王慧銘（大慶油田工程有限公司）

杏四區(qū)塊三元復合驅優(yōu)化節(jié)能技術

王慧銘（大慶油田工程有限公司）

三元復合驅開始工業(yè)化以來，為了降低工程中的能源消耗，總結強堿三元復合驅集輸、油水處理及注入的經驗，開展了多項新技術、新工藝及新設備研究。采取的主要措施有：采用三管及五管集輸工藝，優(yōu)化原油處理工藝及建站模式，簡化配注工藝，應用可再生填料三相分離器、機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置、多相旋流除砂裝置等新設備，利用已建站場的剩余能力。某采油廠產能項目建設投產以來，在節(jié)電、節(jié)氣、節(jié)省運行費用及一次性建設投資等方面，都取得了良好的效果，有效地實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少工程投資的目的。

三元復合驅；集輸工藝；配注工藝；節(jié)能；降耗

三元復合驅是一種有效率的強化采油技術，經過室內研究和礦場試驗后，已經開始工業(yè)化的生產應用。大慶油田杏四區(qū)塊三元復合驅產能工程是采油四廠最大的強堿三元復合驅開發(fā)區(qū)塊，本工程共建設油水井459口，2014年建成產能56×104t/a，新建轉油放水站1座、三元污水處理站1座及污水深度處理站1座，改造脫水站1座。

由于三元采出液攜砂量較大、乳化嚴重、易結垢，造成三元污水處理難度大、工程能耗高，給地面工程的建設和管理帶來了難度。該工程應用多項新技術、新設備，利用已建站場的剩余能力，降低工程能源消耗，節(jié)省工程建設費用。

1 優(yōu)化工藝技術

1.1 叢式井采用三管及五管集輸工藝

該工程分布在叢式井場中的油井，如果采用雙管集油、摻水工藝，需要敷設至少4根管道，若采用掛接流程，則無法實現(xiàn)單井產量計量。

叢式井場生產井采用三管及五管集輸工藝，既實現(xiàn)了單井計量，同時減少了管道數(shù)量，方便生產管理。若叢式井平臺上油井少于或等于3口，則采用三管集油工藝，集油、摻水熱洗、計量管線各1條，即相對獨立油井多建1條計量管線；若叢式井平臺上油井多于或等于4口，則采用五管集油工藝，集油、摻水熱洗各2條，計量管線1條。集油、摻水管道數(shù)量比常規(guī)的雙管集油、摻水工藝節(jié)約25%以上，節(jié)省一次性建設投資約975萬元。叢式井場三管及五管集輸工藝原理流程分別見圖1、圖2。

圖1 叢式井場三管集輸工藝原理流程

圖2 叢式井場五管集輸工藝原理流程

由于叢式井場三管及五管集輸工藝，摻水熱洗管線分別為1條及2條，較獨立油井減少2條管線，管道散熱量相對減小，系統(tǒng)的熱損失也就越小。在摻水出站溫度、摻水量、管道保溫層厚度相同的條件下，回油溫度變高，摻水量也隨之減小，從而站內加熱爐熱負荷降低，耗氣量減小；因此，可節(jié)省集輸耗熱及摻水耗電約20%。

1.2 優(yōu)化原油處理工藝及三元液進站溫度

常規(guī)的轉油放水站采用一段“三合一”、二段游離水脫除器處理工藝流程，將流程優(yōu)化為一段三相分離器處理工藝，三元液直接進入三相分離器進行處理，減少了處理設備數(shù)量[1]。由于三元液黏度較高，油水處理難度較大，該工程三元液進站溫度確定為40℃，該溫度為油水分離及含油污水處理的最佳溫度。該溫度的確定，取消了傳統(tǒng)流程中脫水站的一段加熱爐，同時滿足了含油污水處理的溫度要求，簡化了后續(xù)處理工藝，年節(jié)電21.6× 104kWh，年節(jié)氣143.6×104m3，年節(jié)省運行費用141.92萬元。

1.3 優(yōu)化配注工藝

傳統(tǒng)的配注工藝采用“低壓三元、高壓二元”流程，優(yōu)化后該工程采用“低壓二元、高壓二元”的配注工藝。相比于傳統(tǒng)工藝，注入站部分工藝完全相同，不同的是調配站工藝，取消調配站內低壓堿液的投加工藝，由于減少了堿液的投加和熟化時間，調配罐的數(shù)量也相應地減少，二元母液量較三元母液量調配量也隨之減少，母液外輸泵的排量降低。而高壓二元部分增加了高壓堿液的投加量，進而增加了高壓堿泵的數(shù)量或排量。采用“低壓二元”工藝較“低壓三元”工藝減少建設調配罐2座及罐平臺建筑面積160 m2、低壓堿泵2臺，增加高壓堿泵2臺，工程費用節(jié)省596.4萬元，年節(jié)省運行費用120.3萬元。

1.4 優(yōu)化建站模式

杏四普通含油污水處理站與深度污水處理站合建，將普通污水站的外輸反洗水罐與深度污水站的來水緩沖罐合二為一，工藝流程大大簡化；同時減少了設備數(shù)量，可節(jié)省一次性投資726.7萬元，年節(jié)省運行費用78.5萬元。

杏北三元-6污水處理站與轉油放水站合并建設，縮短了轉油放水站三元污水輸送的距離，降低污水泵揚程，減小生產運行成本；同類設備在站內集中布置，占地面積減少了5 034.83 m2。合建后站內采用合崗設計，實現(xiàn)集中監(jiān)控，能夠對轉油放水站和污水處理站內工藝生產過程進行實時監(jiān)視和自動控制，大幅度降低了員工的工作強度。

2 應用新設備

2.1 采用可再生填料三相分離器

由于三元復合驅采出液油水乳化程度大，機械雜質和結垢物質產生較多，極易造成游離水聚結填料堵塞。該工程三相分離器采用具有可再生功能的聚結填料，能夠提高油氣處理量，可以充分降低脫后的油中含水率，實現(xiàn)聚結填料的原位再生，解決了因淤積堵塞而更換填料的問題。相比常規(guī)三相分離器，脫水率高出近20%，轉油放水站相對減少三相分離器1臺，節(jié)省一次建設投資121萬元，年減少更換填料費23萬元。

2.2 應用機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置

三元采出液因含有堿、聚合物及其他各種雜質，加熱爐存在結焦、結垢、熱效率低等問題。該工程應用機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置，有效地解決了加熱爐熱效率低、清垢難的問題。

該裝置采用蒸汽通過連接管道進入換熱器的管程，同時三元復合驅介質由連接管道進入換熱器的殼程。除垢系統(tǒng)是由銷齒驅動機構、傳動軸和除垢裝置等主要部件構成，銷齒驅動機構將動力傳送給固定在傳動軸上的主動銷齒輪，銷齒輪與齒條嚙合傳動，同時帶動與齒條相連的除垢裝置，除垢裝置間歇地在換熱管束上往復運動，清除換熱管束上的污垢，重垢靠自重沉積到換熱器本體下部，由排污口排出（圖3）。采用機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置，爐效在90%以上，降低燃料氣消耗，年節(jié)氣65×104m3，年節(jié)省運行費用73.53萬元。

2.3 應用多相旋流除砂裝置

三元復合驅采出液中攜帶大量泥沙，如果直接進入油氣處理設備，必然對裝置造成很大沖擊，減少設備有效空間，影響油水分離質量。在脫水站采出液進入油氣分離器前，設置多相旋流除砂裝置1臺，可大幅度延長在用三相分離器的清砂周期，節(jié)省清砂費用，提高三相分離器的有效分離空間，延長沉降時間，提高油水分離質量，直接節(jié)省年清淤費用14.4萬元，年節(jié)省運行費用65.8萬元。

2.4 采用組合豎掛電極、變頻脈沖電脫水器

組合豎掛電極用于電脫水器中，有效解決了電脫水器平掛極板淤積問題。電極分為上、下兩部分，上部采用長短相間的豎掛電極，下部采用平掛柱狀電極，有效增加了乳狀液的預處理空間，對來液含水率適應性明顯提高。采用脈沖脫水供電裝置，提高脫水電場運行的穩(wěn)定性，能更適應復雜乳狀液，有效降低倒電場次數(shù)，有利于油包水乳狀液的水相聚結，提高原油脫水效率[2]；同時避免形成液滴造成的電極間短路，電場運行穩(wěn)定，同交直流供電脫水相比，單臺年節(jié)電可達16.3×104kWh，年節(jié)省運行費用12.7萬元。

圖3 機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置示意圖

2.5 采用新型節(jié)能型設備

站外系統(tǒng)能量消耗主要為井、站變壓器、拖動裝置和供電線路[3]，油區(qū)內部采用節(jié)能型變壓器和節(jié)能拖動裝置，與普通設備相比，有效實現(xiàn)節(jié)能降耗，年節(jié)電153.1×104kWh，年節(jié)省運行費用125.7萬元。

轉油放水站輸油泵及注入泵電動機采用變頻調速裝置，泵組設1臺變頻器，采用“一拖二”變頻方式，實現(xiàn)變頻、工頻切換，針對不同的工況實現(xiàn)精細調節(jié)的功能，在滿足工況要求的同時降低了能耗，年節(jié)電可達26.3×104kWh，年節(jié)省運行費用21.15萬元。

3 利用已建站場的剩余能力

該工程充分挖潛已建站的剩余能力，利用轉油能力3200 m3/d、脫水能力6000 m3/d、配制能力3700 m3/d，相當于少建轉油站、脫水站、配制站各1座，節(jié)省一次性建設投資4800萬元。

新建油井充分利用已建計量站的剩余能力，共利用已建計量間的剩余空頭46個，占新建油井數(shù)的27.5%。已建計量間剩余空頭的合理利用，減少新建計量間4座，減少一次性建設投資212萬元；新建計量間12座，其中5座與已建計量間合建，共用一套已建站間集油、摻水、熱洗管道，新建管道可減少15 km，減少一次性建設投資327萬元；新建產能中共有82口油井轉為注入井或三元油井。通過對上述油井的已建管道逐一進行核實，共有39口油井已建管道工況良好，綜合新井的分布情況，有27口油井已建管道可以利用，共利用管道23.1 km，減少一次性建設投資325.7萬元。

4 結論

該工程針對大慶油田三元復合驅地面集輸工程能耗較高的問題，積極尋求應對技術。采用三管及五管集輸工藝、“低壓二元、高壓二元”的配注工藝，優(yōu)化原油處理工藝、三元液進站溫度及建站模式，應用可再生填料三相分離器、機械式自動除垢加熱緩沖組合裝置及多相旋流除砂裝置等新設備，在生產中取得良好的效果，同時降低了工程建設投資，達到了減少能源消耗的目的。

[1]趙玉華，王潔.大慶老油田節(jié)能降耗技術[J].石油規(guī)劃設計，2000，11（3）：1-4.

[2]劉慧彬，許松林.三元復合驅采出液化學破乳技術綜述[J].天津化工，2006，20（4）：1-3.

[3]董喜貴，周躍斌.薩南油田地面工程面臨的形勢和改造措施[J].石油規(guī)劃設計，2003，14（4）：1-4.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.06.007

2017-03-22

（編輯 張興平）

王慧銘，工程師，2007年畢業(yè)于大慶石油學院（化學工藝專業(yè)），從事油氣儲運設計工作，E-mail：wanghm_dqdod@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)學府酈城A3-3-401，163712。