油氣集輸系統(tǒng)能耗和節(jié)能研究進(jìn)展

林福賀

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生產(chǎn)生活對(duì)于能源的需求量也越來(lái)越大。石油作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)，開發(fā)和利用的效率逐漸引起更多的關(guān)注。節(jié)能降耗的理念在各行各業(yè)都得到很好的推廣，特別在石油行業(yè)中，節(jié)能降耗顯得格外重要。其中油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗直接關(guān)系到整個(gè)油田生產(chǎn)的成本投資和經(jīng)濟(jì)效益。主要介紹油氣集輸系統(tǒng)的能源消耗現(xiàn)狀，目前的節(jié)能降耗技術(shù)和取得的成效以及今后節(jié)能降耗工作的重點(diǎn)。通過對(duì)新技術(shù)和新工藝的推廣和應(yīng)用，能夠有效的降低資源浪費(fèi)和能源消耗，從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān) 鍵 詞：油氣集輸系統(tǒng)；節(jié)能降耗；集輸設(shè)備；石油

中圖分類號(hào)：TE 832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）08-1970-04

Abstract： With the rapid development of Chinas economy， the demand for energy is increasing. Oil as a pillar industry of the national economy， its development and utilization efficiency has gradually attracted more attention. Energy saving ideas in all walks of life have been very good promotion， especially in the oil industry， energy saving and consumption reducing is particularly important. The energy saving and consumption reducing of oil and gas gathering and transportation system is directly related to the cost investment and economic performance of the whole oil field production. In this paper， the current situation of energy consumption of oil and gas gathering and transportation system was introduced， current energy saving technologies and achievements were discussed as well as the focus of energy saving and consumption reducing in the future. Promotion and application of new technologies and new processes can effectively reduce the waste of resources and energy consumption， so as to achieve the purpose of improving the economic performance.

Key words： oil and gas gathering and transportation system； energy saving； gathering equipment； petroleum

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，石油的需求量也在不斷的上升，油氣集輸系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)也就越來(lái)越大。油氣集輸系統(tǒng)是油田生產(chǎn)中必不可少的一部分，它包括原油脫水，原油加熱，原油穩(wěn)定，油氣分離，油氣計(jì)量等很多部分[1]。這些環(huán)節(jié)共同配合，共同作用，才能使油氣集輸系統(tǒng)持續(xù)工作。由于集輸系統(tǒng)復(fù)雜龐大，不易于管理，所以油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作就受到了制約。同時(shí)隨著油田到了開發(fā)后期，含水量不斷增加，油溫升高，油田產(chǎn)出物的處理所需要的能耗將會(huì)越來(lái)越多。當(dāng)代社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保，集輸系統(tǒng)的能耗占整個(gè)油田地面工程能耗的較大部分，所以，油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗是擺在油田生產(chǎn)中的大問題，急需解決。

1 油氣集輸系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀以及原因

能耗高、油氣損耗大是油氣集輸系統(tǒng)的主要問題[2]。能耗高主要是指油水處理過程中能耗較高，對(duì)于新問題的出現(xiàn)，陳舊的設(shè)備和過時(shí)的技術(shù)不能很好的解決所出現(xiàn)的問題，需加大改造的力度；油氣損耗大主要是指油氣在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中揮發(fā)、損耗較多，需加強(qiáng)油氣集輸系統(tǒng)的密閉性[3]。油氣集輸系統(tǒng)能耗主要有以下幾個(gè)方面：

（1）油井采出液中含水率的增加給油氣處理增加了難度，從而會(huì)增加處理成本，能耗變大。我國(guó)很多油田進(jìn)入生產(chǎn)的中后期，含水量逐年增加，生產(chǎn)出的原油沒有原來(lái)的品質(zhì)好，使得后期的原油處理難度加大，對(duì)設(shè)備的處理要求也變得越來(lái)越高，由于設(shè)備負(fù)荷過大，導(dǎo)致耗能加大。

（2）油氣集輸設(shè)備和現(xiàn)代的油田開采不匹配[4]。目前，油田環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，油田的開采難度加大，特別是現(xiàn)在的一些稠油油田的開采難度比預(yù)想的要困難的多，同時(shí)儲(chǔ)存和運(yùn)輸方面的難題也就顯露無(wú)疑。但我國(guó)的很多油田仍然采用傳統(tǒng)的集輸工藝，這就使得集輸系統(tǒng)的性能已經(jīng)不能滿足油田生產(chǎn)，增加了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，能耗也就隨之加大[5]。

（3）油水處理難度比較大。隨著油田開發(fā)的不斷深入，以及一些特殊油藏的開采，采出來(lái)的油水混合物的性質(zhì)發(fā)生了很大變化，使得油水的處理難度不斷增大。

（4）油田所使用的設(shè)備較落后。有些油田已經(jīng)開采很多年，設(shè)備腐蝕老化嚴(yán)重，例如運(yùn)行了很多年的加熱爐，很多油田沒有按照規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行設(shè)備的檢查和維修，使得設(shè)備的效率不斷下降，發(fā)揮不了應(yīng)有的作用，造成大量的熱量浪費(fèi)，能耗不斷增加。

2 油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)展

針對(duì)油田油氣集輸系統(tǒng)耗能較高的問題，我國(guó)引進(jìn)了很多先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)推廣應(yīng)用，并取得了不錯(cuò)的效果。

2.1 常溫游離水雨脫出技術(shù)

該技術(shù)是將一定的破乳劑加入到含水較高的采出液中，在不加熱的情況下便可以分離出游離水，凈水效果較好[6]。

2.2 自然不加熱集輸技術(shù)和低溫集油工藝

傳統(tǒng)的雙管摻水技術(shù)雖然具有可靠安全，方便管理等優(yōu)點(diǎn)，但是大量的能源將被浪費(fèi)。不加熱集輸可分為單管不加熱集輸，雙管不加熱集輸，常溫水摻入的不加熱集輸以及季節(jié)性的不加熱集輸[1]。由于不加熱集輸?shù)膬?yōu)越性，各個(gè)油田對(duì)該技術(shù)都很重視，都開展了相關(guān)工作。自然不加熱集輸技術(shù)可以使含水量超過60%的油田產(chǎn)物能由油包水型乳狀液轉(zhuǎn)化為水包油型乳狀液，從而降低油水產(chǎn)物在輸送過程中的流動(dòng)阻力，如果油田產(chǎn)物的溫度高于其凝點(diǎn)時(shí)，就可以直接輸送，不需要加熱，大大減少了熱能的消耗。

2.3 含油污水余熱的回收

利用逆卡諾循環(huán)的熱泵可以使工質(zhì)將熱量從低溫余熱中吸取出來(lái)，并在熱回收裝置中將熱量放出。熱泵的使用可以有效的利用含油污水的余熱，提高能源的利用率。熱泵在我國(guó)一些油田得到了較好的應(yīng)用，例如，壓縮式熱泵在大慶油田得到了較好的應(yīng)用，吸收式熱泵在勝利油田的應(yīng)用效果更好。

2.4 重視加熱爐節(jié)能

影響加熱爐熱效率的因素主要有：燃燒爐的類型、燃燒器、空氣系數(shù)、爐體散熱損失等[7]。想要提高加熱爐的效率需加強(qiáng)以下幾點(diǎn)。一方面，增加高效加熱爐的使用，在油田的不斷發(fā)展的過程中，需要將過去熱效率下降的加熱爐換成新型的高效加熱爐。加熱效率對(duì)耗氣量有很大影響，設(shè)備出廠時(shí)效率較低，那么不論后期怎么加強(qiáng)管理，都很難達(dá)到預(yù)想的效果。因此，高效的燃燒爐就顯得格外重要。另一方面，為了確保燃料的充分燃燒，需選擇優(yōu)質(zhì)燃燒器。調(diào)整空氣系數(shù)，使燃料充分燃燒，提高效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。此外，要加強(qiáng)對(duì)集輸系統(tǒng)的定期維修、定期清垢。目前，大多數(shù)油田所用的加熱爐所使用的介質(zhì)都是含油污水，礦化度較高，設(shè)備結(jié)垢的機(jī)率較大，影響熱量的傳導(dǎo)，因此，定期對(duì)集輸系統(tǒng)清垢是很有必要的。

2.5 通過改變油水泵的頻率來(lái)節(jié)約電能

在油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，很多運(yùn)行參數(shù)都是和實(shí)際情況相匹配的，當(dāng)輸量發(fā)生變化時(shí)，就要改變運(yùn)行方式才能滿足需求，如改變泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、調(diào)整閥門開度等方法，比較常見的措施是利用控制閥門開度實(shí)現(xiàn)工況的改變。然而，通過過去常用的方法來(lái)控制運(yùn)行參數(shù)精度不高，同時(shí)還會(huì)造成大量的能源浪費(fèi)[8]。輸油泵變頻調(diào)速主要通過變頻技術(shù)和對(duì)設(shè)備的合理運(yùn)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)輸入頻率的改變使電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。保證泵運(yùn)行在最佳的工作區(qū)，既能保護(hù)泵又能節(jié)約電能。效率高、功能多樣、成本低、操作方便是該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)。變頻調(diào)速技術(shù)可以改善設(shè)備的運(yùn)行工況，是輸油泵，風(fēng)機(jī)等設(shè)備理想的調(diào)速方法，變頻調(diào)速技術(shù)的合理應(yīng)用能夠有效節(jié)約電能。

2.6 提高管道的運(yùn)輸能力，從而節(jié)約能源

為了能夠安全、經(jīng)濟(jì)的完成輸送任務(wù)，就要解決能量供應(yīng)與能量消耗之間的關(guān)系問題。特定管道中，管道的進(jìn)、出口壓力和溫度決定了管道的效率。當(dāng)入口的溫度和壓力保持不變時(shí)，出口的壓力和溫度越高，則管道的效率就越高；反之就越低。改變管徑來(lái)升高出口壓力在生產(chǎn)過程中應(yīng)用較多，這種方法可以有效的節(jié)能降耗。

2.7 油氣混合輸送技術(shù)

近些年海洋石油工業(yè)提及較多的油氣混輸技術(shù)，主要是將未分離的油、氣、水直接用混輸泵進(jìn)行輸送，經(jīng)過海底管道直接輸送到終端進(jìn)行處理。以前海上油田產(chǎn)物需要經(jīng)過三項(xiàng)分離器處理，然后用原油外輸泵將原油輸送到陸上進(jìn)行處理，用天然氣壓縮機(jī)將天然氣單獨(dú)輸送到氣體處理場(chǎng)。這樣需要多條單獨(dú)的海底管道才能完成輸送工作。如果采用油氣混輸技術(shù)，那么只需要用一臺(tái)泵和一條混輸管道就可以將井口產(chǎn)物輸送到陸上終端進(jìn)行統(tǒng)一處理，簡(jiǎn)化了海上平臺(tái)的處理工藝，節(jié)省了設(shè)備投資，降低了管理費(fèi)用，有效增加了單井采收率，延長(zhǎng)油田的壽命[9]。

3 今后工作的重點(diǎn)

3.1 節(jié)能降耗理念的確立

科學(xué)發(fā)展觀要求企業(yè)做好節(jié)能降耗方面的工作，油田企業(yè)要利用好油井出油溫度和含水量增加的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)自然不加熱輸油以及低溫集油工藝。油田進(jìn)入高含水生產(chǎn)期，管道內(nèi)的結(jié)蠟程度大大降低，要利用好這個(gè)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不加熱集油。同時(shí)，要進(jìn)行低能耗原油游離水的脫出，低能耗油水輸送，不加熱情況下進(jìn)行含油污水的處理。實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝流程的低能耗特點(diǎn)。利用熱泵回收含油污水中的熱量，可將回收的熱量用在轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站的采暖伴熱中，也可以用在油田現(xiàn)場(chǎng)的使用中，避免了大量能量浪費(fèi)?，F(xiàn)今，采油廠多數(shù)采用不加熱進(jìn)站、不加熱外輸?shù)燃夹g(shù)，更易于管理。目前大慶等十幾個(gè)油田都采用了該技術(shù)，并且取得了不錯(cuò)的效果。

3.2 油氣集輸?shù)墓芾響?yīng)加強(qiáng)

加大油品在現(xiàn)場(chǎng)的保存管理力度，控制油品損耗。在儲(chǔ)油罐外部安裝水循環(huán)系統(tǒng)，控制好儲(chǔ)油罐的溫度，還要安裝呼吸擋板，可以減少回逆呼出，減少油品出現(xiàn)大量的蒸發(fā)損耗。定期對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，有沒有已經(jīng)泄露的部分沒有被發(fā)現(xiàn)，提早發(fā)現(xiàn)才能降低能源的浪費(fèi)，減小對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)于管道、儲(chǔ)油罐、分離罐、電脫水器等設(shè)備不能等到損壞之后才維修，要做到定期保養(yǎng)，防止由于設(shè)備老化而出現(xiàn)事故，當(dāng)事故真的出現(xiàn)時(shí)，可能對(duì)于人力、物力和財(cái)力的消耗就不在可以控制的范圍內(nèi)了。要做到防患于未然，預(yù)防工作一定要做到位，不能做亡羊補(bǔ)牢的事。

3.3 現(xiàn)代新科技在集輸系統(tǒng)節(jié)能方面的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步使得很多新技術(shù)在油田的集輸系統(tǒng)中都能得到用武之地，新科技的運(yùn)用才是節(jié)能降耗的有效方法[10]。在高效油氣集輸方面科研人員做了大量的工作，在油水分離、除油、防腐等方向上做出了很多成果，完善了油氣集輸技術(shù)。隨著油田生產(chǎn)能力的不斷變化，在高效區(qū)運(yùn)行，很多設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)，并且消耗了大量的能量，工作效率大大降低，故此，無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到油田的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)將降低集輸系統(tǒng)的能量損耗，提高設(shè)備的利用效率。撬裝式計(jì)量車的設(shè)計(jì)和應(yīng)用；智能溫壓控制裝置的應(yīng)用；ZGM超導(dǎo)節(jié)能加熱器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用等[11]。這些新技術(shù)的應(yīng)用可以降低能耗，提高效益，降低成本，保證油氣地面工程的安全有效運(yùn)行。

信息技術(shù)的發(fā)展為工業(yè)進(jìn)步提供了無(wú)限的可能，油田開采和油氣集輸?shù)孛婀こ痰男畔⒒芾硪苍谥鸩綄?shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使油田的生產(chǎn)管理以及油氣集輸系統(tǒng)變得更加便利，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，解放了部分勞動(dòng)力，計(jì)算機(jī)具有比人力更加準(zhǔn)確的控制技術(shù)。數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析都可以運(yùn)用信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并且能夠提供準(zhǔn)確的信息給管理人員，使管理人員更容易做出判斷和決策。通過對(duì)油氣進(jìn)站以及出站的準(zhǔn)確計(jì)量，能夠嚴(yán)格控制高效加熱以及泵機(jī)組變頻閉環(huán)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燃燒爐、管道、儲(chǔ)油罐、燃料消耗等的實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)而提高工作效率，完善運(yùn)行程序[12]。信息化技術(shù)的應(yīng)用減少了天然氣燃料的浪費(fèi)，減小了事故發(fā)生的可能性。

3.4 油氣集輸系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的集輸系統(tǒng)與國(guó)外的差距主要存在于：國(guó)內(nèi)油田產(chǎn)物經(jīng)游離水脫出器脫出的游離水中含油較多；國(guó)外通過完善設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化游離水脫出流程。國(guó)內(nèi)的很多油田的站內(nèi)流程隨著產(chǎn)液量的增加變得不盡合理，仍然存在節(jié)能的潛力。在輸送稠油的過程中，摻水輸送會(huì)降低輸送效率，在很多運(yùn)行流程以及運(yùn)行參數(shù)上都存在優(yōu)化的可能。必要時(shí)針對(duì)不同的油田的稠油性質(zhì)，要研究特定的降粘劑來(lái)代替摻液輸送。

在油田高含水開發(fā)期，我國(guó)在脫水技術(shù)上已經(jīng)取得了較高的技術(shù)成果，今后要加強(qiáng)分離器對(duì)不同油田的適應(yīng)能力，加快研制常溫脫水破乳劑、新型聚結(jié)填料的腳步?？萍疾粩噙M(jìn)步，人類不斷向前發(fā)展，我國(guó)必將在油氣集輸?shù)脑头€(wěn)定、油氣水分離、污水處理、管道輸送、防腐技術(shù)等方面取得更大的成就[13]。

4 結(jié) 論

油氣集輸是油田生產(chǎn)中的重要組成部分，它是一個(gè)復(fù)雜、龐大的系統(tǒng)。集輸系統(tǒng)的能耗直接影響整個(gè)油田經(jīng)濟(jì)效益，因此技術(shù)系統(tǒng)節(jié)能降耗就變得刻不容緩，這是科學(xué)發(fā)展的必然要求，是新時(shí)代下節(jié)能環(huán)保的大勢(shì)所趨，也是油田經(jīng)濟(jì)效益提高的必經(jīng)之路。實(shí)現(xiàn)油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能降耗主要在于集輸技術(shù)革新和對(duì)設(shè)備的改造，做好這兩方面的工作，將會(huì)促進(jìn)降耗任務(wù)走上新的臺(tái)階。對(duì)于不同的油田產(chǎn)出的性質(zhì)不同的原油，應(yīng)采用不同的分離及輸送方式，充分結(jié)合油田的特點(diǎn)，多種技術(shù)工藝同時(shí)使用，才能做到真正的節(jié)能降耗。對(duì)于確定的油品性質(zhì)、相關(guān)參數(shù)確定以及工藝流程的情況下，加熱設(shè)備和輸送管道以及輸送設(shè)備的效率就是影響能耗和經(jīng)濟(jì)效益的主要因素。樹立節(jié)能降耗的理念，充分利用抽油機(jī)動(dòng)力以及含油污水的余熱，提高能量的利用率。充分利用現(xiàn)代科技所帶來(lái)的便利和操作的準(zhǔn)確性和即時(shí)性，降低集輸成本，提高油田效益。

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