小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在大慶油田采油七廠的應(yīng)用研究

張秀俠 （大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在大慶油田采油七廠的應(yīng)用研究

張秀俠 （大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）

夏季對(duì)葡萄花油田老區(qū)的雙管摻水流程和外圍環(huán)狀流程采取降低摻水溫度及摻水量的措施，以及葡北地區(qū)系統(tǒng)調(diào)整中單管冷輸集油方式的應(yīng)用，大大降低了伴生氣的耗量，產(chǎn)氣量大于耗氣量；由于沒有下游用戶，富余氣得不到有效應(yīng)用。為防止系統(tǒng)憋壓，減少對(duì)原油產(chǎn)量的影響，在中轉(zhuǎn)站對(duì)多余的天然氣進(jìn)行放空處理，浪費(fèi)了大量的能源。針對(duì)這一問題，通過研究投用小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組需要的條件，調(diào)查站庫(kù)富余伴生氣的產(chǎn)量，來(lái)合理確定小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的規(guī)模，進(jìn)而確定該機(jī)組可帶動(dòng)哪些用電負(fù)荷。經(jīng)這一系列的調(diào)研，確定應(yīng)用小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的可行性，找出了有效利用伴生氣的途徑。

燃?xì)獍l(fā)電；可行性；伴生氣；利用

引言

小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)[1]組主要是燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，在燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)內(nèi)，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行做功。各汽缸按一定順序依次做功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無(wú)刷同步交流發(fā)電機(jī)與燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用”電磁感應(yīng)”原理[2]，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。

◇主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

◇載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。

◇切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。

◇交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過引出線，即可提供交流電源。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)功率比較?。ㄒ话愣夹∮?00kW），額定電壓為400 V，頻率50 Hz，接線方式為三相四線制。主要用在小型的分布式電站，它是取代燃油、燃煤機(jī)組的新型綠色環(huán)保動(dòng)力。

小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行的技術(shù)要求主要有以下幾個(gè)方面：

◇天然氣獲得的可靠性；

◇天然氣供應(yīng)的安全性；

◇機(jī)組投產(chǎn)的技術(shù)支持。

1 應(yīng)用技術(shù)要求分析

1.1天然氣獲得的可靠性

1）伴生氣源。夏季對(duì)老區(qū)雙管摻水流程和外圍單管環(huán)狀集油摻水流程采取降低摻水溫度及摻水量的措施，以及葡北地區(qū)系統(tǒng)調(diào)整中單管冷輸集油方式的應(yīng)用，大大降低了伴生氣的耗量，產(chǎn)氣量大于耗氣量，富余氣量明顯增多（表1）。

2）氣井氣源。2007年，根據(jù)開發(fā)對(duì)葡萄花及敖包塔油田黑帝廟層運(yùn)用地震資料處理，預(yù)測(cè)此區(qū)塊天然氣儲(chǔ)量為40×108m3，優(yōu)選葡194-16井、葡196-18井現(xiàn)場(chǎng)試氣，獲得產(chǎn)氣量為5×104m3/d的工業(yè)氣流。黑帝廟層淺層氣區(qū)域已建葡196-18、葡198-18氣井井場(chǎng)2座及多井集氣間1座（能力為10×104m3），日產(chǎn)氣8×104m3。2009年，將鉆井2口葡189-14、葡205-20，采油七廠黑帝廟淺層氣初步具備日供氣12×104m3的能力且供氣能力呈上升的趨勢(shì)發(fā)展。氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè)見表2。

表1 采油七廠2008—2017年夏季伴生氣富余氣量預(yù)測(cè) 104m3/d

表2 氣井產(chǎn)量預(yù)測(cè) 104m3/d

表3 全廠總產(chǎn)量預(yù)測(cè) 104m3/d

3）總氣量統(tǒng)計(jì)。由表3可知，七廠存在大量的富余伴生氣及淺層氣，部分中轉(zhuǎn)站剩余氣量大，在中轉(zhuǎn)站投用小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，可以擁有穩(wěn)定的氣源，不足時(shí)可由氣井氣補(bǔ)給。

1.2 天然氣供應(yīng)的安全性

采油七廠自產(chǎn)原油伴生氣，集氣系統(tǒng)采用中轉(zhuǎn)站油氣分離，自壓集氣至聯(lián)合站。截至2008年底，全油田已建葡二聯(lián)、葡三聯(lián)增壓集氣站2座，設(shè)計(jì)集氣能力6.2×104m3/d，配套建成集氣管線119.17 km，返輸氣管線51.83 km（表4）。天然氣全部為管道密閉輸送，安全性良好。

1.3 機(jī)組投產(chǎn)的技術(shù)支持

目前，國(guó)內(nèi)外擁有大量生產(chǎn)小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的廠家，天然氣發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為一種成熟技術(shù)。廠家在設(shè)備安裝、投產(chǎn)調(diào)試、人員培訓(xùn)及后期設(shè)備維護(hù)方面，能提供很好的技術(shù)支持。

2 模擬投產(chǎn)運(yùn)行

以葡北9#中轉(zhuǎn)站為例進(jìn)行模擬投產(chǎn)運(yùn)行。

2.1 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的規(guī)模

葡北9#中轉(zhuǎn)站目前產(chǎn)氣量為0.5×104m3/d，耗氣量為0.1×104m3/d，剩余氣量為0.4×104m3/d。1臺(tái)400 kW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組耗氣量約為0.32×104m3/d，考慮其燃?xì)庑蕿?0%，耗氣量約為0.4×104m3/d，所以站內(nèi)新建1臺(tái)400 kW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組為宜。

表4 采油七廠增壓集氣站能力

2.2發(fā)電量預(yù)測(cè)

葡北9#中轉(zhuǎn)站降溫集輸時(shí)間按6個(gè)月計(jì)算，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)率按90%計(jì)算，燃?xì)鈫魏陌?.33 m3/kWh計(jì)算，發(fā)電量為0.864×104kWh/d，降溫集輸期間發(fā)電量為155.52×104kWh。

2.3接線方式

由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組額定電壓為400 V，頻率50 Hz，接線方式為三相四線制，可以直接將出線與站內(nèi)配電盤相接，帶動(dòng)站內(nèi)用電設(shè)備。

3 效益分析

3.1經(jīng)濟(jì)效益

1）建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)海拉爾油田應(yīng)用400 kW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用得知，葡北9#站燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組建設(shè)投資約180萬(wàn)元，年運(yùn)行費(fèi)用約30萬(wàn)元。

2）經(jīng)濟(jì)效益。降溫集輸期間發(fā)電量為155.52×104kWh。按電價(jià)0.5元/kWh，則年收入為77.76萬(wàn)元，年總收益為47.76萬(wàn)元，投資回收期為3.77年。如果通過補(bǔ)氣全年運(yùn)行，則投資回收期為1.6年。

3.2社會(huì)效益

利用天然氣發(fā)電對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有極大的優(yōu)越性，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

◇占地面積小，一般可為燃煤電廠的54%；

◇耗水量小，一般僅為燃煤電廠的1/3；

◇不需要為環(huán)保而追加新的投資；

◇不會(huì)造成因施工廢水、棄碴排放、料廠占地、森林植被受淹及移民等引發(fā)的環(huán)境問題；

◇同火電廠相比，污染物的排放量低；

◇天然氣有轉(zhuǎn)換效率高，環(huán)境代價(jià)低，投資省和建設(shè)周期短等優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

天然氣發(fā)電機(jī)組擁有啟動(dòng)快，啟動(dòng)成功率高，既可帶基荷又可用于調(diào)峰，且宜于接近負(fù)荷中心，充分利用各種天然氣作為燃料，運(yùn)行安全方便，成本效益高，排放污染低等優(yōu)點(diǎn)；采油七廠部分中轉(zhuǎn)站富余氣量大，有良好穩(wěn)定的氣源；加之預(yù)測(cè)投產(chǎn)后經(jīng)濟(jì)效益非常可觀，投資回收期短，可以確定在七廠投用小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是可行的。

[1]袁春.微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：155-252.

[2]馬紅奎.電磁感應(yīng)定律的表述[J].硅谷，2010（23）：9.

（編輯 李珊梅）

為百萬(wàn)戶居民供燃?xì)?/p>

中石化天然氣榆濟(jì)管道公司河南管理處擔(dān)負(fù)著河南、山東、河北3省數(shù)百萬(wàn)戶城鎮(zhèn)居民和數(shù)十家企業(yè)天然氣保供任務(wù)。今年春節(jié)期間，天氣比往年冷，供氣量增大，輸氣設(shè)備與天然氣管道高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，易發(fā)生突發(fā)事故，該處領(lǐng)導(dǎo)實(shí)行崗位蹲點(diǎn)，嚴(yán)格安全操作，加大巡檢力度，使得燃?xì)獍踩椒€(wěn)地進(jìn)入到了千家萬(wàn)戶。圖為2月6日，河南清豐輸氣站員工在為用戶外輸天然氣。

胡慶明 攝影報(bào)道

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.010

2015-12-28

張秀俠，工程師,2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（石油工程專業(yè)）,從事油田地面工程管理工作，E-mail：zhangxiuxia@petrochina. com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163000。