常青青 （西安外國語大學(xué)）

加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)能耗管理的探討

常青青 （西安外國語大學(xué)）

油氣集輸系統(tǒng)作為油氣開采的重要環(huán)節(jié)和主要能耗環(huán)節(jié)，其工程投資一般占地面工程總投資的50%左右,能耗約占油氣田生產(chǎn)能耗的35%,隨著全球油氣價(jià)格的下降和低碳經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)能降耗成為油氣田工作的重要組成部分。對油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了分析，在長慶油田進(jìn)行了改造應(yīng)用。經(jīng)對比監(jiān)測，2014年節(jié)約電能422.25×104kWh，節(jié)約原油1950 t，節(jié)約天然氣129.75×104m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤5921.76 t。

油氣集輸系統(tǒng)；節(jié)能技術(shù)；能耗管理

“十二五”以來，國家加大和深化了節(jié)能減排的力度，相繼出臺了一系列推進(jìn)節(jié)能減排的法規(guī)和制度，國家發(fā)展與改革委員會從“十一五”重點(diǎn)監(jiān)管的千家重點(diǎn)耗能企業(yè)，擴(kuò)大到“十二五”萬家重點(diǎn)耗能企業(yè)，并對重點(diǎn)耗能企業(yè)提出了相關(guān)的強(qiáng)制性規(guī)定，同時(shí)也對油氣、石化等重點(diǎn)行業(yè)實(shí)行“產(chǎn)品能耗限額”并要求限期達(dá)標(biāo)。高能耗、高污染的粗放型增長方式已不適應(yīng)新常態(tài)的要求，提高能源利用效率為核心的集約型增長方式和低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng)濟(jì)，已成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方向。油氣集輸系統(tǒng)是油田地面工程建設(shè)的主體部分，是地面工程技術(shù)的核心，其工程投資一般占地面工程總投資的50%左右,能耗約占油氣田生產(chǎn)能耗的35%。因此，從節(jié)能設(shè)計(jì)入手，抓好節(jié)能的日常管理和節(jié)能技術(shù)的不斷推進(jìn)，會大大降低油氣開采行業(yè)的運(yùn)行成本。根據(jù)長慶油田的節(jié)能研究及實(shí)驗(yàn)成果，提出了降低油氣集輸系統(tǒng)能耗的管理及技術(shù)措施。

1 從設(shè)計(jì)源頭抓好油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗

油田地面集輸系統(tǒng)的能耗和選擇的工藝有關(guān);油田地面集輸系統(tǒng)傳統(tǒng)的布站方式是3級布站，即地下原油通過抽油機(jī)輸送到單井輸油管線匯集到計(jì)量間，計(jì)量間把來油計(jì)量后，通過輸油管線匯集到增壓站（接轉(zhuǎn)站），增壓站通過地面輸油管線匯集到聯(lián)合站，原油經(jīng)過聯(lián)合站處理后外輸。近年來，通過優(yōu)化簡化，技術(shù)進(jìn)步，地面布站方式也在不斷減少層級，向2級半布站、2級布站、1級半布站、1級布站方向發(fā)展，地面集輸系統(tǒng)層級越多，能耗越高，層級越少,能耗越低。布站方式的減少，從設(shè)計(jì)源頭減少了能源的消耗，降低了運(yùn)行成本。

2 油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

針對油氣集輸系統(tǒng)能耗情況，經(jīng)過不斷研究、探索和實(shí)踐，篩選出適合油田節(jié)能技術(shù)措施。

2.1不加熱集輸工藝

近年來，原油常溫輸送技術(shù)在油氣開采行業(yè)得到越來越廣泛的重視，形成了單管常溫輸油、雙管不加熱輸油等技術(shù)。目前，大部分采油井通過單井管線埋深在當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵?，普遍采用不加熱進(jìn)站，即使在冬季，井口回壓也能滿足不加熱的需要。取消井口加熱爐，節(jié)能效果顯著，而且由于減少了加熱保溫系統(tǒng)，投資和運(yùn)行成本降低。

采用單管不加熱輸油是依靠地下原油的自身壓力和溫度將液體通過輸油管線輸送到增壓站，雙管不加熱輸油是將原有摻水管線改為輸油管線，對井口和增壓站做部分改造，實(shí)現(xiàn)主、副雙管同時(shí)出油。這種輸油方式可隨時(shí)恢復(fù)摻水，便于冬季生產(chǎn)運(yùn)行和各種故障處理。

2.2油氣混輸

油氣混輸技術(shù)不需要一整套氣液分離和輸送設(shè)施，利用原有集輸管網(wǎng)，將井下原油，在沒有進(jìn)行油、氣、水分離的狀態(tài)下，直接用油氣混輸泵把混合介質(zhì)送到油氣處理終端進(jìn)行處理的工藝流程。該工藝流程能夠減少布站，延長集油距離，降低井口回壓,實(shí)現(xiàn)回收井口伴生氣的目的。

2.3輸油過程中加熱爐提效技術(shù)

2.3.1 冷凝式水套加熱爐

改進(jìn)原有水套加熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加了具有防露點(diǎn)腐蝕、排冷凝水功能的冷凝器及排水裝置，目的是降低排煙溫度，降低熱損失，提高熱效率。在長慶油田5個采油廠推廣應(yīng)用了50多臺，熱效率平均達(dá)到91%，排煙溫度為95～120℃，與傳統(tǒng)常壓水套加熱爐相比，降低排煙溫度約80℃。

2.3.2 真空加熱爐

真空加熱爐運(yùn)行時(shí)，鍋殼內(nèi)部壓力始終低于外界大氣壓力(一般在-0.03～0 MPa之間)；配套全自動燃燒器，使燃料利用率達(dá)99%以上；真空加熱爐熱效率達(dá)到87%～91%[1]。

2.3.3 合理配置空氣系數(shù)

空氣系數(shù)過大，降低了爐膛溫度，多余的冷空氣被加熱后增加了排煙熱損失，過小則不能保證燃料的完全燃燒，增加氣體未完全燃燒熱損失和固體未完全燃燒熱損失；因此，合理的空氣系數(shù)應(yīng)使能量損失之和最小。

空氣系數(shù)的大小與燃燒器性能、操作的好壞及爐體密封等有直接關(guān)系，在排除管理因素后，燃燒器配套是控制空氣系數(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)，建議在加熱爐上配套全自動燃燒器。全自動燃燒器是智能化的燃燒系統(tǒng)一體機(jī)，配置風(fēng)機(jī)、自動點(diǎn)火系統(tǒng)、火焰檢測器、燃燒程序控制器、燃料控制調(diào)節(jié)裝置和燃燒風(fēng)量控制調(diào)節(jié)裝置。全自動燃燒器能根據(jù)設(shè)定的生產(chǎn)參數(shù)及時(shí)調(diào)整燃燒狀態(tài)，保證運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)燃燒空氣不足或過剩的現(xiàn)象，提高燃燒效率。

2.3.4 加熱爐內(nèi)部配套遠(yuǎn)紅外輻射技術(shù)

遠(yuǎn)紅外輻射定向節(jié)能技術(shù)是在加熱爐火筒或加熱盤管上涂抹高效遠(yuǎn)紅外涂層，強(qiáng)化傳熱和換熱，提高熱系數(shù)。在受熱體表面形成涂抹固化瓷膜后，在受熱體表面垂直于其切線方向產(chǎn)生遠(yuǎn)紅外線向被加熱介質(zhì)輻射，增強(qiáng)了被加熱介質(zhì)的熱能吸收效率，降低了灰垢的吸附力，提高爐內(nèi)受熱面的熱吸收效率，降低內(nèi)壁結(jié)垢速度，延長加熱爐使用壽命。

2.3.5 加熱爐余熱回收技術(shù)

根據(jù)長慶油田在2個采油廠的實(shí)驗(yàn)研究，對于大于1000 kW的加熱爐，應(yīng)加裝空氣預(yù)熱器，煙氣通過空氣預(yù)熱器后，進(jìn)入爐膛的空氣溫度提高，排煙溫度也相應(yīng)降低，加熱爐熱效率可提高1%～2%，燃料消耗降低5%～8%[2]。

3 油氣集輸系統(tǒng)改造實(shí)例

根據(jù)集輸系統(tǒng)的研究成果，長慶油田公司在采油三廠油房莊油田某區(qū)塊進(jìn)行了示范改造，取得了良好的效果。主要技術(shù)路線：采取集輸系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，輸油泵、加熱爐及鍋爐節(jié)能改造；改造中安裝三相分離器3具，新建300 m3/d采出水處理系統(tǒng)1套，注水管線優(yōu)化改造11.8 km，更換多級離心輸油泵2臺，安裝數(shù)字化增壓集成裝置1臺，增加變頻控制柜7臺，安裝電容補(bǔ)償控制柜13套，更換節(jié)能型燃燒器50臺，調(diào)整改裝油氣兩用燃燒器，優(yōu)化過濾器、減壓閥，并對控制柜進(jìn)行了改造，完成熱媒爐的油改氣技術(shù)改造。

該項(xiàng)目已于2013年9月投入運(yùn)行，經(jīng)對比監(jiān)測[3]，2014年節(jié)約電能422.25×104kWh，節(jié)約原油1950 t，節(jié)約天然氣129.75×104m3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤5 921.76 t。

4 結(jié)論

1）持續(xù)深化節(jié)能減排工作，以節(jié)能減排為抓手，推動油氣勘探開發(fā)企業(yè)優(yōu)化油田開發(fā)工藝，降低投資和運(yùn)行成本。

2）節(jié)能機(jī)制的建立是節(jié)能工作的重要保障，能源管控中心的建立是推動節(jié)能持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)。

3）油氣集輸系統(tǒng)所消耗的熱能和電能是油田節(jié)能的重點(diǎn)對象，只有努力采取各種有效措施，進(jìn)一步加強(qiáng)原油集輸、儲運(yùn)的科學(xué)有效管理，不斷優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，油氣勘探開發(fā)企業(yè)才能有效降低原油集輸?shù)哪芎?，?shí)現(xiàn)企業(yè)的高效、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

4）建立完善的激勵機(jī)制，將節(jié)能指標(biāo)與定額、業(yè)績、獎金管理掛鉤，嚴(yán)格考核監(jiān)督。

5）引導(dǎo)全體員工從設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行操作、過程管理等環(huán)節(jié)去保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的落實(shí)，使耗能設(shè)備長期保持在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài),保證節(jié)能指標(biāo)的持續(xù)向好。

[1]李秀娟.油田加熱爐節(jié)能運(yùn)行的綜合評價(jià)[D].大慶:大慶石油學(xué)院，2011.

[2]袁永惠.油氣集輸能量系統(tǒng)的熱力學(xué)評價(jià)與分析[D].大慶:大慶石油學(xué)院，2009.

[3]李雪峰.油氣集輸系統(tǒng)的能耗評價(jià)與能損分析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2009（6）:5-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.017

2016-02-03

（編輯 王艷）

常青青，2014年畢業(yè)于澳大利亞悉尼大學(xué)，從事教學(xué)和科研工作,E-mail:cqqevergreen@hotmail.com,地址:陜西省西安郭杜教育科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)文苑南路西安外國語大學(xué),710128。