降低油田集輸系統(tǒng)自耗氣的認識

鄧海平 張玲麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

降低油田集輸系統(tǒng)自耗氣的認識

鄧海平 張玲麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

轉(zhuǎn)油站是集輸系統(tǒng)中的重要組成部分，能耗高，且調(diào)整余地大。圍繞降低轉(zhuǎn)油站自耗氣，結(jié)合生產(chǎn)實際，從提高中轉(zhuǎn)站加熱爐爐效，提高降溫集輸潛力進行分析，通過控制系統(tǒng)運行參數(shù)入手，優(yōu)化設(shè)備運行；同時加強細化管理，確定合理的分站能耗指標，提高管理人員節(jié)能意識，降低集輸自耗氣。

加熱爐 爐效 降溫集輸 參數(shù)細化

1 影響集輸系統(tǒng)耗氣的主要因素

根據(jù)統(tǒng)計，大慶油田第七采油廠2009年全年消耗能量14.23×104t標煤，其中油田生產(chǎn)用氣為4937×104m3，折合標煤為6.57×104t，占總能耗的46.2%，而生產(chǎn)用氣的90%以上是集輸系統(tǒng)消耗使用。通過對集輸系統(tǒng)耗氣進行分析，影響耗氣的主要因素體現(xiàn)在兩方面：一是加熱爐的爐效，二是集輸中摻水溫度的高低及單井摻水量的大小。

1.1 加熱爐的爐效決定集輸系統(tǒng)上游的耗氣

造成加熱爐爐效偏低的因素主要有以下幾個方面：

1）部分加熱爐使用時間較長，加熱爐損耗較大，熱效率較低。同時，部分加熱爐的參數(shù)設(shè)置不合理，空氣過剩系數(shù)大，帶走的熱量也大，加熱爐效率低；空氣過剩系數(shù)小，燃料不能充分燃燒，加熱爐效率低。大部分加熱爐燃燒器屬于自動控制，只能依靠廠家調(diào)設(shè)，導致不能及時調(diào)整燃氣配比，影響了加熱爐的爐效。

2）加熱爐燃燒器部件維護不及時。由于加熱爐工況的特殊性決定其需要定期維護保養(yǎng)，其中對燃燒器火嘴的維護工作是保證加熱爐燃燒效果的重要環(huán)節(jié)，尤其是使用濕氣的加熱爐燃燒器火嘴；長時間運行火嘴容易結(jié)焦或腐蝕，如不及時清理或維修，必然會導致燃燒效果差，甚至偏燒，影響加熱爐系統(tǒng)效率的同時造成能源浪費。

3）部分加熱爐熱負荷偏低。由于加熱爐的散熱損失是一定的，過低的負荷將意味著熱效率的降低。系統(tǒng)投產(chǎn)至今，由于產(chǎn)能的下降，導致部分加熱爐處于低負荷狀態(tài)。比如葡二聯(lián)合站，建設(shè)時間從1989年至1999年，改造前只有9號轉(zhuǎn)油站近滿負荷，其余轉(zhuǎn)油站的負荷率在42.5%～88.1%之間，負荷較低。

4）加熱爐結(jié)垢導致熱效率降低，增加天然氣浪費。根據(jù)有關(guān)文獻介紹，如果油田加熱爐換熱面平均結(jié)垢1～5mm，燃料至少多消耗3.4%～28.1%；若再加上軟垢部分，燃料至少多消耗5%～30%。一般情況下，加熱爐全年均處于運行或備用狀態(tài)，很少開爐檢查除垢，再加上二合一加熱爐的加熱介質(zhì)較為惡劣，導致長期運行后加熱爐結(jié)垢嚴重，影響傳熱效果；同時，加熱爐結(jié)垢導致加熱介質(zhì)吸收熱量的能力大大降低，剩余的熱量通過煙氣散發(fā)到大氣中，使加熱爐的熱效率降低，造成能源的大量浪費。為保證加熱介質(zhì)的出口溫度，必須加大燃氣用量，這樣就會使火管壁溫升得更高，同時燃料浪費就越來越多，形成了惡性循環(huán)。

1.2 集輸中摻水溫度的高低及單井摻水量的大小決定集輸系統(tǒng)下游的耗氣

由于轉(zhuǎn)油站的耗氣主要用于加熱摻水，而減少摻水量、降低摻水溫度是實現(xiàn)減少加熱負荷的有效措施，所以減少摻水量、降低摻水溫度是降低轉(zhuǎn)油站耗氣的有效途徑。

1.2.1 對減少摻水量的節(jié)能潛力分析

據(jù)統(tǒng)計，2010年第七采油廠生產(chǎn)耗氣為4770×104m3，全年總摻水量為1 252×104m3，平均單井摻水量為0.44 m3/h。由表1可以看出，目前全廠平均單井摻水量較高區(qū)塊主要在太南地區(qū)（0.61 m3/h）、敖包塔地區(qū)（0.48 m3/h），均高于其他區(qū)塊，具有一定的節(jié)能潛力。

表1 2010年全廠各區(qū)單井摻水量統(tǒng)計

根據(jù)以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計，平均每增加1 m3摻水量，增加消耗3.8 m3天然氣，按此計算：

1）如果全廠單井摻水量能下降0.01 m3/h，則年可節(jié)約天然氣107×104m3。

2）太南地區(qū)平均井摻水量為0.61 m3/h，高于其他雙管摻水及環(huán)狀摻水流程區(qū)塊；如果太南地區(qū)單井摻水量能由0.61 m3/h下降到全廠平均水平（0.44 m3/h），則年可節(jié)氣108×104m3。

3）敖包塔地區(qū)平均井摻水量為0.48 m3/h，高于其他環(huán)狀摻水流程區(qū)塊；如果敖包塔地區(qū)單井摻水量能由0.48 m3/h下降到全廠平均水平（0.44 m3/h），則年可節(jié)氣52.33×104m3。

1.2.2 對摻水溫度的節(jié)能潛力分析

2010年全廠年總摻水量為1 251.99×104m3，按照公式（1）及天然氣燃燒值q=8 500 kcal/m3計算，則全廠總摻水量每升高1℃所需天然氣=〔Q（t2-t1）×C〕/8 500]。

式中：

W——所需加熱量，W；

Q——總摻水量，m3；

t1——加熱爐進口溫度（回油溫度或外輸液溫度），℃;

t2——加熱爐出口溫度，℃;

C——摻水比熱容，J/(kg·℃)。

由此可以計算出全廠各站摻水溫度每升高1℃所需天然氣為0.403 5×104m3/d，即全年溫度每升高1℃所需消耗天然氣為147×104m3。

由表2可以看出，下一步葡北地區(qū)、太南地區(qū)、敖包塔地區(qū)可以在降低摻水溫度上進一步挖潛。

表2 2010年全廠各區(qū)夏季摻水溫度界限統(tǒng)計

2 認識及優(yōu)化思路

2.1 優(yōu)化加熱爐的運行及細化管理

1）加熱爐運行中要根據(jù)實際工況及時對加熱爐進行參數(shù)調(diào)節(jié)，存在故障的及時聯(lián)系廠家維修，但目前廠家不固定，售后服務(wù)不及時，影響正常生產(chǎn)。應(yīng)該加大對崗位人員的培訓力度，從自動燃燒器的工作原理到操作及調(diào)節(jié)技術(shù)進行系統(tǒng)培訓。

2）通過反復巡查加熱爐附屬設(shè)備的運行狀況，及時清理或維修影響加熱爐正常運行的故障，如避免火嘴結(jié)焦或腐蝕導致燃燒效果差，甚至偏燒。各站可以結(jié)合本站實際情況，制定相應(yīng)計劃，對加熱爐各部件做到及時保養(yǎng)和維護，保證加熱爐平穩(wěn)高效運行。

3）規(guī)范加熱爐運行臺數(shù)，提高加熱爐運行負荷率。從加熱爐的現(xiàn)狀調(diào)查來看，加熱爐低負荷運行的情況較為嚴重，據(jù)統(tǒng)計，摻水加熱爐負荷一般在60%～80%，部分達到34%～50%。因此，當2臺和2臺以上同類型加熱爐低負荷運行時，可以合并為1臺使用，在保證生產(chǎn)參數(shù)正常的條件下，使加熱爐在高負荷狀態(tài)下運行。

加熱負荷公式為

式中：

W1——所需加熱量，W；

Q1——摻水量，m3/s；

t1——加熱爐進口溫度（回油溫度或外輸液溫度），℃;

t2——加熱爐出口溫度，℃;

C——摻水比熱容，J/(kg·℃)；

W2——所需加熱量，MW；

Q2——摻水量，m3/d；

Δt——摻水溫升，℃。

不同摻水量、溫升所需加熱負荷詳見表3。

參照公式（1）、公式（3）及表3，根據(jù)轉(zhuǎn)油站的摻水量、溫升情況，確定加熱爐運行臺數(shù)，保證加熱爐運行負荷率達到80%左右，提高加熱爐的熱效率[1]。

表3 加熱負荷簡易核對表

4）加熱爐清淤。如果加熱爐煙火管上的硬垢、軟垢和泥沙等雜質(zhì)的累積厚度達到7～8 mm時，則很難保證加熱裝置的熱效率和安全生產(chǎn)。因此，應(yīng)加強對加熱爐的管理，除定期清污外，重點加強投運新井區(qū)塊、上年加熱爐易損區(qū)塊的加熱爐清淤，實施個性化清淤制度[2]。

2.2 優(yōu)化降溫集輸參數(shù)及細化管理

2.2.1 制定年度節(jié)氣工作實施方案，突出過程監(jiān)督

為了保證年耗氣任務(wù)的順利完成，計劃在年初即著手制定下一年度“節(jié)氣工作實施方案”，同時完善組織機構(gòu)，突出過程監(jiān)督，不斷促進節(jié)能管理由粗放型模式向模型化、精細化管理模式轉(zhuǎn)變；成立以總工程師為組長的降溫集輸組織機構(gòu)，不斷完善降溫集輸管理的三級管理網(wǎng)絡(luò)，將各站總能耗、單耗指標層層分解，落實到基層小隊。加強能耗計量體系建設(shè)，實行月度能耗指標檢查分析考核，成立降溫集輸督察小組，將節(jié)能降耗作為一項日常工作來抓。

2.2.2 優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，制定集輸方案

根據(jù)不同時間段制定并下發(fā)各類方案及生產(chǎn)參數(shù)指標，每年的4月15日—5月15日開展春季降溫集輸，制定《春季降溫集輸暫行規(guī)定》；5月15日—10月15日開展夏季降溫集輸，制定《夏季降溫集輸、停摻水暫行規(guī)定》；方案將對中轉(zhuǎn)站摻水出站溫度、平均單井摻水量、單井回油溫度做出明確規(guī)定；合理優(yōu)化運行參數(shù)，提高設(shè)備運行效率，最大限度地降低耗氣指標。

2.2.3 深化不加熱集油界限，擴大季節(jié)性停摻水規(guī)模

綜合含水在90%以上轉(zhuǎn)油站，實行轉(zhuǎn)油站停摻水集輸；綜合含水低于90%轉(zhuǎn)油站，實行單井停摻水及降摻水集輸相結(jié)合。如第一油礦，根據(jù)生產(chǎn)實際情況在2010年的5月中旬到8月末開展全礦大面積停摻水工作，其中6#、7#中轉(zhuǎn)站全部停摻水。

從實際運行效果可以看出，6月、7月耗氣量僅為1.7×104m3、0.3×104m3，全站停摻水期間節(jié)氣效果顯著。2011年將繼續(xù)開展全站停摻水集輸，提高節(jié)氣效果。

6#、7#中轉(zhuǎn)站全年耗氣量為88.6×104m3，其中冬季間的耗氣量為69.2×104m3，占全年比例的78.1%，說明集輸系統(tǒng)中的耗氣主要集中在冬季生產(chǎn)期間。如何優(yōu)化冬季期間加熱溫度及相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)，仍需要進一步摸索。

[1]田慶榮.優(yōu)化運行參數(shù)，細化指標管理，降低集輸自耗氣[R]13,大慶:大慶油田有限責任公司地面研討會(節(jié)能降耗組)2010:254.

[2]徐巍,曾黎.加熱爐綜合治理及防護技術(shù)應(yīng)用[C]//2009年大慶油田有限責任公司地面工程論文集（優(yōu)化簡化組）,大慶:2009:295.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.015

鄧海平，2003年畢業(yè)于大慶石油學院，工程師，從事地面技術(shù)管理工作，E-mail：denghaiping@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第七采油廠規(guī)劃設(shè)計研究所，163517。

2011-10-25)