提高雙河油田站場集輸系統(tǒng)效率的措施

王瑞杰 趙冬輝 王軍華 劉恒瑞 王瑞紅

提高雙河油田站場集輸系統(tǒng)效率的措施

王瑞杰1 趙冬輝1 王軍華1 劉恒瑞2 王瑞紅3

1河南油田分公司采油一廠 2河南油田分公司采油二廠 3河南油田五一社區(qū)

河南雙河油田為提高集輸系統(tǒng)效率，采取如下措施：應用了新型高效真空變加熱爐，運用高效三相分離器，應用了油罐氣微壓自控回收裝置、變頻控制技術等。實施上述措施后，原油穩(wěn)定率與原油密閉處理率提高到97.26%，密閉集輸減少原油蒸發(fā)損耗1 045.3 t/a；同時保證了雙河油田含聚原油、污水的達標處理；站內(nèi)集輸系統(tǒng)效率提高到59.48%，優(yōu)于集團公司五星級站庫標準。

雙河油田；集輸系統(tǒng)；工藝參數(shù)；泵效；效率；標準

1 現(xiàn)狀與問題

河南雙河油田目前現(xiàn)狀與存在的問題為：①各站的能耗以熱耗為主，占總能量消耗的90%以上；②計量站到接轉(zhuǎn)站、接轉(zhuǎn)站到聯(lián)合站間管線的管效較高，均在90%以上，這是因為這些管線的液量大，管線的熱損失少，使得管效較高；③油井管線的管效要低一些，而且差別較大，最高的可達97%以上，而最低為66%，80%的井口管效達85%以上，管效低的原因是輸送液量較?。ㄒ毫吭?0 t/d以下），液量小、流速低，致使液體在管內(nèi)停留時間較長進而使熱能損失較大；④集油管線采用的流程不同對管效的大小影響不大，但對能耗及站效影響較大；⑤提高集油管線的保溫效果可提高管效；⑥對于已建系統(tǒng)，管效主要受輸送介質(zhì)及其運行參數(shù)的影響，因此提高管效的空間不大，通過更換管線來提高效率不可行。

高含水油田的計量站及接轉(zhuǎn)站進站液量溫升較小，有的甚至不加熱，因此站效提高的潛力也不大；對于小斷塊及稠油油田主要潛力是提高站熱能利用率。聯(lián)合站是油氣處理的中心，也是系統(tǒng)熱力負荷及電力負荷消耗比較集中的地方，對各類油田提高效率的潛力較大，因此，聯(lián)合站是配套技術應用研究及技術改造的重點。提高站場效率應圍繞以下幾方面開展工作：一是提高加熱爐的效率；二是降低站內(nèi)加熱負荷；三是降低站內(nèi)的熱損失；四是提高提升泵的效率及減少節(jié)流調(diào)節(jié)損耗。

2 方法與措施

（1）新型高效加熱爐的應用。雙河油田多為臥式爐，在外輸油管線輸油站有少量立式爐。該油田新建的加熱爐效率已達80%以上，但多數(shù)爐子因應用時間較長，運行效率較低（70%左右），存在提高運行效率的潛力。提高加熱爐效率的措施包括：改進燃燒過程及系統(tǒng)裝置，選用新型節(jié)能火嘴；降低排煙溫度或回收部分排煙熱量都是提高加熱爐效率的有效措施；合理選用燃料及改善傳熱過程；選用新型高效加熱爐，即真空加熱爐、分體相變加熱裝置或常壓高效節(jié)能水套加熱爐。

（2）提高輸油泵機組效率。就其定義來說，即為輸油必需的動力消耗與輸入總動能之比。油泵輸入動力的大小與泵的排量、揚程和密度成正比，和泵與電機的效率成反比。輸油泵的效率受多方面的影響：一是受其本身結(jié)構(gòu)與制造工藝的影響，結(jié)構(gòu)合理、工藝先進則效率高；二是受排量大小的影響，排量大的泵效率高；三是受本身所輸送流體黏度的影響，不同類型的泵適用于不同的黏度，如容積性泵適用于黏度較大的油品；離心泵適用于黏度小的原油（200厘沱以下），KY型泵輸送液體的黏度可到1 000厘沱，但離心泵的效率隨著黏度的增大而減小。提高泵系統(tǒng)效率的措施包括選擇高效的輸油泵。變頻調(diào)速具有成本低、功能多樣化，調(diào)速方便等優(yōu)點，并且它是通過直接改變電動機的輸入頻率而改變電機的轉(zhuǎn)速從而達到調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的目的。輸油系統(tǒng)所采用的變頻調(diào)速技術是通過調(diào)節(jié)電機的頻率而改變電機的轉(zhuǎn)速及輸油泵的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)輸油泵的流量及揚程。變頻調(diào)速裝置的輸入信號一般有緩沖罐或儲油罐的液位，泵進出口的壓力等。根據(jù)輸入信號，變頻調(diào)速裝置隨時調(diào)整輸出頻率，動態(tài)調(diào)節(jié)外輸泵的轉(zhuǎn)速，改變外輸排量，維持液位或壓力穩(wěn)定在設定位置上，保證外輸泵在最佳工況區(qū)域運行，避免無效損耗，節(jié)省電能。采用變頻調(diào)速后，調(diào)節(jié)的揚程范圍越大，節(jié)能效果越明顯。但具體實施應根據(jù)泵的額定參數(shù)、生產(chǎn)實際運行參數(shù)及變頻調(diào)速的價格進行計算比較。據(jù)有關資料介紹，使用變頻調(diào)速裝置代替閥門調(diào)節(jié)，平均節(jié)電率最高可達58%。以中原油田外輸泵采用變頻調(diào)速為例，由測試結(jié)果可知，在常用工況（排量為120 m3/d左右）下，系統(tǒng)運行效率由28.4%升至40.6%，集輸單耗降低了0.227 kW·h/t，節(jié)電率達31.8%。提高泵效率的其他措施還有：根據(jù)油品性質(zhì)選擇合適類型的泵；排量大而臺數(shù)少有利于提高泵效。對新建油田，應盡量選用高效離心泵，使大排量離心泵泵效不低于70%，小型輸油泵泵效不低于60%；對稠油油田應采用容積式泵，如雙螺桿泵。盡量在油水泵上使用各種調(diào)速技術，降低泵輸原油黏度可提高泵效。對已建油田，及時調(diào)整、更換泵型，避免余量過大。在采取改造措施時，先進行經(jīng)濟效益分析，當運行參數(shù)與泵的額定參數(shù)相差較大且泵效較低時應進行泵的更換改造；而泵的運行時間較短，泵額定效率較高時可通過采用變頻調(diào)速裝置來實施調(diào)節(jié)，以降低電能損耗。

（3）應用高效三相分離器。該設備結(jié)構(gòu)緊湊、處理能力大，脫水一次性處理、分離效果好，有效利用率高、自動化程度高、投資省。設備達到的指標：脫水率>90%，出口原油含水率＜0.5%，出口污水含油量＜1000 mg/L。該設備的技術特點：旋流式的入口設備；分離器油水進口采用分布管形式；油水界面控制技術（采用射頻導納油水界面檢測儀）；在分離器的后端設有由溢流板組成的溢流槽；分別在油、水室出口增設了防渦流裝置；在分離器的后部氣出口分離包內(nèi)設除霧器；油層加熱技術（只加熱油層不加熱水層，以保證乳狀液的有效加熱，這樣可節(jié)約大量熱能）；分離器沉降段前部設整流板組，一方面起到使流場穩(wěn)定的作用，另一方面起到除砂的目的；分離器沉降段設波紋板組，把小油滴聚結(jié)成大油滴，加快油水的分離速度，提高分離器的分離效果；分離器的沉降段后部水層中設斜板板組，應用淺池原理，將污水中的油滴除去，提高分離器對污水的處理效果。

（4）高效破乳劑研制及篩選。原油化學破乳劑不僅是保障原油含水指標，提高脫水效果的重要基礎，而且也是降低原油處理成本和能耗的重要保證之一。目前國內(nèi)外普遍使用的原油破乳劑從結(jié)構(gòu)上看多為聚醚型破乳劑，只是起始劑有所差別。

（5）工藝流程和參數(shù)的優(yōu)化。對脫水工藝流程進行優(yōu)化。原油沉降脫水是根據(jù)油水的比重差來進行：原油性質(zhì)好、密度小，則需沉降時間短、溫度低，所以流程短、耗能低。而重質(zhì)原油密度大，沉降時間長、溫度高，耗能則比較高。一般地，輕質(zhì)原油多采用壓力沉降脫水工藝，而重質(zhì)原油多采用大罐沉降脫水工藝。壓力密閉脫水工藝特點：節(jié)省電能，提高了運行可靠性。大罐密閉沉降脫水處理工藝特點：流程更趨簡單、安全可靠。優(yōu)化控制的參數(shù)主要包括預分水器內(nèi)的油水界面高度、油氣分離器的操作壓力、加藥量及濃度、沉降罐的沉降時間、電脫水器的脫水溫度、電脫水器內(nèi)的油水界面高度、外輸壓力。加熱爐運行溫度可根據(jù)季節(jié)、原油性質(zhì)進行調(diào)整，運行費用可降低5%～10%。

（6）研究應用全密閉集輸技術。采用全密閉集輸流程是降低油氣損耗的主要措施，其主要技術有油罐氣微壓自控回收裝置、變頻控制技術等。據(jù)調(diào)查，中間接轉(zhuǎn)站的油氣損耗為0.4%～0.6%，聯(lián)合站沉降罐開口損耗約0.2%。綜合密閉率為62%，油氣損耗率為0.5%左右。原油的損耗主要分為三大部分：油田氣帶油損耗，井、站、庫呼出氣體帶油損耗和污水含油損耗。油田氣帶油損耗采用伴生氣凈化處理的方法，回收伴生氣內(nèi)的油。井、站、庫呼出氣體帶油損耗可采用回收原油儲罐（包括原油沉降罐）的大小呼吸出的氣體方法，回收污水中的原油減少污水含油損耗。

3 結(jié)語

（1）河南雙河油田通過應用新型高效真空相變加熱爐、優(yōu)化溫度與壓力等運行工藝參數(shù)、匹配合適功率輸油泵、輸油管線添加降凝劑降低輸油溫度等措施降低了集輸能耗。

（2）運用高效三相分離器及多功能高效FY破乳凈水劑等技術提高了原油與污水處理效果。

（3）實現(xiàn)原油的全密閉輸送，合理優(yōu)化原油穩(wěn)定大修時間，提高了原油穩(wěn)定率。

實施上述措施后，原油穩(wěn)定率與原油密閉處理率提高到97.26%（優(yōu)于集團公司五星級站庫95%的標準），密閉集輸減少原油蒸發(fā)損耗1 045.3 t/a；同時保證了雙河油田含聚原油、污水的達標處理；站內(nèi)集輸系統(tǒng)效率提高到59.48%，優(yōu)于集團公司五星級站庫標準。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.036