徐保中,雷祥芹,強銀花,宋慶杰
1.中原油田采油一廠,河南濮陽 457171
2.中原油田建設集團公司,河南濮陽 457001
能源資源是能源發(fā)展的基礎。新中國成立以來,不斷加大能源資源勘查力度,組織開展了多次資源評價。
中國擁有較為豐富的化石能源資源,但是,石油、天然氣資源儲量相對不足,另外,中國人口眾多,人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平,石油、天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。
采油一廠文三聯合站建于1988年,設計的原油處理能力為150萬噸/年,伴生氣處理量為200萬立方米/日?,F文三聯實際處理原油30萬噸/年。主要承擔著文東油田四個采油區(qū)每天550t原油,130萬方伴生氣,8 000方污水的處理與外輸任務。如今產量只占設計處理能力的20%,原油產量不斷遞減,含水量大幅度上升,已全面進入高含水開發(fā)期,站庫“大馬拉小車”現象嚴重,油氣集輸系統(tǒng)的相當一部分管網、設備存在陳舊老化、能耗高、效率低、腐蝕嚴重等問題,已進入更新高峰期,急需對集輸系統(tǒng)進行優(yōu)化改造,解決以下問題:1)油氣處理設計能力與實際生產嚴重不匹配,能源浪費嚴重,油氣處理成本高;2)站庫設備投產時間長,老化嚴重,能耗高、效率低;3)集輸管網腐蝕穿孔頻繁,油氣損失嚴重,安全和環(huán)保壓力大。
隨著油田開發(fā)逐漸進入開采后期,由于原油產量遞減,原油處理工藝高耗低效的矛盾日益突出,如何解決好油田集輸處理能耗問題,使油田保持較低的能耗和運行成本,實現聯合站系統(tǒng)的節(jié)能降耗,提高油田的整體經濟效益是各油田當務之急,對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化已經迫在眉睫了?,F有聯合站是一個高耗能系統(tǒng)。一方面是電耗大。整個聯合站實際上就是一個泵站,站上大功率用電設備很多都是不間歇的運轉,但是由于供電系統(tǒng)普遍存在設備陳舊、效率低下的問題。這直接導致電耗費用占生產成本的比重提高。電耗費用的增加直接影響著成本的降低和效益的提高。通過采用先進技術和高效設備,可有效提高用電效率,減少電量消耗,取得節(jié)電量效益。另一方面,天然氣消耗量大。集輸系統(tǒng)中天然氣消耗主要是鍋爐和加熱爐。由于產量的自然遞減,流程的重復是天然氣大量消耗及浪費的主要原因。通過流程的優(yōu)化改造,減少天然氣的消耗及浪費,能有效提高文三聯站效。
采油一廠油氣集輸系統(tǒng)優(yōu)化改造工作中針對文三聯采用了以下有效做法:
1)實施油氣處理區(qū)域優(yōu)化、集中處理,縮短處理工藝流程,縮減處理規(guī)模
堅持生產能力與設計能力相匹配的原則:實施油氣處理區(qū)域優(yōu)化、集中處理,通過簡化優(yōu)化油氣處理工藝,縮短處理工藝流程,縮減油氣處理規(guī)模,將文三聯改造為中轉站,原油集中輸至文一聯統(tǒng)一處理,停運部分大能耗設備,減少能源消耗。降低油氣處理成本。
2)采用高效節(jié)能設備,提高設備設施運行效率
采用新工藝新技術更新改造陳舊老化、能耗高、效率低的油氣處理設備設施。重點更新改造鍋爐、外輸泵等主要能耗設備,并對運行參數波動的運行設備采用變頻調節(jié)技術,節(jié)能降耗,提高設備設施運行效率。
井排來液每日約8 000方,含水95%,進站溫度38℃~45℃,進三相分離器進行油氣水分離;分離后,油中含水一般為1%~5%,三相分離器來油進加熱爐,加熱到85℃~95℃。然后進脫水器沉降;沉降后進穩(wěn)定塔,提取輕烴,再外輸,處理后外輸原油密度0.828,保證原油外輸含水不超過0.3%。
1)三相分離器8臺(φ3 000×9 610×16);
2)加熱爐2臺(1 500kW);
3)脫水器3臺(φ3 000×17 600×16);
4)穩(wěn)定塔一座(φ3 000×22 600);
5)原油儲罐5 000m32座;
6)負壓機2臺(LYZ30/-0.03-0.4一臺、LG30/-0.05-0.4一臺);
7)原油外輸泵2臺(DYK100-20*5);
8)污水罐2座(1 000m3);
9)污水外輸泵4臺(8SH-6);
10)立式分離器4臺(φ2 200×12 460×14)。
井排來液每日約8 000方,含水95%,進站溫度38℃~45℃,進三相分離器進行油氣水分離;分離后,油中含水一般為1%~5%,三相分離器來油經緩沖塔后由外輸泵打進加熱爐,加熱到50℃ ~60℃外輸。
1)三相分離器8臺(φ3 000×9 610×16);
2)加熱爐2臺(1 500kW);
3)原油儲罐5 000m32座;
4)原油外輸泵2臺(DYK100-20*5);
5)污水罐2座(1 000m3);
6)污水外輸泵4臺(8SH-6);
7)立式分離器4臺(φ2 200×12 460×14)。
通過優(yōu)化前后對比,我們不難發(fā)現整個優(yōu)化后的節(jié)能收益主要產生在以下幾個方面:
1)設備維護
改造前:壓縮機每月需加潤滑機油0.34t,年費用為6萬元。脫水器每年的清污和換熱器清洗,加上冷卻泵的零配件費和維護費用,一年需4萬元左右。
改造后:拆除壓縮機、脫水器、穩(wěn)定塔、冷卻泵。設備維護費用年節(jié)約資金50萬元。
2)用電分析
改造前:文三聯在建站時,根據150萬噸的原油年處理量,設計建造了兩座主配電室(注水和外輸),各配置兩臺800kVA變壓器,以適用站內負荷需要。
隨著生產形勢發(fā)生變化,油氣產量不斷遞減,原設計負荷能力逐漸過剩,站內先后有一批動力設備閑置或停運。尤其是外輸配電室,原設計負荷能力800kW,目前實際負荷210kW,僅為原來的1/4。目前全站電力負荷約1 300kW,運行兩臺800kVA變壓器完全能夠滿足生產需要,由于變壓器本身損耗較大,配電室內的老配電柜等也達不到節(jié)能降耗的要求,故變壓器、配電柜的自損及配電柜的維護也是高消耗點。
改造后:優(yōu)化工程中,拆除外輸變壓器(800kVA)2臺、墻壁開關(DW15-1500)2臺;拆除外輸配電室電容儀表柜等14臺開關柜;安裝5面新配電屏。除完全消除了兩臺變壓器的自損耗電量(兩臺變壓器每天自損耗電量約500度),還節(jié)約了兩臺變壓器的機油、配料等材料及維護費用、室內配電柜及其附件的維護費用。僅電量每年可節(jié)約18.2萬度,價值約11萬元。加上材料及維護費用,預計年創(chuàng)經濟效益約30萬元。
由于停用壓縮機、冷卻泵等用電設備,拆除外輸兩臺負荷均為800kW的變壓器,日用電量平均為3 372kW·h,日節(jié)約電量2 844kW·h,年節(jié)約電量103.8060 萬kW·h,年節(jié)資金為70.58萬元。
3)用氣分析
改造前:為保障提取輕烴,三相分離器來油進加熱爐,加熱出口溫度控制在85℃~95℃,加熱爐日平均用氣量為1 048m3。工藝優(yōu)化后,緩沖塔每日1 300方左右尾氣進入自用氣系統(tǒng),大大節(jié)約能源。
改造后:大大降低外輸油溫,保證外輸油能順利輸送至文一聯即可,加熱爐出口溫度控制在50℃~60℃,現加熱爐日平均用氣量為216m3。日節(jié)約天然氣832m3,年節(jié)約天然氣約為29 9520m3,年節(jié)資金為30萬元。
總體來看,優(yōu)化工程實施后,從設備維護費用、節(jié)電和節(jié)氣方面來說取得了較大的經濟效益,年節(jié)約資金共150萬元。
系統(tǒng)運行實踐證明:通過把文三聯進行優(yōu)化流程簡化成中轉站后,減少站內運行設備設施,縮減規(guī)模,有效提高了采油一廠油氣集輸系統(tǒng)技術水平,生產成本大幅降低。采油一廠的原油集中在文一聯進行電脫水、穩(wěn)定處理,充分利用了站內原有的設備,使設備負荷率上升,設備效率提高。
油田開發(fā)已經進入后期,開發(fā)難度逐漸加大,產量也逐漸減少,原設計能力過剩,集輸優(yōu)化從以下幾方面加大了節(jié)能的力度:1)應用節(jié)能控制技術,提高泵類設備的效率;2)優(yōu)化工藝流程,提高系統(tǒng)整體效率;3)改造老工藝,將能利用的能源回收再利用;4)推廣新工藝、新設備,降低設備單機能耗;5)對非連續(xù)運轉用電設備采用“避峰就谷”方式運行。為油田開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展提供了保障。
[1]徐輝利,孫杰,王莉.淺談國內油氣儲運系統(tǒng)中存在問題及對策[J].煉油與化工,2006(1).
[2]宋承毅.油氣儲運技術面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展方向[J].石油規(guī)劃設計,2010(3).