集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗措施探索與實(shí)踐

劉偉+萬洪波+耿鵬鵬+李國強(qiáng)+謝雪瑩

摘要：油田地面工程約占油氣田開發(fā)總投資的30%～40%，占?xì)馓锿顿Y的60%～70%。其核心是油氣集輸系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著油氣計(jì)量、收集、分離、凈化處理、儲(chǔ)存、以及外輸?shù)闹厝?，同時(shí)也消耗著大量的能量，是油田生產(chǎn)中的主要耗能環(huán)節(jié)之一。本文通過對油氣集輸系統(tǒng)能耗影響因素及存在主要問題分析，提出了變頻器節(jié)能降耗，利用單管循環(huán)流程優(yōu)化節(jié)能，密閉集輸流程改造降低油氣損耗等措施，并分析了在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：集輸系統(tǒng)；能耗因素；脫水；穩(wěn)定；儲(chǔ)運(yùn)；變頻調(diào)速；節(jié)能降耗

油田地面工程包括油氣集輸與油氣礦場加工（以下簡稱油氣集輸）、油田采出水處理、供排水、注水、供電等系統(tǒng)。地面工程約占油氣田開發(fā)總投資的30%～40%，占?xì)馓锿顿Y的60%～70%。其核心是油氣集輸系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著油氣計(jì)量、收集、分離、凈化處理、儲(chǔ)存、以及外輸?shù)闹厝危瑫r(shí)也消耗著大量的能量，是油田生產(chǎn)中的主要耗能環(huán)節(jié)之一。油氣集輸系統(tǒng)指油氣生產(chǎn)過程中原油及天然氣的收集、處理和輸送。

1油氣集輸系統(tǒng)能耗構(gòu)成

油氣集輸系統(tǒng)分為集輸、脫水、穩(wěn)定和儲(chǔ)運(yùn)4個(gè)過程，根據(jù)目前集輸生產(chǎn)的能耗統(tǒng)計(jì)分析，這4個(gè)過程中集輸能耗約占集輸總能耗的60%-80%，因此，降低集輸過程能耗是集輸系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。

2油氣集輸系統(tǒng)能耗影響因素

通過對構(gòu)成生產(chǎn)各項(xiàng)能耗的分析，可以看出與集輸過程能耗相關(guān)的因素是多方面的，必須從系統(tǒng)平衡考慮，節(jié)能才有意義。

2.1集輸系統(tǒng)效率低下

在集輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，為保證機(jī)組的可靠啟動(dòng)，配用的電動(dòng)機(jī)比泵要求的軸功率大得多，考慮油田發(fā)展變化，設(shè)計(jì)時(shí)都留有余量，運(yùn)行時(shí)有負(fù)載率低的現(xiàn)象。使泵、管特性無法與生產(chǎn)現(xiàn)狀合理匹配，這是影響集輸系統(tǒng)效率主要因素。集輸系統(tǒng)效率主要由電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率、泵運(yùn)行效率和管網(wǎng)運(yùn)行效率三部分組成。

2.2工藝流程不合理

根據(jù)傳熱學(xué)基本原理，管道的散熱損失與管道長度、管道熱媒溫度、總熱阻等因素有關(guān)。

在油氣集輸過程中，油井至計(jì)量間的管線長度累加起來遠(yuǎn)大于計(jì)量間至中轉(zhuǎn)站的長度。傳統(tǒng)的油井至計(jì)量間至中轉(zhuǎn)站原油集輸方式，造成熱損失多，如何減少油井至計(jì)量間散熱損失，是集輸過程節(jié)能的主要環(huán)節(jié)。降低集輸管道熱傳媒溫度值，可以減少熱損失，管道熱傳媒溫度與油井的輸油溫度有關(guān)。總熱阻與管道直徑、管道的埋深及保溫有關(guān)。

3油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗實(shí)踐

3.1應(yīng)用變頻調(diào)速器降低輸油泵耗電

在輸油過程中，輸油泵的額定排量往往大于實(shí)際需要排量，現(xiàn)大馬拉小車現(xiàn)象。一方面，如果完全采用閥門調(diào)節(jié)輸油量，一旦油量變化較快，輸油閥門調(diào)節(jié)頻繁，增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度且所需人員也較多。若閥門調(diào)節(jié)不當(dāng)，易造成被抽干或冒罐現(xiàn)象。泵出現(xiàn)干抽燒損，冒罐則造成原油白白浪費(fèi)。另一方面，為保證輸出油量的恒定，需要保證管壓恒定，閥門的開度直接影響到管壓，太大太小都不行。

3.2離心泵變頻調(diào)速節(jié)能原理。離心泵變頻調(diào)速是通過變頻器的頻率來控制輸油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到改變泵的排量目的：變頻器頻率增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，泵排量上升；變頻器頻率減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，泵排量下降。

離心泵的相似定律： Q/Q1=n/n1 N/N1=（n/n1）3

式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的轉(zhuǎn)速。在使用變頻調(diào)速裝置后，流量調(diào)節(jié)時(shí)泵出口閥門處于全開狀態(tài)，使原來消耗在閥門上的泵管壓差消除了，以降低輸油泵電機(jī)運(yùn)行電流，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4 應(yīng)用效果

油田某接轉(zhuǎn)站外輸油泵，通過更換安裝變頻控制柜，系統(tǒng)設(shè)置工頻、變頻切換功能。一旦變頻出現(xiàn)出現(xiàn)故障，手動(dòng)切換到工頻檔，在變頻維修期間可以保證輸油泵的運(yùn)行，滿足生產(chǎn)需要。使用變頻后，電動(dòng)機(jī)的工作電流，由70安降為40安年節(jié)電10.8萬kwh，收到了明顯的效果。

4.1改變泵的葉輪直徑節(jié)能。在輸油過程中，油量變化頻繁，造成管壓與泵壓不匹配，出口閥門大量節(jié)流，浪費(fèi)電能，通過切削葉輪或更換大小不同的葉輪，達(dá)到管壓與泵壓相匹配，降低能耗。葉輪直徑（D）不宜切削過多，否則影響泵效。

4.2單管循環(huán)集輸流程應(yīng)用。單管循環(huán)流程就是計(jì)量間（或分水器）摻水到達(dá)第一口油井后，與單井產(chǎn)液混合，然后流向下一口井，接著與下一口井產(chǎn)液混合。依次類推，最后回到計(jì)量間（或分水器），單井的摻液，以串聯(lián)方式連接于環(huán)上。該工藝采用單井不加熱，減少天然氣消耗。該流程與傳統(tǒng)流程相比，使用管線短，管網(wǎng)散熱少。

4.3密閉流程改造降低油氣損耗。減少儲(chǔ)罐的油氣損耗，首先應(yīng)杜絕油氣漏損，檢查閘門是否關(guān)嚴(yán)，焊縫是否漏氣，罐頂量油孔在量完油時(shí)要及時(shí)蓋好，油罐保溫層要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸損耗。采用密閉集輸工藝是降低損耗的根本措施。在可能的條件下，采用密閉緩沖罐，代替常壓儲(chǔ)罐。用壓縮機(jī)自動(dòng)從常壓油罐抽氣，并將抽出的氣體送到輕油回收裝置進(jìn)行處理，降低損耗。收集呼出的油品蒸氣，回收損耗油品。經(jīng)常檢查維護(hù)好呼吸閥，保證儲(chǔ)罐的承壓能力，降低呼吸損耗。在固定油罐上應(yīng)用呼吸閥擋板，可減少蒸發(fā)損耗20-30%。

參考文獻(xiàn)：

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