◇遼河油田高升采油廠集輸大隊(duì) 喬春平

目前，我國(guó)石油和天然氣消費(fèi)量巨大，嚴(yán)重依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度已經(jīng)遠(yuǎn)超國(guó)際公認(rèn)的警戒線，嚴(yán)重影響了我國(guó)的能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國(guó)油田已經(jīng)邁入了開發(fā)中后期，油氣集輸系統(tǒng)的能耗越來(lái)越大，生產(chǎn)成本越來(lái)越高，嚴(yán)重影響了油田企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。本文首先簡(jiǎn)要介紹了油氣集輸系統(tǒng)，然后結(jié)合相關(guān)資料和自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)油氣集輸系統(tǒng)耗能進(jìn)行了分析，最后對(duì)如何實(shí)現(xiàn)油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能減排提出了3點(diǎn)對(duì)策，以期降低油田企業(yè)的生產(chǎn)成本，促進(jìn)油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

自從1978年改革開放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量實(shí)現(xiàn)了成倍增長(zhǎng)，取得了“舉世矚目”的成就。2000年我國(guó)GDP為1.21×1012美元，人均GDP為959美元，世界排名133位，而到了2019年我國(guó)GDP達(dá)到了14.4×1012美元，人均GDP為10276美元，首次突破10000美元，世界排名53位。與此同時(shí)，我國(guó)人口數(shù)量也呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2000年我國(guó)人口為12.95×108人，2021年我國(guó)人口為14.13×108人，在21年之內(nèi)，我國(guó)人口數(shù)量增加了1.18×108人。經(jīng)濟(jì)和人口的快速增長(zhǎng)勢(shì)必會(huì)增加能源的消耗量，尤其是石油和天然氣。從圖1可知，我國(guó)石油和天然氣的消費(fèi)量和進(jìn)口量持續(xù)遞增，而產(chǎn)量增速較慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于消費(fèi)量。截止到2020年12月，我國(guó)石油和天然氣的進(jìn)口量分別為7.36×108噸、3.24×1011m3，對(duì)外依存度分別為73.5%、41.8%，兩者都超過了國(guó)際公認(rèn)的警戒線（石油為50%、天然氣為30%）。從某種程度上而言，石油和天然氣對(duì)外依存度的持續(xù)增大無(wú)疑會(huì)嚴(yán)重威脅我國(guó)的能源安全，從而影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

圖1 近些年我國(guó)油氣行業(yè)發(fā)展情況分析（2011-2020年）

油田企業(yè)不但是能源生產(chǎn)單位，而且是能源消耗大戶，能源消費(fèi)在生產(chǎn)成本中占有非常大的比例[1,2]。為了保障我國(guó)的能源安全，近些年以來(lái)我國(guó)持續(xù)加大勘探開發(fā)的投入力度，油田企業(yè)也在竭盡全力追求高產(chǎn)能，但是卻忽視隨之而來(lái)的高污染、高能耗。特別是我國(guó)很多油田已經(jīng)步入開采的中后期，油井的采收率降低，而含水率升高，極大地增加了油氣開發(fā)的難度，各種儀器設(shè)備的負(fù)荷不斷加大，消耗的能源也隨之增加，嚴(yán)重影響了企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展[1]。因此，本文對(duì)油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能減排進(jìn)行了分析與研究，以期降低油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行能耗和生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗，從而提高油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 油氣集輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介

具體而言，油氣集輸?shù)倪^程是從井口開始，將各種產(chǎn)物，如石油、伴生天然氣、采出水以及其他附屬產(chǎn)品進(jìn)行收集，然后運(yùn)用相應(yīng)的工藝流程和儀器設(shè)備進(jìn)行處理或初加工，最終使之成為質(zhì)量合格的原油和天然氣之后，再將其通過礦產(chǎn)原油或首站進(jìn)行外輸，或者穩(wěn)定石油氣進(jìn)行輕烴回收，最后進(jìn)行外銷；分離出來(lái)的氣體經(jīng)過凈化、輕烴回收、干氣等處理之后，再通過輸氣首站進(jìn)行外輸（圖2）。總而言之，在油氣開采過程中，油井分布比較分散，油氣集輸就是把這些分散的油井產(chǎn)物進(jìn)行收集、處理、輸送，最后得到合格油氣的過程。由于我國(guó)面積廣大，各個(gè)地方的自然環(huán)境存在比較大的差異，使得不同地區(qū)的油氣田所處的環(huán)境不同，勢(shì)必會(huì)對(duì)油氣集輸工藝流程造成一定的影響，因此在實(shí)際工作中，油田企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的實(shí)際情況來(lái)制定和實(shí)施不同的集輸方案。

圖2 油氣集輸系統(tǒng)工藝流程示意圖

2 油氣集輸系統(tǒng)耗能分析

在油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，油氣集輸系統(tǒng)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，主要是對(duì)油井產(chǎn)出的原油及其伴生氣的收集、處理、輸送以及儲(chǔ)存，最終獲得較高品質(zhì)的油氣產(chǎn)品。油氣集輸系統(tǒng)不但是油田開發(fā)生產(chǎn)的核心內(nèi)容，也是主要的能耗環(huán)節(jié)之一，其能耗約占油田開發(fā)生產(chǎn)能耗的7/20。油氣集輸系統(tǒng)涉及的流程眾多，如油氣分離、計(jì)量、脫水等，而且使用的儀器設(shè)備也很多，如加熱爐、輸氣管道、儲(chǔ)油罐等，耗能的環(huán)節(jié)復(fù)雜且消耗能量巨大[1-3]。對(duì)整個(gè)工藝流程分析可知，油氣集輸系統(tǒng)對(duì)油氣水三相進(jìn)行了分離，并且對(duì)原油進(jìn)行了脫水，穩(wěn)定、儲(chǔ)存以及對(duì)含油污水進(jìn)行處理等，該系統(tǒng)的原始材料為油氣水混合物，經(jīng)過一定的處理之后，最終將油氣水混合物轉(zhuǎn)化為油氣產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)就必須使用大量的儀器設(shè)備，耗費(fèi)大量的能量。根據(jù)調(diào)查分析可知，油氣集輸系統(tǒng)中能耗較大的因素主要有以下兩點(diǎn)：①我國(guó)油氣集輸系統(tǒng)在建立初期規(guī)劃不足，目前的集輸系統(tǒng)依舊沒有更新?lián)Q代，仍然停留在多年前的水平上，經(jīng)過若干年的生產(chǎn)運(yùn)行，系統(tǒng)的機(jī)能持續(xù)下降。其次，油氣集輸系統(tǒng)的維修保養(yǎng)不及時(shí)，很難彌補(bǔ)儀器設(shè)備的老舊磨損，并且管道腐蝕比較嚴(yán)重，導(dǎo)致儀器設(shè)備出現(xiàn)故障的概率持續(xù)增大，使得油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行水平和效率不斷降低，能耗持續(xù)增加，產(chǎn)能日益遞減；②經(jīng)過數(shù)十年的開采，目前我國(guó)大部分的油田已經(jīng)邁入開發(fā)的中后期，油井的含水率持續(xù)增加，原油的品質(zhì)也發(fā)生了很大的改變，這些無(wú)形之中就增加了油氣集輸?shù)碾y度，對(duì)各種儀器設(shè)備的要求就會(huì)逐年提高，相關(guān)儀器設(shè)備的負(fù)荷勢(shì)必會(huì)不斷增加，從而消耗的能量就會(huì)大幅增多[2-3]。

3 油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能減排的對(duì)策建議

3.1 加強(qiáng)管理，增強(qiáng)節(jié)能降耗意識(shí)

油田企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)的管理力度，不但要確保油品的質(zhì)量，而且還應(yīng)減少作業(yè)過程中的能源損耗。首先就應(yīng)該嚴(yán)格控制各種儀器、設(shè)備、油品等的能耗問題，防止熱能過多損失。其次，油田企業(yè)必須安排專門人員對(duì)集輸管道、儀器、設(shè)備進(jìn)行定期巡檢、維修、保養(yǎng)，檢查各種儀器設(shè)備的運(yùn)行情況以及管道的完整性，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行維修或更換，防止出現(xiàn)設(shè)備破損、油氣泄露等問題，減少油品損失，確保各種儀器設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，油田企業(yè)應(yīng)該加大節(jié)能降耗的宣傳力度，不定期開展節(jié)能降耗的講座或課程學(xué)習(xí)，增強(qiáng)企業(yè)員工的節(jié)能降耗意識(shí)[3-4]。

3.2 使用先進(jìn)技術(shù)

在油氣集輸系統(tǒng)中，如果想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，首先就應(yīng)該使用各種先進(jìn)的技術(shù)，主要有四種：①變頻技術(shù)。在泵體等相關(guān)儀器設(shè)備中使用變頻技術(shù)，不但可以控制這些設(shè)備的電源結(jié)構(gòu)，而且還可以提高這些設(shè)備運(yùn)行速度調(diào)整的準(zhǔn)確性，讓其根據(jù)流量的特點(diǎn)與實(shí)際需求來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)速，不但可以提高設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量和效率，還可以減少電能損耗；②信息化技術(shù)。油田企業(yè)應(yīng)該構(gòu)建油氣集輸系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)，將各個(gè)流程都納入到平臺(tái)之中。利用信息化管理平臺(tái)，工作人員可以及時(shí)了解油氣集輸?shù)倪\(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，防止出現(xiàn)效率低下與能源損耗嚴(yán)重等問題；③地?zé)峒夹g(shù)。油田企業(yè)利用地?zé)峒夹g(shù)可以進(jìn)行發(fā)電、加熱，供暖，有效降低了各種能源的使用量，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的；④低耗能運(yùn)輸技術(shù)，該技術(shù)不需要對(duì)原油進(jìn)行加熱運(yùn)輸，使得原油中的水分不會(huì)出現(xiàn)自然蒸發(fā)，不但能夠提高輸送效率，而且可以降低能耗[5-6]。

3.3 耗能評(píng)價(jià)，簡(jiǎn)化和改進(jìn)工藝流程

油氣集輸系統(tǒng)是一個(gè)巨大的能量系統(tǒng)，不同的工藝流程耗能不同，因此油田企業(yè)應(yīng)該采用一些技術(shù)手段對(duì)各種工藝流程進(jìn)行耗能評(píng)價(jià)，如遺傳算法、粒子算法、數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)法等，計(jì)算原油加熱、油氣水分離、原油脫水、管道輸送等工藝流程的能效系數(shù)，確定其中耗能較大的環(huán)節(jié)，進(jìn)而提出一些合理的改進(jìn)建議，從而為節(jié)能降耗提供更加科學(xué)、有效的決策依據(jù)。其次，油田企業(yè)還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，不斷簡(jiǎn)化和改進(jìn)集輸工藝流程，如使用高效、智能的技術(shù)手段，盡可能使油氣集輸工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)更佳的生產(chǎn)成本控制效果。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）節(jié)能減排對(duì)于油田企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要，油田企業(yè)必須充分意識(shí)到節(jié)能減排的重要性，加大人力、物力的投入力度，引進(jìn)和使用各種先進(jìn)的節(jié)能減排技術(shù)，明確節(jié)能減排的任務(wù)和發(fā)展方向。其次，工作人員都應(yīng)該改變傳統(tǒng)的觀念，努力學(xué)習(xí)并實(shí)施好相關(guān)的措施，不斷降低油氣集輸系統(tǒng)的能耗，減少生產(chǎn)成本，促進(jìn)油田企業(yè)的良好發(fā)展，從而才可以有效解決我國(guó)石油和天然氣資源的供需矛盾。

（2）任何事物的發(fā)展都不可能一帆風(fēng)順，油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗也不例外。相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗發(fā)展較慢，盡管研究人員提出了很多節(jié)能降耗的方法，但是都比較分散，而且技術(shù)比較落后，很難滿足油田的實(shí)際發(fā)展要求，因此需要科研人員和實(shí)際工作人員共同努力，研發(fā)出更加系統(tǒng)化、科學(xué)化、有效化的節(jié)能降耗方法，減少油氣集輸系統(tǒng)的能耗，提高油田經(jīng)濟(jì)效益。