加熱爐熱效率低等現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，開展了集輸管網(wǎng)優(yōu)化、變頻調(diào)速、無(wú)功補(bǔ)償、高效燃燒器、遠(yuǎn)紅外涂料等節(jié)能技術(shù)研究，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。實(shí)施后，節(jié)能效果明顯，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，1年節(jié)電總量為712.7×104kWh，節(jié)約原油總量2 154 t、燃煤4 050 t、燃?xì)饪偭?00.45×104m3，節(jié)能總效益達(dá)1 984.69×104元；同時(shí)減少了碳排放。

集輸系統(tǒng)效率 管網(wǎng)優(yōu)化 高效燃燒器 遠(yuǎn)紅外涂料 節(jié)能

集輸系統(tǒng)是油田整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，是油田生產(chǎn)中的耗能大戶。目前，長(zhǎng)慶油田在用鍋爐143臺(tái)，加熱爐2 140臺(tái)，輸油泵1 612臺(tái)。鍋爐年耗能為17×104t標(biāo)煤，加熱爐年耗能為35×104t標(biāo)煤，輸油泵年耗能為2.5×104t標(biāo)煤。根據(jù)2009年節(jié)能檢測(cè)中心的檢測(cè)，鍋爐平均熱效率為84.7%，加熱爐平均熱效率為85.6%，輸油泵平均效率為57.4%，與中石油股份公司平均水平相比還存在較大的差距。

1 隴東油田集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

集輸系統(tǒng)效率是指整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率，它是系統(tǒng)能量消耗的衡量參數(shù)[1]。由系統(tǒng)效率計(jì)算公式可知，它主要由管網(wǎng)系統(tǒng)、集輸設(shè)備、熱力系統(tǒng)3大部分組成，只有將系統(tǒng)的3大部分相互銜接協(xié)調(diào)起來(lái)，合理配置生產(chǎn)設(shè)備和優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)生產(chǎn)參數(shù)，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的提高。

1.1 集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1.1 地面場(chǎng)站管網(wǎng)

隴東油田老區(qū)塊經(jīng)過(guò)近40年的開發(fā)，產(chǎn)量逐步遞減，現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，油氣站場(chǎng)接收處理的液量減少，規(guī)模相對(duì)較大，出現(xiàn)了“大馬拉小車”的現(xiàn)象。系統(tǒng)運(yùn)行效率低、能耗高、設(shè)備安全隱患大、維護(hù)費(fèi)用高。

1.1.2 輸油設(shè)備

按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5264—2006《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》，并依據(jù)節(jié)能監(jiān)測(cè)中心《作業(yè)指導(dǎo)書》中的相關(guān)部分進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置和參數(shù)測(cè)試。針對(duì)隴東油田5個(gè)單位共監(jiān)測(cè)輸油泵793臺(tái)，經(jīng)測(cè)試，輸油泵機(jī)組效率平均為47.23%，功率因數(shù)平均值為0.77，平均節(jié)流損失率10.7%。有部分輸油泵效率達(dá)不到合格，更達(dá)不到節(jié)能評(píng)價(jià)值。

1.1.3 鍋爐、加熱爐效率

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6275—2007《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行監(jiān)測(cè)。2010年對(duì)隴東油田1 130臺(tái)鍋爐、加熱爐進(jìn)行了測(cè)試，平均額定功率為468.5 kW，平均排煙溫度為188.5℃，平均過(guò)量空氣系數(shù)為2.63，平均熱效率77.88%。監(jiān)測(cè)的熱效率數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到鍋爐、加熱爐石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能評(píng)價(jià)值，節(jié)能潛力很大。

1.2 存在問(wèn)題

1）輸油泵電動(dòng)機(jī)服役期長(zhǎng)，老舊現(xiàn)象嚴(yán)重，電動(dòng)機(jī)自身能耗大，運(yùn)行工況差。

2）輸油泵間斷或者小排量輸油，處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)；而輸油泵的選型卻較大，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象。

3）電容補(bǔ)償柜缺乏維修，控制器和電容損壞現(xiàn)象嚴(yán)重，配電系統(tǒng)運(yùn)行在無(wú)補(bǔ)償狀態(tài)，造成功率因數(shù)非常低。

4）加熱爐燃燒器配置非常簡(jiǎn)陋，熱效率不到69%。

5）加熱爐油水盤管和內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致設(shè)備換熱效率降低。

6）部分鍋爐、加熱爐服役期長(zhǎng)、性能差、能耗高，設(shè)備老化嚴(yán)重，熱效率低。

2 隴東油田集輸系統(tǒng)節(jié)能配套技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1 集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)

根據(jù)有關(guān)規(guī)定及集輸系統(tǒng)效率計(jì)算方法[1]，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)能耗水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并優(yōu)化有關(guān)生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)。例如，生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)不同季節(jié)調(diào)整油品的加熱溫度等，可減少熱能消耗約30%[2]。

2010年，對(duì)該油田3個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了管網(wǎng)優(yōu)化，效果比較明顯。通過(guò)計(jì)算，應(yīng)用集輸管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)后年節(jié)電總量達(dá)228.2×104kWh。

2.2 提高輸油泵運(yùn)行效率

輸油泵是集輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響輸油系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。因此，隴東油田對(duì)效率低能耗大的輸油泵應(yīng)用了變頻調(diào)速技術(shù)和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高了輸油泵的運(yùn)行效率，有效降低了能耗。

變頻調(diào)速：2010年，針對(duì)26臺(tái)輸油泵實(shí)施了變頻調(diào)速技術(shù)，平均機(jī)組效率和平均功率因數(shù)均有所提高，實(shí)施該技術(shù)后節(jié)能效果明顯，見表1。

表1 2010年輸油泵變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

無(wú)功補(bǔ)償：該技術(shù)可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)，減少發(fā)、供電的設(shè)計(jì)容量，減少投資，還可以降低線損[1]。

2010年，69臺(tái)柜子實(shí)施了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高了功率因數(shù)，其效果見表2。

2.3 提高鍋爐、加熱爐效率

集輸系統(tǒng)能耗中，熱能損耗占到了96.2%～97.72%[2]，因此，提高加熱爐效率對(duì)集輸管線和設(shè)備進(jìn)行保溫，對(duì)降低集輸系統(tǒng)能耗至關(guān)重要。

2.3.1 高效節(jié)能燃燒器

高效節(jié)能燃燒器在鍋爐運(yùn)行中有效調(diào)控爐膛燃燒狀態(tài)并形成煙塵“過(guò)濾層”，將不完全不充分燃燒產(chǎn)生的一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⑻剂５瓤扇嘉镔|(zhì)進(jìn)行燃燒，完全燃燒殆盡，使固體燃料燃盡達(dá)到95%，實(shí)現(xiàn)鍋爐無(wú)煙無(wú)塵排放，提高熱效率。

表2 2010年無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

2010年，針對(duì)隴東等油田熱效率不合格的74臺(tái)加熱爐實(shí)施了高效燃燒器技術(shù)，有效提高了熱效率，效果見表3。

表3 高效燃燒器技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

2.3.2 遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料

FHC-AB遠(yuǎn)紅外線輻射節(jié)能涂料技術(shù)，是一種高效節(jié)能方法。FHC-AB遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料在高溫作用下產(chǎn)生的紅外線輻射到吸熱爐管表面上時(shí)，約94%的紅外線穿透管壁直接作用于被加熱介質(zhì)，使介質(zhì)的分子、原子加劇運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生激烈的共振現(xiàn)象，并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/p>

2010年，對(duì)106臺(tái)加熱爐實(shí)施了FHC-AB遠(yuǎn)紅外噴涂技術(shù)，熱效率提高了3個(gè)百分點(diǎn)，實(shí)施效果見表4。

表4 遠(yuǎn)紅外噴涂技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

2.3.3 高效分體相變真空爐

分體式相變加熱爐由一體式相變加熱爐演化產(chǎn)生，是將一體式加熱爐鍋筒內(nèi)冷凝換熱器外置，突破了結(jié)構(gòu)限制，為加熱爐熱功率進(jìn)一步提高提供了條件。按蒸汽運(yùn)行的壓力不同，可分為真空相變、微壓相變和壓力相變加熱爐3種。

表5 相變真空加熱技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

表6 高效真空加熱技術(shù)實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)

2010年，應(yīng)用該技術(shù)安裝了8臺(tái)分體相變真空爐，熱效率提高了5%，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果見表5。

2.3.4 高效真空加熱爐

加熱爐以相變換熱方式工作。在一個(gè)只有可凝結(jié)氣體的密閉容器中，中間介質(zhì)吸收燃料燃燒產(chǎn)生的熱量后汽化成氣態(tài)并進(jìn)入氣相空間，在氣相空間將汽化潛熱傳遞給冷凝換熱器盤管內(nèi)的工質(zhì)(如水、原油或天然氣等)后，冷凝成液體回落到液相空間，再次被燃料燃燒加熱蒸發(fā)。工質(zhì)不斷帶走中間介質(zhì)傳遞的氣化潛熱，燃料燃燒后不斷供給中間介質(zhì)燃燒熱量，從而形成動(dòng)態(tài)熱平衡。

2010年，隴東油田應(yīng)用真空加熱爐8臺(tái)，實(shí)施效果見表6。

3 集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效益評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，得出節(jié)能總效益為1 984.69×104元。

總效益=節(jié)電總量×每度電價(jià)格（0.7元/kWh）+節(jié)油總量×每噸油價(jià)格（4 000元/t）+節(jié)煤總量×每噸煤價(jià)格（800元/t）+節(jié)氣總量×每立方米氣價(jià)格（1元/m3）=712.7×104×0.7+2 154×4 000+4 050×800+300.45×104=1 984.94×104（元）

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）隴東油田集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，1年節(jié)電總量為712.7×104kWh，節(jié)約原油總量2 154 t、燃煤4 050 t、燃?xì)饪偭?00.45×104m3，節(jié)能總效益達(dá)1 984.69×104元；同時(shí)減少了碳排放。

2）遠(yuǎn)紅外節(jié)能涂料等技術(shù)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，具有節(jié)約燃料、提高集輸系統(tǒng)加熱爐熱效率的優(yōu)勢(shì)；但從實(shí)施過(guò)程來(lái)看，因高效期達(dá)不到3年，使用該技術(shù)后每年都要重復(fù)施工，給現(xiàn)場(chǎng)工作帶來(lái)了不便。因此，建議在技術(shù)要求范圍內(nèi)，適當(dāng)延長(zhǎng)有效期。

3）新工藝新技術(shù)新產(chǎn)品在提高集輸系統(tǒng)效率方面的應(yīng)用，與集輸管網(wǎng)優(yōu)化、有效的生產(chǎn)管理、地質(zhì)與工藝等各項(xiàng)措施的結(jié)合密不可分，這是油田一項(xiàng)長(zhǎng)期的、有效的系統(tǒng)工程。

[1]萬(wàn)仁溥,采油工程手冊(cè)(下)[M].北京:石油工業(yè)出版社，2000.

[2]李柳強(qiáng).燃油鍋爐熱效率及影響因素分析[J].節(jié)能技術(shù),2011(2):134-136.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.005

張倩，1999年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），工程師，從事油田節(jié)能方面的生產(chǎn)管理和科研工作，E-mail：zq3-cq@petrochina.com.cn，地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)明光路長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院，710021。

2011-10-28)