留北油田簡化優(yōu)化及聯(lián)合站整體改造設(shè)計

王俊玲，劉惠敏，劉驥飛

（華北油田采油三廠設(shè)計室，河北 河間 062450）

1 概述

留北油田位于河北省河間縣、獻(xiàn)縣、肅寧縣境內(nèi)。目前有開發(fā)井80口，其中采油井72口，注水井8口。有聯(lián)合站1座，轉(zhuǎn)油站3座（路三站、路27站、留三站），計量站7座，注水站1座，污水處理站1座，配水站1座。

2 系統(tǒng)運(yùn)行狀況及設(shè)計優(yōu)化

2.1 系統(tǒng)運(yùn)行狀況

（1）油田進(jìn)入開發(fā)后期，產(chǎn)量不斷下降，系統(tǒng)存在浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。工藝流程運(yùn)行能耗大，增加了費(fèi)用，有必要進(jìn)行改造。

（2）站內(nèi)、站外管線運(yùn)行時間長、腐蝕穿孔嚴(yán)重，影響了正常、安全生產(chǎn)。

（3）站場布局不合理，現(xiàn)場管理工作強(qiáng)度大、管理相對繁瑣。

（4）站目前大部分存在設(shè)備陳舊、老化、運(yùn)行效率低、管線腐蝕穿孔等現(xiàn)象威脅著生產(chǎn)安全，急需改造。

（5）站內(nèi)消防道路不暢，工藝流程不合理，存在安全隱患。

（6）站內(nèi)防雷、防靜電設(shè)施老化，安全性能低。

2.2 設(shè)計優(yōu)化

2.2.1 針對生產(chǎn)運(yùn)行狀況，優(yōu)化設(shè)計

設(shè)計中，我們深入分析、研究，結(jié)合生產(chǎn)實際，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對比，確定運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)選出的工藝方案使用性強(qiáng)，既經(jīng)濟(jì)合理又成熟可靠。在設(shè)計中，對站內(nèi)工藝流程、平面布置、設(shè)備選型等進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比，并充分利用現(xiàn)有設(shè)施，確定出的工藝流程先進(jìn)適用，靈活可靠，平面布置合理緊湊，設(shè)備選型先進(jìn)、高效、安全。

2.2.2 設(shè)計與現(xiàn)場實際緊密結(jié)合

本工程在設(shè)計各階段充分與現(xiàn)場實際結(jié)合，與有關(guān)部門一起，進(jìn)行現(xiàn)場勘測、調(diào)研，與現(xiàn)場負(fù)責(zé)人進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交流，了解現(xiàn)場操作運(yùn)行情況。對已建設(shè)施的可行性進(jìn)行選型計算復(fù)核的同時，聽取現(xiàn)場人員在操作中的實際經(jīng)驗，綜合評價，做出結(jié)論。

在設(shè)計方案過程中，就細(xì)節(jié)問題進(jìn)行詳細(xì)討論，增加設(shè)計方案的可操作性。通過各職能部門參加的方案評審會，對方案進(jìn)行審查，就審查意見進(jìn)行討論，對設(shè)計方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.2.3 本工程采用先進(jìn)、適用、可靠的工藝技術(shù)

（1）管網(wǎng)采用管架架空敷設(shè)，安全方便操作，減少腐蝕維修費(fèi)用。

（2）外輸油采用換熱器加熱輸送，去掉了外輸加熱爐，減少工程費(fèi)用，生產(chǎn)運(yùn)行安全。

（3）采用水源井供應(yīng)清水，解決了利用外站管線調(diào)水、補(bǔ)充及時地問題，節(jié)省管線運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

（4）優(yōu)化、簡化工藝流程，拆除了廢棄設(shè)施，布局緊湊美觀，方便生產(chǎn)操作，安全可靠。

（5）采用了真空加熱爐，節(jié)能高效，操作安全。

3 工藝技術(shù)與流程

3.1 路27站工藝技術(shù)與流程

3.1.1 原油集輸部分

（1）計量站及單井集油工藝技術(shù)及流程。計量站及單井均采用三管伴熱流程集油工藝，計量站的主要工藝流程：單井來油進(jìn)計量總機(jī)關(guān)，經(jīng)計量，然后進(jìn)集油干線進(jìn)路27接轉(zhuǎn)站。

（2）路27站改造后工藝技術(shù)及流程。計量站來液進(jìn)站后，先進(jìn)立式儲油罐，穩(wěn)定后的原油進(jìn)外輸泵，再經(jīng)換熱器升溫后經(jīng)外輸干線輸至留一聯(lián)，路27站改造后工藝流程如下：生產(chǎn)匯管來液→儲罐（500 m3）→外輸油泵→計量→換熱器→外輸至留一聯(lián)。

（3）設(shè)計特點。該工藝流程的特點是：計量站及單井均采用三管伴熱流程，防止高凝原油管線的堵塞，解決了管線結(jié)蠟問題。單井產(chǎn)量采用計量站總機(jī)關(guān)集中計量，既計量準(zhǔn)確，又便于管理，確保了原油集輸工藝的安全生產(chǎn)。接轉(zhuǎn)站應(yīng)用高效節(jié)能真空加熱爐，既能加熱循環(huán)水，又通過換熱器加熱原油，減少了外輸油加熱爐的工程投資及燃油運(yùn)行費(fèi)用，保證了原油集輸工藝的正常生產(chǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①在管線走向設(shè)計中，根據(jù)井站的相對位置，設(shè)計站外管線盡量直線鋪設(shè)，節(jié)省投資，便于維修管理。②多專業(yè)管架共架設(shè)技術(shù)，將油、水、熱、電、暖、儀、表等專業(yè)的管線和電纜共同敷設(shè)在油專業(yè)管線管架上，節(jié)省了占地，減少了腐蝕，使站區(qū)更加美觀。③采用了換熱器，以水為熱媒的加熱系統(tǒng)，取代了原油加熱爐，解決了原油加熱爐易結(jié)焦存在安全隱患的問題。

3.1.2 供水部分

（1）路27站建水源井1口，水源井來水經(jīng)潛水泵直接進(jìn)入清水管線，由清水管線輸至熱回水罐。補(bǔ)充熱水循環(huán)損失。熱水由熱水計量后經(jīng)熱水泵輸送到熱水爐，熱水加熱爐將水加熱后分配到熱水閥組，閥組分配控制熱水循環(huán)。

供水工藝流程如下：水源井來水→潛水泵→回水罐→熱水泵→加熱爐→水閥組（站內(nèi)站外熱水循環(huán)）。

（2）設(shè)計特點。站內(nèi)建設(shè)水源井，清水由水源井潛水泵供給，保證了水質(zhì)及水量。停用了留一聯(lián)至路27站的供清水管線，減輕了留一聯(lián)的清水供應(yīng)壓力，減少了清水的損失，消除了地方不法分子從管線調(diào)清水的可能，節(jié)約了清水管線的運(yùn)行維修費(fèi)用，站內(nèi)增設(shè)了熱水閥組，由熱水閥組分配站內(nèi)熱水及各計量站熱水循環(huán)，保證了熱水循環(huán)的合理應(yīng)用。

熱水爐采用了高效節(jié)能加熱爐，真空加熱爐采用相變換熱技術(shù)，燃燒器將燃料充分燃燒，通過輻射、傳導(dǎo)將熱量傳遞給鍋殼內(nèi)的中間介質(zhì)——水，水受熱沸騰產(chǎn)生蒸汽，蒸汽與低溫的盤管壁換熱，冷凝成水，將熱量傳遞給盤管換熱器內(nèi)流動的介質(zhì)。凝結(jié)后的水繼續(xù)被加熱汽化，如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)加熱爐的換熱。在設(shè)計上保證了加熱爐殼體內(nèi)壓力低于大氣壓力，沒有爆炸的危險，使用較為安全。爐內(nèi)熱媒介質(zhì)在爐體內(nèi)運(yùn)行，正常情況下不會有散失，所以避免了水垢的產(chǎn)生，能夠延長加熱爐的使用壽命，由于使用蒸汽與盤管中的待加熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，換熱效率較高。

3.1.3 平面及豎向布置特點

站內(nèi)平面布置與工藝流程相適應(yīng)，根據(jù)不同生產(chǎn)功能和特點分別相對集中布置，結(jié)構(gòu)合理，做到了管網(wǎng)短、流程順，便于生產(chǎn)管理和操作維修，節(jié)省占地，節(jié)約投資。增建了消防道路及消防大門，暢通了消防通道，消除了安全隱患。

接轉(zhuǎn)站所處地形基本平坦，根據(jù)場區(qū)地勢的不同特點，室內(nèi)地坪±0.00 m，道路－0.2 m，場區(qū)－0.3 m，道路雨水沿道路縱坡方向排出站外，站場四周的雨水由圍墻直接排出站場，站場道路標(biāo)高銜接得當(dāng)，站場整平坡度0.3%，站場做適當(dāng)?shù)奶罘剑员ＷC站場不受高坡段處雨水沖刷，坡向排至場區(qū)外。

3.2 留三站工藝技術(shù)與流程

設(shè)計建設(shè)輸油系統(tǒng)和配套的燃油系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供注水系統(tǒng)、變配電照明系統(tǒng)，還有采暖、儀表、通訊、道路、土建等工程。

改造后的原油工藝流程：生產(chǎn)匯管來液→儲罐（275 m3）→外輸油泵→加熱爐→計量→外輸?shù)搅粢宦?lián)。

平面布置：本次平面布置圖改造只是拆除兩臺原油爐和分離緩沖罐、分離器等，將三臺換熱器布置在爐子和外輸泵房之間的空地上。

4 設(shè)計采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料

設(shè)計，采用了多項先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)多項新水平，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，采用的主要新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料如下：

（1）總機(jī)關(guān)改造，計量間管線全部抬至地面，熱回水管線架空敷設(shè)，單井來油管線安裝單流閥，原值班室與計量間隔離墻拆除，工藝布局合理美觀，便于管理，安全衛(wèi)生。

（2）拆除了廢舊設(shè)施及構(gòu)筑物，減少管理費(fèi)用，簡化優(yōu)化工藝流程，布局緊湊，方便生產(chǎn)操作，安全可靠。

（3）站內(nèi)管網(wǎng)由地下和低管墩敷設(shè)改為高管架敷設(shè)，多專業(yè)管架共架設(shè)，節(jié)約占地，節(jié)省投資。

（4）輸油泵、熱水泵工藝管線改到地面，便于防腐蝕管理。

（5）盡量利用原有設(shè)施和設(shè)備，將留一聯(lián)舊水罐改造成20 m3熱水罐，節(jié)約建設(shè)投資。

（6）舊燃油箱與新建加熱爐安全距離不夠，且舊18 m3燃油箱容積大，燃油損耗大，安裝9 m3燃油箱及燃油泵和工藝管線，節(jié)能安全。

（7）設(shè)計中采用高效真空加熱爐，它具有鍋殼在微負(fù)壓下運(yùn)行，安全高效節(jié)能等諸多優(yōu)點，加熱爐采用了高效燃燒器，燃油物化好，燃燒充分。

（8）設(shè)計中采用了板式換熱器，板式換熱器傳熱率高，流體流動阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，流程組合方便，使用安全。

（9）燃油泵房、油泵房、計量總機(jī)關(guān)設(shè)計可燃?xì)怏w報警儀，自動監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境。

（10）采用了換熱器，以水為熱媒的加熱系統(tǒng)，取代了原油加熱爐，解決了原油加熱爐易結(jié)焦的問題，安全高效節(jié)能。

（11）燃油箱安裝了阻火器及呼吸法，卸油口采取防靜電設(shè)計。燃油箱安裝頂裝液位計，方便計量和管理。

（12）留三站設(shè)計加藥裝置對外輸原油加藥，降低了原油黏度，減小了外輸壓力。

（13）留三站外輸泵安裝了變頻器，節(jié)能高效。

5 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益分析

5.1 地面建設(shè)投資

工程概算總投資：1 068.48萬元?？⒐Q算總投資：1 011.21萬元。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）停運(yùn)外輸加熱爐4臺，年節(jié)省燃料油：0.3×4×365＝438 t，燃料油價格按3 717元/t計，年節(jié)省費(fèi)用：438×3 717＝162.804 6（萬元）。

（2）停運(yùn)外輸加熱爐4臺，停運(yùn)污油泵2臺，停運(yùn)路27－3計熱水增壓泵1臺，年節(jié)約用電475 200 kW·h，電費(fèi)價格按0.58元/kW·h計算，年節(jié)省費(fèi)用：17×24×365×0.58＝86.373 6萬元。

（3）減少崗位工人8人，1人年費(fèi)用：30 000元，年節(jié)省費(fèi)用：8×30 000＝24.000萬元。

（4）燃油泵，20 m3回水罐利舊，節(jié)省工程投資9萬元。

（5）車庫利用舊污油泵房改建，庫房利用舊燃油泵房改建，節(jié)省工程投資6萬元。

（6）停運(yùn)留一聯(lián)至路27站清水管線年節(jié)約運(yùn)行維修費(fèi)2萬元。

（7）采用高效節(jié)能真空加熱爐及高性能燃燒器，爐效由50%提高至80%，節(jié)省燃油，年節(jié)省燃料油40 t，燃料油價格按3 717元/t計，年節(jié)省費(fèi)用：40×3 717＝14.868 0萬元。

（8）將舊18 m3燃油箱減小為9 m3燃油箱，年節(jié)省油氣損耗5萬元。

（9）采用板式換熱器，取代了原油加熱爐，節(jié)省設(shè)備費(fèi)40萬元。

（10）留三站熱水爐利舊1臺，節(jié)省投資50萬元。

共實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益：162.804 6＋86.373 6＋24＋9＋6＋2＋14.868 0＋5＋40＋50＝400.046 2 萬元。

5.3 社會效益

（1）優(yōu)化簡化流程，方便操作，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，安全生產(chǎn)。

（2）合理利用其他油田設(shè)施及流程，節(jié)約改造費(fèi)用，減少油氣揮發(fā)及原油消耗，有利于環(huán)境保護(hù)。

（3）老油田地面工藝系統(tǒng)重新優(yōu)化，減少了浪費(fèi)，地面工藝系統(tǒng)調(diào)整改造，改善了整個油田的運(yùn)行環(huán)境，減少了熱能、電能損失。有助于油田精細(xì)管理，提高油田管理水平。

（4）調(diào)整改造后，減小了管理幅度。

（5）減少了設(shè)備、房屋、材料的維修、更換、運(yùn)行費(fèi)用，減少了崗位操作人員，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。

（6）調(diào)整改造后，消除了安全隱患。

5.4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

設(shè)計中通過優(yōu)化工藝流程及參數(shù)，采用高效、節(jié)能設(shè)備等措施，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的，各類消耗指標(biāo)與同類工程相比，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

1 苗承武、江士昂.油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，1995

2 《石油天然氣工程初步設(shè)計內(nèi)容規(guī)范》（SY/T 0082.1－2006）

3 《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》（GB50350－2005）

4 《石油天然氣工程設(shè)計放火規(guī)范》（GB50183－2004）