聚合物配制站節(jié)能降耗的有效措施探討

戰(zhàn)薪嶸（大慶油田第一采油廠試驗(yàn)大隊(duì)，黑龍江大慶163000）

0 引言

在油田生產(chǎn)過程中，聚合物配制站的節(jié)能降耗一直是企業(yè)成本控制的重要環(huán)節(jié)。目前，油田企業(yè)聚合物配制站普遍存在能耗較高的問題，需要認(rèn)真分析引起能耗升高問題的深層原因，優(yōu)化管理?xiàng)l件和技術(shù)途徑，將聚合物配制站能耗水平控制在技術(shù)控制指標(biāo)內(nèi)，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 聚合物配制站的生產(chǎn)工藝

油田企業(yè)聚合物驅(qū)替石油是一個(gè)復(fù)雜的過程，在整個(gè)環(huán)節(jié)中必須保持連續(xù)性，不能中斷。如果受到外界因素干擾而中斷，會(huì)嚴(yán)重影響聚合物母液濃粘度，降低聚合物驅(qū)油能力和效果。在實(shí)際工作中，需要提前配制和輸送聚合物母液。

聚合物母液的配置工藝，包括供水供料、分散轉(zhuǎn)輸、熟化儲(chǔ)存、外輸四個(gè)環(huán)節(jié)，需要采用自動(dòng)化控制模式，確保各個(gè)環(huán)節(jié)之間緊密配合，不會(huì)發(fā)生中斷。以聚合物分散流程為例，這一過程需要將干粉狀的聚合物嚴(yán)格按照要求比例與水均勻混合，確保聚合物充分潤濕，這需要使用由干粉供料單元、上水單元、風(fēng)力輸送單元等構(gòu)成的分散裝置，為了確保配比精度，需要使用變頻器調(diào)控螺桿下料器的電機(jī)速度，通過螺桿下料器將干粉均勻散落加入漏斗中，借助鼓風(fēng)機(jī)吹送壓縮空氣在噴嘴處形成負(fù)壓，通過風(fēng)力輸送管道將干粉送至水粉混合器，干粉與水混合后在溶解罐內(nèi)攪拌均勻，再被轉(zhuǎn)輸螺桿泵輸送到熟化罐熟化。

2 聚合物配制站的能耗控制情況

聚合物配制站的能耗控制覆蓋整個(gè)工藝流程，尤其在聚合物配制、熟化、運(yùn)輸?shù)戎攸c(diǎn)環(huán)節(jié)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，聚合物配制站單耗過高的現(xiàn)象較為常見，究其原因，主要在于熟化罐配制體積不足、熟化時(shí)間較長等，由于生產(chǎn)工藝不夠科學(xué)合理，導(dǎo)致各種能源的消耗大大增加。

2.1 熟化罐配制有效體積不足

聚合物配制站的熟化罐配制有效體積直接影響生產(chǎn)效率，如果熟化罐配制有效體積不足，就需要用更多的生產(chǎn)時(shí)間，這會(huì)使攪拌器等設(shè)備長期維持較高的負(fù)荷狀態(tài)，增加能耗。在相同工作量的條件下，單罐的有效配制體積越小，需要配制的罐數(shù)越多，整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間就越長，必然會(huì)增加總體的能耗。熟化罐液位值會(huì)影響熟化罐的實(shí)際容量，如何合理設(shè)置熟化罐的高低液位值，會(huì)直接影響能耗水平。

2.2 熟化時(shí)間較長

聚合物溶液熟化處理需要一定的時(shí)間，而熟化周期的長短會(huì)在很大程度上影響能耗水平。目前，油田企業(yè)聚合物配制工藝中普遍采用3h的聚合物溶液熟化時(shí)間，這雖然符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但未能在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)具體情況適當(dāng)調(diào)整，必然會(huì)導(dǎo)致能耗的增加和資源的浪費(fèi)。國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求3500萬分子量干粉需要3h的熟化時(shí)間，然而企業(yè)生產(chǎn)過程中可能會(huì)進(jìn)行2500萬分子量的聚合物配制，卻依然采用3h的熟化時(shí)間。當(dāng)聚合物溶液配制量越少，真正需要的熟化時(shí)間也會(huì)降低，如果統(tǒng)一采用3h的熟化時(shí)間必然會(huì)增加能源的消耗量。

2.3 其他工藝參數(shù)不合理

除了熟化罐有效體積、熟化時(shí)間等工藝參數(shù)的設(shè)置問題之外，很多工藝參數(shù)如果設(shè)置不合理都會(huì)在一定程度上增加能耗。

例如傳料裝置電動(dòng)機(jī)的切換頻率設(shè)置，頻率過快會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的損耗，勢必增加企業(yè)的設(shè)備維修成本，而自動(dòng)切換時(shí)間過長又無法滿足生產(chǎn)工藝要求。再如，外輸泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)的多少也會(huì)影響能耗水平，如果采用單泵單站的外輸模式，外輸泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)過多會(huì)導(dǎo)致能耗水平較高，且外輸泵間歇啟停增加維修成本，外輸泵運(yùn)行頻率設(shè)置不合理也會(huì)增加能耗和維修成本。

由此可見，聚合物配制站的生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，能耗影響因素眾多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)設(shè)置不合理，或是設(shè)備故障，都會(huì)導(dǎo)致能源消耗的增加和浪費(fèi)，甚至危害設(shè)備性能，增加運(yùn)營維護(hù)成本。此外，還需要考慮生產(chǎn)環(huán)境問題，聚合物配制過程產(chǎn)生的粉塵會(huì)對(duì)員工身體健康造成危害，也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來不良影響，需要企業(yè)采取積極的保護(hù)措施，在節(jié)能降耗的同時(shí)保護(hù)環(huán)境，確保員工身體健康。

3 聚合物配制站的節(jié)能降耗措施

針對(duì)上文中提出的問題，下文將結(jié)合本單位的實(shí)際情況，介紹大慶油田所采取的有效節(jié)能降耗措施，供同行單位參考借鑒。

3.1 熟化罐配制體積優(yōu)化

為了降低熟化罐環(huán)節(jié)的能耗水平，需要優(yōu)化熟化罐的有效體積配置，合理設(shè)置熟化罐的液位高度關(guān)系。經(jīng)過試驗(yàn)，將熟化罐高液位設(shè)定從原本的5m 提高到5.2m，將低液位設(shè)定從原本的1.5m 降低到1～1.2m，可以使熟化罐的有效體積擴(kuò)充15%以上，有效體積的增加降低了因多次裝罐帶來的能耗增加問題。

在優(yōu)化熟化罐液位設(shè)置的過程中，不能片面為了追求更大的有效體積而隨意升高高液位設(shè)定和降低低液位設(shè)定，要結(jié)合外輸泵等運(yùn)行情況來適當(dāng)調(diào)整，判斷優(yōu)化設(shè)定的可行性，確保取得理想的優(yōu)化效果。

3.2 熟化時(shí)間調(diào)整

聚合物熟化處理時(shí)間需要考慮能源、成本、質(zhì)量等多方面因素關(guān)系，不能片面追求節(jié)能降耗而縮短熟化時(shí)間，影響聚合物溶液處理效果。因此，熟化時(shí)間的調(diào)整是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，需要各個(gè)方面的協(xié)同配合。

以2500萬分子的聚合物溶液熟化時(shí)間為對(duì)象，暫定熟化時(shí)間為2h。當(dāng)攪拌工序完成后，需要開放空閥門確保液體順利排出，回收母液，在排出0.3m罐高的母液后關(guān)閉空閥門，取樣化驗(yàn)熟化罐中的溶液粘度。再手動(dòng)啟動(dòng)攪拌器，0.5h 后回收母液，當(dāng)排出0.3m罐高的母液時(shí)再次取樣化驗(yàn)。

為了保證熟化時(shí)間調(diào)整科學(xué)合理，需要認(rèn)真做好取樣化驗(yàn)工作。可以采用多點(diǎn)多樣測試取平均值的方式，多組比較時(shí)要考慮不同組分、工藝的技術(shù)穩(wěn)定性，確保整體粘度達(dá)到熟化處理的要求，才能將熟化處理時(shí)間作為新的工藝標(biāo)準(zhǔn)，替代原有的固定3h熟化處理時(shí)間，降低熟化處理過程中的能源浪費(fèi)。

目前，根據(jù)聚合物相對(duì)分子質(zhì)量的不同，采取的母液熟化時(shí)間一般在1h到3h內(nèi)。本單位使用的聚合物干粉為中分子量聚丙烯酰胺，配制5000mg/L的聚合物母液。為了進(jìn)一步降低熟化過程中的能源消耗，通過實(shí)驗(yàn)，將聚合物干粉用清水配制成母液，分別用0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h和3h進(jìn)行熟化處理，測定不同樣品的粘度。結(jié)果表明，當(dāng)聚合物母液熟化處理時(shí)間約1 h時(shí)，聚合物粘度保持穩(wěn)定。因此，我們選擇1h作為新的工藝標(biāo)準(zhǔn)，既保證了聚合物熟化處理質(zhì)量，也降低了能源消耗。

3.3 其他節(jié)能降耗措施

針對(duì)外輸泵的臺(tái)數(shù)設(shè)置，我們選用多臺(tái)外輸泵同時(shí)運(yùn)行的方式，將聚合物母液輸送到總匯管，各站根據(jù)需求自行調(diào)節(jié)母液量，這種方式避免了單站單泵模式下泵的頻繁啟停問題，可以降低對(duì)設(shè)備的損害。

同時(shí)，我們對(duì)外輸泵加裝變頻調(diào)速器，將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行頻率控制在30 到40Hz，避免頻率過低達(dá)不到注入要求且易燒毀電動(dòng)機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，也避免了頻率過高能耗大幅增加的成本負(fù)擔(dān)。

3.4 聚合物配制站節(jié)能降耗效果評(píng)價(jià)

在采用上述措施后，可以取得一定的節(jié)能降耗效果。以優(yōu)化熟化罐有效體積為例，增加有效體積15%以上，可以降低能源消耗7%以上，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。調(diào)整熟化處理時(shí)間，從3h調(diào)整到1h，可以整體降低能源消耗量20%左右。通過優(yōu)化配制站運(yùn)行參數(shù)，不僅節(jié)約了電能，還能夠減少設(shè)備維修費(fèi)用，符合“建設(shè)和諧油田、綠色礦區(qū)”的要求。

4 結(jié)語

聚合物配制站生產(chǎn)過程十分復(fù)雜，需要各個(gè)環(huán)節(jié)多方面因素的共同配合。為了滿足節(jié)能降耗要求，需要我們不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝和運(yùn)行參數(shù)，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)運(yùn)營在科學(xué)合理的可控范圍內(nèi)，提高聚合物配制的質(zhì)量和效益。