油田地面工程節(jié)能技術(shù)措施探討

韓英君文莉

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠基建工程管理中心；2.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

油田地面工程節(jié)能技術(shù)措施探討

韓英君1文莉2

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠基建工程管理中心；2.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠）

節(jié)能減排是近年來(lái)社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)，這不僅關(guān)乎國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，更會(huì)對(duì)子孫后代的生活環(huán)境產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。油田的開發(fā)建設(shè)可以為社會(huì)的發(fā)展提供重要資源，但同時(shí)也應(yīng)注意在開發(fā)過(guò)程中的節(jié)能降耗。隨著油田開發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，新問(wèn)題的不斷涌現(xiàn)進(jìn)一步增加了節(jié)能的難度。本文針對(duì)目前較為可行的節(jié)能技術(shù)做了深入探討，為油田地面工程的節(jié)能降耗指明了發(fā)展方向。

大慶油田 地面工程 節(jié)能 技術(shù)措施

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，能源問(wèn)題得到越來(lái)越多的關(guān)注，它作為人類生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，是社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的根基。然而，世界的能源總量有限，如何合理開發(fā)利用能源，是全世界、全人類共同關(guān)心的問(wèn)題。我國(guó)作為世界第一人口大國(guó)，但能源十分短缺，為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)高速增長(zhǎng)，在開發(fā)新能源的同時(shí)，必須注意提高能源的利用率，科學(xué)合理地節(jié)約能源。大慶油田在生產(chǎn)過(guò)程中，油氣損耗率及耗電量都十分巨大。針對(duì)未來(lái)大慶油田面臨油產(chǎn)量下降、油田綜合含水量逐年提升的形勢(shì)，節(jié)能降 耗勢(shì)在必 行[1]。

1 油田地面工程建設(shè)

大慶油田經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，近年來(lái)雖然油水井?dāng)?shù)仍在不斷增長(zhǎng)，但產(chǎn)油量卻逐年遞減，而且產(chǎn)液量和注水量大幅上升，對(duì)大慶油田的地面工程建設(shè)帶 來(lái)了不少 的 問(wèn) 題 和 挑戰(zhàn)[2]。

截至2011年底，大慶油田共建成油水井95349口，地面系統(tǒng)建成各種大 中型站 1609 座，管道72767km， 線 路 19554km， 道 路 16309km[3]。 面對(duì)當(dāng)前的形勢(shì)，應(yīng)在產(chǎn)油量達(dá)到需要的前提下，調(diào)整不合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

2 油田生產(chǎn)能耗分析

通過(guò)上述分析，由于油田的產(chǎn)油量日趨下降，新油井的開發(fā)成為必然，由此也造成了油田地面工程的能耗問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。油產(chǎn)量的下降直接導(dǎo)致的結(jié)果是含水量上升，從而使得能耗進(jìn)一步增大，不利于節(jié)能降耗的開展；與此同時(shí)，為了保證油田的產(chǎn)油量，新增油井導(dǎo)致地面生產(chǎn)設(shè)備增加，生產(chǎn)的能耗也必然隨之增加。另外，在油田的外圍，由于對(duì)油田開發(fā)力度不斷加大，開采難度也不斷提高，這也造成了能耗進(jìn)一步攀升。大慶油田的地面工程設(shè)施經(jīng)過(guò)多年的使用，不少地面設(shè)備已經(jīng)老化，這對(duì)地面設(shè)備的使用效率產(chǎn)生重要影響，同時(shí)也會(huì)增加不必要的生產(chǎn)能耗。

2.1耗氣分析

由于大慶油田主要采用的是摻水保溫、單井計(jì)量的密閉集油流程，油田中的生產(chǎn)耗氣以天然氣為主，其消耗主要集中在油氣集輸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)油站和脫水站上。二者相比，轉(zhuǎn)油站的耗氣量較大，大約占80%。通過(guò)對(duì)地面工程的生產(chǎn)狀況分析，造成耗氣量增加主要有以下幾方面原因：

1）由于長(zhǎng)年開采，油田地面工程在老區(qū)幾經(jīng)加密，而外圍油田的產(chǎn)油量較低，都造成了產(chǎn)油效率的下降；此類油井井口的出油溫度偏低，為了對(duì)其進(jìn)行保溫，增加了集輸噸油耗氣。

2）隨著產(chǎn)油量的減少，與產(chǎn)油量相關(guān)的地面設(shè)備長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。全油田電脫水設(shè)施、原油穩(wěn)定設(shè)施、長(zhǎng)輸管道的負(fù)荷率都下降了20%以上，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行非常不合理，運(yùn)行效率過(guò)低，能耗增高，亟待系統(tǒng)調(diào)整。

3）油田地面工程中老化和技術(shù)落后的設(shè)備較多，由于長(zhǎng)年疏于維護(hù)且尚未更新，造成這些地面設(shè)備效率較低，耗氣量偏大，導(dǎo)致能耗加劇。

從上述幾點(diǎn)可以看出，對(duì)于油田地面工程系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整勢(shì)在必行，對(duì)于老化落后的設(shè)備需及時(shí)更新，提高油井出油管道的保溫能力，減少熱量消耗，從而起到節(jié)氣的目的。

2.2耗電分析

在油田地面工程中，電能的消耗不可避免。其中以采油過(guò)程中的耗電量最高，其次是油田注水耗電，再次是集輸耗電，天然氣耗電和線路損耗相對(duì)較低。對(duì)于注水系統(tǒng)，目前所采用的注水系統(tǒng)總壓差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出壓力損失所要求的合理范圍，因此該系統(tǒng)存在很大的優(yōu)化空間。注水泵的技術(shù)落后或即將到達(dá)使用壽命都導(dǎo)致其效率偏低，會(huì)嚴(yán)重影響電能的消耗。應(yīng)盡可能選擇具有較高單級(jí)揚(yáng)程的多級(jí)離心泵，增大排水量，提高泵水效率。從原油的集輸和處理系統(tǒng)上來(lái)看，耗電較大的環(huán)節(jié)主要是轉(zhuǎn)油站和脫水站。由于油田的產(chǎn)液量不斷上升，導(dǎo)致集輸及處理噸油的耗電量也呈上升態(tài)勢(shì)。而機(jī)泵與管路的特性不匹配導(dǎo)致泵管內(nèi)壓差增大，其內(nèi)部流動(dòng)的損失超出了設(shè)計(jì)指標(biāo)；因此，也需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合調(diào)整，提高機(jī)泵運(yùn)行效率。對(duì)于供電網(wǎng)線路的能耗，由于外圍油田電網(wǎng)覆蓋面積較大，電力線路相對(duì)距離較長(zhǎng)，因而存在網(wǎng)路損耗偏高，運(yùn)行功率較低的問(wèn)題。同時(shí)，新增油井的增加也使得原有的電路系統(tǒng)日趨復(fù)雜化，存在很多的不合理因素。

3 節(jié)能技術(shù)措施

天然氣的耗氣及油田的生產(chǎn)耗電都是油田地面工程能耗的主要部分，若能有效對(duì)二者進(jìn)行控制，則能起到較好的節(jié)能效果。目前較為常用的技術(shù)措施包括不加熱集輸處理技術(shù)、注水節(jié)能技術(shù)、綜合節(jié)電技術(shù)等。

3.1不加熱集輸處理技術(shù)

目前，大慶油田處在高含水后期開發(fā)階段，含水率高達(dá) 90%以上，導(dǎo)致原油黏度大幅下降，這也造成了輸送管壁的結(jié)蠟量隨之下降，這對(duì)于不加熱輸送是十分有利的。應(yīng)大力推廣不加熱集輸處理技術(shù)，有效降低供熱的耗氣量，提高企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。

3.1.1 單管深埋集油工藝

該工藝主要用于多井串聯(lián)進(jìn)入集油閥組間，管線埋入約2m深，從而確保在凍土層以下。依靠井口回壓以及出油的溫度，以自壓的方式將原油壓入集油站，為保證生產(chǎn)過(guò)程中集油系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要配有專門的熱洗車設(shè)備對(duì)管路進(jìn)行清蠟及熱洗作業(yè)。通過(guò)在轉(zhuǎn)油站及集油閥組間建設(shè)采暖管道，在解決閥組間采暖的同時(shí)保證了集油干線的輸運(yùn)，降低了摻水所需的電能，使得能耗大幅降低。

3.1.2 “叢式井干管”集油工藝

以叢式井為主的區(qū)塊單元，在井組至計(jì)量站之間可以采用單干管摻水熱洗或單干管集油的工藝流程。在產(chǎn)量較高時(shí)或夏季可以采用雙管出油或不加熱集油。采用這種方法可以有效減少管線的用量，從而起到節(jié)能降耗的效果。

3.1.3 單管通球工藝

該工藝技術(shù)可以應(yīng)對(duì)高寒地區(qū)大產(chǎn)液量、高含水率、大黏度、高含蠟量的油井不加熱集輸需求，從而可以大幅節(jié)省耗電量和耗氣量，有效提高經(jīng)濟(jì)效益。其主要類型包括單井單管通球、單管多井樹狀通球和單管多井串接通球。

3.1.4 采出液處理技術(shù)

通過(guò)采用不加熱的集油破乳劑、變強(qiáng)度反沖洗和氣水反沖洗的污水處理技術(shù)和油管解堵技術(shù)，使得采出液的處理后溫度下降到原油凝固點(diǎn)溫度附近，適用于高寒地區(qū)的高凝原油采出液集輸處理。

3.2注水節(jié)能技術(shù)

注水系統(tǒng)節(jié)能降耗的主要手段是提高注水機(jī)泵的效率以及注水管網(wǎng)的效率，主要采取以下技術(shù)：

3.2.1 變頻技術(shù)

通過(guò)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，可以改變水泵的工作特性，選擇合理的工作點(diǎn)以適應(yīng)不同工況下流量、揚(yáng)程及功率的需求，從而降低泵管內(nèi)的壓差，減少由于節(jié)流所產(chǎn)生的電能損耗。

3.2.2 前置泵變頻技術(shù)

其基本方式是將現(xiàn)有的多級(jí)離心水泵拆解，在其進(jìn)口處新建1臺(tái)與之流量相同、固定揚(yáng)程的前置水泵，之后再與拆解后的多級(jí)離心泵連接。此時(shí),僅需對(duì)前置水泵進(jìn)行變頻調(diào)整轉(zhuǎn)速，即可達(dá)到在不同進(jìn)口工況下其出口流動(dòng)滿足多級(jí)離心泵的工作需求，有效節(jié)約電能。

3.2.3 注水泵涂膜

由于離心泵的長(zhǎng)期使用導(dǎo)致其內(nèi)部壁面容易腐蝕或結(jié)垢，更有甚者可能會(huì)產(chǎn)生氣蝕，從而嚴(yán)重影響水泵的正常工作。因此，需要對(duì)水泵的葉輪、殼體等表面涂抹耐腐蝕、耐老化、抗高溫、摩擦系數(shù)小的保護(hù)膜，起到減小流動(dòng)阻力，提高水泵使用壽命的目的。通過(guò)這種方法提高水泵的使用效率，從而有效節(jié)約電能。

3.2.4 系統(tǒng)仿真

在實(shí)際對(duì)水泵進(jìn)行操作之前，應(yīng)對(duì)整個(gè)注水系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真，依據(jù)水泵特性及實(shí)際工作環(huán)境，選取合適的工作點(diǎn)，確定實(shí)際工作中的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到最佳的使用效果。

3.3綜合節(jié)電技術(shù)

目前，油田地面工程所采用的節(jié)電技術(shù)主要包括電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償和電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。其中，無(wú)功補(bǔ)償是根據(jù)實(shí)際電網(wǎng)中無(wú)負(fù)荷的情況選擇合理的補(bǔ)償方式，提高電網(wǎng)運(yùn)行功率因數(shù)，減少無(wú)功的功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)損耗，起到節(jié)電的目的；對(duì)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整是通過(guò)改變現(xiàn)有電網(wǎng)中的開關(guān)狀態(tài)，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式，從而可以根據(jù)需要選擇合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低電網(wǎng)的自身?yè)p耗。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能降耗不僅能提高企業(yè)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)效益，更是造福子孫后代的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，因此需要引起高度重視。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新，采用科學(xué)合理的技術(shù)措施進(jìn)行有效的節(jié)能降耗，使油田地面工程真正做到可持續(xù)發(fā)展，為大慶油田的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

[1]唐述山,王金龍,鄒繼明.控制地面工程能耗,保障油田可持續(xù)發(fā)展[J].油氣田地面工程,2005,24(9):28-29.

[2]吳長(zhǎng)利,唐紅翠,趙連河,等.油田地面工程存在的主要問(wèn)題及對(duì)策[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2003,14(4):17-19.

[3]田晶,欒慶.大慶油田地面工程節(jié)能技術(shù)措施淺析[J].石油石化節(jié)能,2012,2(10):26-29.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.010.020

2013-07-04）

韓英君，工程師，2004年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué) （工程管理專業(yè)），主要從事地面工程管理、節(jié)能管理、質(zhì)量技術(shù)管理，E-mail： 3597085@qq.com， 地址：黑龍 江 省 大 慶 油田第十采油 廠 基建工程管理中心，166405。