喇嘛甸油田聚驅(qū)站庫采暖期節(jié)能措施探討

張鵬宇（大慶油田有限責(zé)任公司開發(fā)事業(yè)部）

大慶油田最冷月平均氣溫-18.5℃，極端最低氣溫-39.2℃。為保障油田正常生產(chǎn)，前線站庫必須進(jìn)行采暖，采暖期長達(dá)180天以上[1-2]。喇嘛甸油田聚驅(qū)站庫采暖伴熱能耗約占生產(chǎn)能耗的30%左右，進(jìn)一步挖掘潛力降低采暖期能耗，可以節(jié)約大量生產(chǎn)成本。

1 聚驅(qū)站庫采暖基本情況

1.1 采暖類型

目前聚合物驅(qū)已經(jīng)在喇嘛甸油田推廣應(yīng)用，聚合物配制站和注入站具有數(shù)量眾多，分布范圍廣的特點(diǎn)。這些站庫的采暖一般分為三種形式：自有鍋爐的水暖；由附近轉(zhuǎn)油站或聯(lián)合站的鍋爐帶動采暖；電采暖。

喇嘛甸油田的三采系統(tǒng)共有配制站、注入站、試驗(yàn)站等站庫69座，其中87%的站庫使用電采暖。按照使用電采暖設(shè)備不同還可以進(jìn)一步分為聚能加熱裝置采暖和電暖氣采暖兩種形式。

1.2 能耗現(xiàn)狀

喇嘛甸油田采用電采暖的聚合物配制站和注入站共有60座，其電能消耗主要為配制和注入兩大部分，配制夏季平均單耗為1.40kWh/m3，配制冬季平均單耗為4.41kWh/m3；注入夏季平均單耗為5.62kWh/m3，注入冬季平均單耗為9.32kWh/m3。注聚系統(tǒng)站庫總能耗的70%用于聚合物母液配制及注入，30%用于冬季采暖和伴熱保溫。因?yàn)殡姴膳碾娏空急容^大，喇嘛甸油田三采系統(tǒng)每年采暖耗電量高達(dá)1400×104kWh。

2 存在問題

喇嘛甸油田三采系統(tǒng)使用電采暖的站庫數(shù)量較多，電采暖設(shè)備功率大、數(shù)量多，每年冬季采暖能耗巨大。一個注聚周期為6~8年[3]，這些采暖設(shè)備長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，會有設(shè)備老化、熱效率下降、維護(hù)成本上升等情況。比較突出的問題表現(xiàn)為：

1）配制站共有136座熟化罐，熟化罐罐體及進(jìn)出口管線全部使用的是電熱帶保溫，總功率為2125kW。全年采暖期為6個月，如果全面啟動熟化罐電伴熱將產(chǎn)生大量能耗。

2）大部分配制站和注入站冬季采用聚能加熱采暖裝置進(jìn)行采暖，目前在用聚能加熱裝置23套，其總功率為3840kW。這些能耗巨大的電采暖設(shè)備如果按照其額定功率運(yùn)行，一個采暖期耗電預(yù)計(jì)將達(dá)到1210×104kWh。

3）聚合物注入站在注聚周期結(jié)束后，轉(zhuǎn)為后續(xù)水驅(qū)注入站。后續(xù)水驅(qū)站在夜間改為無人值守，所以夜間生活區(qū)、值班室不需要采暖，采暖面積大大縮小。如繼續(xù)利用原聚能加熱采暖設(shè)備，將造成額外的電能消耗。

3 節(jié)能措施及效果

針對上述采暖方面存在的問題，通過采取相應(yīng)的管理措施和采暖改造，實(shí)現(xiàn)在較小投入的基礎(chǔ)上，達(dá)到降低能耗的目的。

3.1 熟化罐電熱帶保溫控制

此項(xiàng)措施的原理是結(jié)合冬季生產(chǎn)的特點(diǎn)，根據(jù)天氣情況適時的啟停熟化罐電保溫。在能保證熟化罐連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，盡量縮短電伴熱系統(tǒng)啟動時間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。冬季氣溫較高時切停電熱帶保溫，只有當(dāng)氣溫達(dá)到-15℃時再啟動電保溫，依靠管線及罐體外部的保溫層就能夠防止母液凍堵；在某個熟化罐一天內(nèi)連續(xù)運(yùn)行4次以上的時候，就停運(yùn)罐體的保溫，由于母液在罐體內(nèi)停留的時要進(jìn)行熟化攪拌，可以防止發(fā)生凍堵。

對所有聚合物配制站的136座熟化罐全部實(shí)施保溫控制，全年可累計(jì)減少熟化罐電伴熱保溫啟動時間60天左右。每天同時在熟化罐數(shù)量28座次，每座熟化罐運(yùn)行12h，根據(jù)單個熟化罐伴熱平均功率15kW計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電40.2×104kWh。

3.2 聚能加熱采暖分時分區(qū)控制

通過在生產(chǎn)實(shí)踐中持續(xù)不斷地優(yōu)化聚能加熱裝置運(yùn)行參數(shù)，最終總結(jié)出一套行之有效的“三分、二控”管理法。

1）分區(qū)：生產(chǎn)區(qū)、值班室、生活區(qū)。

2）分溫：生產(chǎn)區(qū)溫度8~15℃，值班室、生活區(qū)的溫度18~24℃[4]。

3）分時：白天7:00~16:00出水溫度低于40℃，夜間17點(diǎn)至次日6點(diǎn)出水溫度低于55℃。

4）“二控”即控制采暖設(shè)備運(yùn)行功率和控制采暖設(shè)備啟動時間。

實(shí)施聚能加熱采暖分時分區(qū)控制后，平均每天減少啟動聚能加熱裝置約2h，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電約40×104kWh。

3.3 后續(xù)水驅(qū)采暖改造

喇嘛甸油田南中西一區(qū)4座注聚站使用4套聚能加熱裝置采暖，總功率達(dá)到880kW，2020年10月逐步停止注聚轉(zhuǎn)入后續(xù)水驅(qū)。后續(xù)水驅(qū)站所有注入井，均為高壓污水注入，且站內(nèi)夜間時段無人值守，采暖面積縮小。因?yàn)槔锏橛吞镂鬯芫W(wǎng)中的污水溫度為40℃左右，并且污水的礦化度較高[5]，所以后續(xù)水驅(qū)站內(nèi)單井閥組在泵房內(nèi)相當(dāng)于水暖，并且地面管線防凍堵能力很強(qiáng)，生產(chǎn)區(qū)電采暖能耗可以進(jìn)一步降低。

在這4座注聚站轉(zhuǎn)為后續(xù)水驅(qū)站后，將站內(nèi)原有聚能加熱裝置及相關(guān)附屬設(shè)備封存停運(yùn)。只在員工生活區(qū)和生產(chǎn)關(guān)鍵部位安裝50多片小型電暖氣，每片功率為2kW。電暖氣白天供暖，夜間停運(yùn)，實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)能降耗。同時為所有后續(xù)水驅(qū)站點(diǎn)的電采暖裝置加裝定時控制開關(guān)。實(shí)現(xiàn)上班前定時開啟加熱，下班時自動關(guān)閉，減少電暖氣夜間長期運(yùn)行帶來的電能浪費(fèi)。這4座后續(xù)水驅(qū)站采暖改造完成后，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電24×104kWh。

3.4 節(jié)能效果

從2018—2020年，在喇嘛甸油田的69座聚驅(qū)站庫，累計(jì)實(shí)施各項(xiàng)采暖期節(jié)能措施達(dá)到522項(xiàng)次，3年來共計(jì)節(jié)能374.66×104kWh，節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 2018—2020年節(jié)能效果統(tǒng)計(jì)

4 總結(jié)與探討

4.1 三采系統(tǒng)應(yīng)推廣使用技術(shù)成熟的節(jié)能措施

聚合物驅(qū)在大慶油田應(yīng)用近30年時間，聚合物驅(qū)工藝早已穩(wěn)定成熟[6-7]，各油田的站點(diǎn)建設(shè)規(guī)模和使用設(shè)備大同小異，所以經(jīng)過實(shí)踐不斷改進(jìn)、趨于成熟的節(jié)能措施可以在整個油田推廣使用。在研究中發(fā)現(xiàn)，第四采油廠注聚系統(tǒng)站點(diǎn)，產(chǎn)能設(shè)計(jì)均為水暖。其中一些有自用鍋爐的聚合物注入站，在轉(zhuǎn)為后續(xù)水驅(qū)后停用鍋爐，泵房等生產(chǎn)區(qū)停止供暖，僅靠注入污水的單井閥組自身熱量維持，只將值班室安裝上電暖器，實(shí)現(xiàn)節(jié)約天然氣資源。這與喇嘛甸油田的后續(xù)水驅(qū)站采暖改造項(xiàng)目的理論依據(jù)和實(shí)際措施都是相同的。

4.2 節(jié)能措施的制定要符合數(shù)字化油田發(fā)展的趨勢

隨著油田開發(fā)形勢的變化，數(shù)字化油田建設(shè)也逐漸成形。目前喇嘛甸油田聚合物驅(qū)新增產(chǎn)能都采用“集中監(jiān)控，無人值守”方式[8]，導(dǎo)致采暖面積縮小，所需采暖溫度進(jìn)一步降低。節(jié)能措施的制定，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用都應(yīng)考慮到遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動控制等因素，使節(jié)能工作的開展符合數(shù)字化油田發(fā)展的需要。

4.3 節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用要順應(yīng)能源結(jié)構(gòu)的整體規(guī)劃

我國在國際上多次表示，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。大慶喇嘛甸油田也積極響應(yīng)號召，積極研究開展碳中和試驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目。三采系統(tǒng)在研究節(jié)能技術(shù)時，要優(yōu)先考慮光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電，油田地?zé)岬惹鍧嵞茉吹膽?yīng)用[9-10]。