淺談油田自動化儀表的節(jié)能措施

梁爽

摘要：近幾年來石油化工行業(yè)為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，而其蓬勃發(fā)展離不開新型自動化儀器設(shè)備的大量應(yīng)用。在油田中大規(guī)模投入并使用自動化儀表可以及時顯示詳細(xì)的油田開采信息，進(jìn)而提高開采石油的質(zhì)量和效率。但是當(dāng)油田中的自動化儀表數(shù)量過多時就會出現(xiàn)耗能嚴(yán)重的情況，所以為了環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，科研人員致力于研究出高效節(jié)能的自動化儀表使用方案。

關(guān)鍵詞：油田;自動化儀表;節(jié)能措施

1.油田自動化儀表節(jié)能的含義

自動化儀表的重要功能就是顯示油田開采過程中的各類參數(shù)信息，這些數(shù)據(jù)對油田系統(tǒng)的正常運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。近些年，隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的快速發(fā)展，這些自動化儀表也越來越先進(jìn)，它們無論是內(nèi)存還是傳輸速度都有了質(zhì)的飛躍。自動化儀表性能穩(wěn)定，那么顯示的數(shù)據(jù)也真實(shí)可靠;自動化儀表存儲和傳輸功能變得強(qiáng)大，那么油田開采人員就能及時有效地對意外情況進(jìn)行預(yù)防和處理。只有合理使用自動化儀表，油田企業(yè)才能高效開采油田，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)于自動化儀表節(jié)能的問題，需要從多個方面來分析考慮。首先儀表的外形設(shè)計、布置擺放和管理維修都是自動化儀表節(jié)約耗能的入手點(diǎn)，根據(jù)油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和環(huán)境等條件，通過計算控制等手段提高自動化儀表的使用效率，進(jìn)而減少油田耗能，提高油田利用率，促進(jìn)油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其次，還要深刻理解節(jié)能量。顧名思義，節(jié)能量是指儀表在固定時間內(nèi)運(yùn)行節(jié)省的能量，這是一種針對油田自動化儀表制定的節(jié)能規(guī)范。我們可以通過降低單獨(dú)儀表的耗能、提高儀表節(jié)能率等計算節(jié)能量的方法，制定有效的油田自動化儀表節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

⒉油田自動化儀表的節(jié)能措施

石油化工企業(yè)的迅速發(fā)展意味著油田自動化儀表的改進(jìn)與完善是企業(yè)和相關(guān)工作人員的首要任務(wù)。油田開采系統(tǒng)運(yùn)作的高效與否決定了油田企業(yè)的盈利虧損，而油田開采的高效與否則與自動化儀表的節(jié)能情況息息相關(guān)。同時，也是為了響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的號召，所以企業(yè)必須嚴(yán)格根據(jù)節(jié)能量規(guī)范制定并落實(shí)油田自動化儀表節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。[1]

2.1減少自動化儀表與流體之間的阻力

油田自動化儀表分布在開采系統(tǒng)中的各個地方，毫無疑問，在石油開采過程中，自動化儀表一定會與石油等流體直接接觸。部分途經(jīng)地面的流體會因?yàn)橐后w流動撞擊儀表而導(dǎo)致自動化儀表產(chǎn)生或多或少的阻力。部分在管道中輸送的流體會在途經(jīng)流量計和流量調(diào)節(jié)閥門處產(chǎn)生較大阻力，這部分阻力是造成儀表能源損耗嚴(yán)重的重要原因。所以為了降低能耗，采取辦法減小各處自動化儀表與流體之間的阻力是首要任務(wù)。

從流體本身的性質(zhì)出發(fā)，分析流體產(chǎn)生阻力的主要原因：第一，最直觀的原因是自動化儀表與流體的直接接觸，二者接觸摩擦必然會產(chǎn)生阻力;第二，流體的黏彈性是其不可忽視的重要性質(zhì)，該特性會導(dǎo)致流體經(jīng)過調(diào)節(jié)閥門時產(chǎn)生漩渦，進(jìn)而產(chǎn)生阻力。油田中測量流量的自動化儀表種類繁多，其中當(dāng)屬節(jié)流裝置分布最廣，其分布比例遠(yuǎn)超其他裝置。那么減少接液阻力就需要先從節(jié)流裝置入手，只有分布甚廣的節(jié)流裝置與流體之間的摩擦力減小，整個油田開采系統(tǒng)的能源消耗才會大幅度降低。依照基本的物理學(xué)知識能分析出，節(jié)流裝置的直徑與漩渦導(dǎo)致的壓力損失成反比例關(guān)系，裝置的直徑越大，壓力損失就會越小。我們可以適當(dāng)?shù)卦龃蠊?jié)流裝置的直徑，如此一來減少了節(jié)流件與流體的摩擦阻力，也就節(jié)約了油田自動化儀表的能源損耗。[2]

再從自動化儀表本身分析，調(diào)節(jié)閥門作為控制管路中流體的流量、液壓和液體高度等主要條件的調(diào)節(jié)裝置，在其完全打開時，調(diào)節(jié)閥的壓降與管道總壓降之間的比值直接影響了自動化儀表產(chǎn)生的阻力大小。這個比值稱作閥阻比，用S表示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測量得出閥阻比的值越大，調(diào)節(jié)閥工作時消耗的能量就越多。所以我們要把S的值控制在一個合適的范圍內(nèi)，才能保證儀表耗能少。多次研究表明，液體閥阻比一般大于0.3，且不超過0.5。當(dāng)管道流體不同時，閥阻比也有差別，比如氣體閥阻比的取值要高于0.5。

2.2交流變頻調(diào)速裝置替換調(diào)節(jié)閥

通過改進(jìn)調(diào)節(jié)裝置來減少自動化儀表產(chǎn)生的能耗不失為一個辦法，在油田開采的實(shí)際操作中具體措施有：一是控制調(diào)節(jié)閥對管口離心泵流量進(jìn)行有規(guī)律的調(diào)節(jié);二是制定調(diào)節(jié)閥打開大小的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)。以上兩種改進(jìn)措施對減少能耗都有一定的作用，但是都不是節(jié)能的最佳選擇，具體缺點(diǎn)如下：第一，調(diào)節(jié)閥門本身的部件，如變阻力原件會造成多余的能源損耗，第二，調(diào)節(jié)閥門和截止閥門需要搭配工作保證泵內(nèi)流體充足，然后才滿足負(fù)荷變化的條件，多余的部分會造成不必要的損失。如此一來，調(diào)節(jié)閥的改進(jìn)舉措不能滿足企業(yè)對節(jié)能的要求，所以科研人員研究出了交流變頻調(diào)速裝置來代替調(diào)節(jié)閥。交流變頻調(diào)速裝置相比傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥有著明顯的優(yōu)勢，譬如，交流變頻調(diào)速裝置的安裝采用無接觸式，這就從根本上解決了摩擦阻力這一問題，其次，該裝置可以直接改變泵的轉(zhuǎn)速，還解決了調(diào)節(jié)閥反應(yīng)遲緩等諸多限制問題。高品質(zhì)的調(diào)速裝置在功能和節(jié)能方面優(yōu)勢盡顯，即使價格昂貴也值得投入推廣使用，企業(yè)可以通過回收利用舊裝置來控制該設(shè)備的成本。

2.3無壓力損失和低壓力損失自動化儀表

隨著人們對環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約越來越重視，實(shí)現(xiàn)自動化儀表節(jié)能的需求也就愈發(fā)迫切。在石油開采過程中，節(jié)流設(shè)備的使用率接近于80%，節(jié)流裝置在實(shí)際測量中發(fā)生的壓力損失會對油田自動化儀表節(jié)能舉措產(chǎn)生不小的影響。因此各大油田企業(yè)也愈發(fā)關(guān)注無壓力損失儀表和低壓損儀表，其中具有代表性的低壓損儀表是漩渦流量計和笛形均速管流量計，它們以壓損小、價格低、方便安裝等優(yōu)勢被大規(guī)模投入使用，對自動化儀表節(jié)能事業(yè)貢獻(xiàn)巨大。

3總結(jié)

綜上所述，我們了解了油田自動化儀表含義，自動化儀表節(jié)能的重要性以及實(shí)現(xiàn)自動化儀表節(jié)能的措施。加快實(shí)現(xiàn)油田自動化儀表節(jié)能有百利而無一害，儀表節(jié)能既提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，又響應(yīng)了環(huán)境保護(hù)的號召。現(xiàn)如今各種改進(jìn)措施和優(yōu)化方案已初見成效，但是我們的目標(biāo)遠(yuǎn)不于此，隨著科技的不斷進(jìn)步，各種設(shè)備也越來越復(fù)雜，所以實(shí)現(xiàn)自動化儀表節(jié)能任重而道遠(yuǎn)，油田企業(yè)還要不斷探索，讓油田自動化儀表的節(jié)能效果在未來有質(zhì)的飛躍。

參考文獻(xiàn)：

[1]韋克熠，王曉靜，田地. 淺談油田自動化儀表的節(jié)能措施[J]. 中國化工貿(mào)易，2015（19）：193.

[2]付靈露. 油田自動化儀表的節(jié)能探討[J]. 化工管理，2018，506（35）：185.