油田節(jié)能降耗技術(shù)的分析

單永芳

摘要：能源資源的稀缺性特點決定我們要持續(xù)的關(guān)注“節(jié)能降耗”，更應(yīng)該深入研究與將更多、更好的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用于社會生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域當(dāng)中，從而實現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能減排目標(biāo)、達到節(jié)能降耗目的；作為社會生產(chǎn)、生活重要能源來源之一的油氣資源開發(fā)與利用，同樣面臨著節(jié)能降耗問題，這主要是因為油氣資源開發(fā)、利用本身就伴隨著大量的能源資源消耗，也是節(jié)能降耗的重點。為此，筆者結(jié)合工作實際，從油田油氣資源開發(fā)與利用角度就采油系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)中的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用問題進行了深入探討；旨在促進節(jié)能降耗技術(shù)在油田油氣資源開發(fā)與利用過程中的科學(xué)合理應(yīng)用。

Abstract： The scarcity of energy resources determines that we should pay more attention to energy saving and consumption reduction. We should further study and apply more and better techniques of energy saving and consumption reduction to various fields of social production and life， so as to realize the expected energy saving and emission reduction targets， to achieve the purpose of energy saving. Oil and gas resource is an important source of social production and life， so its development and utilization is facing energy-saving problems. This is mainly because oil and gas resources development and utilization itself is with large energy and resource consumption， which is the focus of energy saving. In this paper， the author discusses the application of energy saving technology in oil extraction system， gathering system， thermal system and electric power system from the point of exploitation and utilization of oil and gas resources in the field. The aim is to promote the scientific and rational application of energy saving technology in oil and gas resources development and utilization.

關(guān)鍵詞：油田；節(jié)能降耗；技術(shù)；分析；油氣資源開發(fā)

Key words： oilfield；energy saving；technology；analysis；oil and gas resources development

中圖分類號：TE34 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0117-02

0 引言

隨著我國社會各個領(lǐng)域、各個行業(yè)的穩(wěn)步、可持續(xù)健康發(fā)展，社會能源需求逐年及大幅增長，鑒于能源資源的稀缺性，為了有效提高能源資源的利用效率及實現(xiàn)節(jié)能目的，節(jié)能降耗技術(shù)開始走入人們的視野，并逐漸被人們所重視；作為社會生產(chǎn)、生活重要能源來源之一的油氣資源開發(fā)與利用，同樣面臨著上述資源利用效率問題及節(jié)能降耗挑戰(zhàn)。油氣資源的開發(fā)、供應(yīng)與利用過程本身就伴隨著大量的能源資源消耗，因此也是進行節(jié)能降耗的重點。從油氣資源開發(fā)過程角度提高能源的利用效率及節(jié)能降耗水平對促進節(jié)能降耗在社會各個領(lǐng)域及生產(chǎn)、生活中的實施具有重大而深遠的意義。筆者結(jié)合工作實際，從油田油氣資源開發(fā)與利用角度就采油系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)中的節(jié)能降耗技術(shù)應(yīng)用問題進行深入探討，以期對促進節(jié)能降耗技術(shù)在油田油氣資源生產(chǎn)過程中科學(xué)合理應(yīng)用有所幫助。

1 油田采油系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用分析

1.1 優(yōu)化采油系統(tǒng)的設(shè)計

影響油田機械采油系統(tǒng)能源利用效率的因素較多，可謂地面、井下因素皆有，如油井產(chǎn)液量、有效揚程和電機輸出功率等因素和參數(shù)；因此，應(yīng)該同時考慮地面和井下因素，將機械采油系統(tǒng)作為一個整體，以節(jié)能降耗為主要目標(biāo)，對相關(guān)影響因素及參數(shù)進行優(yōu)化匹配設(shè)計，旨在提高整個機械采油系統(tǒng)的能源利用效率，進而提高其節(jié)能降耗水平。當(dāng)前，就油田機械采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計所涉及的節(jié)能降耗技術(shù)研究與應(yīng)用，概括起來有多個研究方向和多種技術(shù)；如“雙層綜合模糊評價法”，即將最高效率作為設(shè)計目標(biāo)，建立機械采油系統(tǒng)有桿泵抽汲參數(shù)優(yōu)化模型，以此起到消耗同樣能源而提高油氣產(chǎn)量的效果；還如回歸方程法，即通過對大量的機械采油系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)的分析來獲得一個或者多個方程模型，然后以效率為目標(biāo)函數(shù)，將設(shè)計參數(shù)與實際生產(chǎn)進行對比分析，從而獲得生產(chǎn)效率高的參數(shù)并普遍應(yīng)用到生產(chǎn)過程中等多種采油系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法。

1.2 大力推廣節(jié)能抽油機

采油過程中抽油機是能源消耗大戶，有必要大力推廣與應(yīng)用節(jié)能型抽油機。國外應(yīng)用比較多的，如法國研制生產(chǎn)的長沖程液壓驅(qū)動塔架長沖程抽油機，美國Rota flex公司研制生產(chǎn)的長沖程抽油機，都具有結(jié)構(gòu)簡單、不需外加配重、沖程長、沖次低、電機功率小等優(yōu)點，能明顯降低能源消耗。國內(nèi)研制生產(chǎn)與應(yīng)用比較多的，如：雙驢頭抽油機，其屬于游梁式抽油機類，同樣具有沖程長、沖次低、能源消耗低的優(yōu)點；偏輪游梁抽油機，其為六連桿結(jié)構(gòu)，也是一種節(jié)能型抽油機，與傳統(tǒng)抽油機比較，節(jié)電率能達到30%；另外，彎游梁抽油機也是當(dāng)前一種比較典型的節(jié)能型抽油機，其是在常規(guī)游梁抽油機基礎(chǔ)上，通過對其形狀、安裝位置等的改進而兼?zhèn)淞顺Ｒ?guī)游梁式抽油機和雙驢頭抽油機的優(yōu)點，具有較好的節(jié)能效果。

2 油田集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用分析

2.1 高效保溫隔熱技術(shù)及其應(yīng)用

在油氣資源中高凝點、高含蠟原油以及稠油占有較大比重，其成功順利開采離不開“熱力技術(shù)”的支持，如果采用專門的熱力技術(shù)勢必會增加能源消耗，因此“保溫隔熱”就成為油田油氣資源集輸過程中所使用的、重要的節(jié)能降耗手段之一。為了充分利用現(xiàn)有熱能，對系統(tǒng)進行專門的保溫隔熱處理是非常必要的，主要目的是降低油氣資源開采過程中熱力能量損失。高效保溫隔熱技術(shù)被認為是降低熱力系統(tǒng)能量損失、提高能源利用效率的重要技術(shù)方法之一；比如，美國克恩河油田廣泛采用的高效隔熱管技術(shù)、英國Troika油田采用的真空隔熱油管技術(shù)，對于保持油液溫度起到了積極作用，取得了較好的節(jié)能降耗效果。

2.2 常溫集輸處理技術(shù)及其應(yīng)用

油田油氣資源開發(fā)在進入中后期，即高含水階段，如果仍采用傳統(tǒng)集輸工藝則會增加能源消耗，這一階段的采出液其實更適用于常溫集輸而不需要進行專門摻水加熱處理。如冀東油田、大慶油田在該階段推廣使用的常溫密閉集輸工藝，就取得了很好的節(jié)能降耗效果。但是，常溫集輸處理技術(shù)應(yīng)用同樣也受實際條件的限制，比如要考慮采出液的含水率、溫度和剪切率等因素，以及對集油管路進行必要的保溫處理等，從而保證常溫集輸處理技術(shù)的應(yīng)用效果，進而達到節(jié)能降耗目的。

2.3 高效氣液分離技術(shù)及其應(yīng)用

氣液分離是油田油氣資源開發(fā)過程的重要環(huán)節(jié)，氣液分離效果的優(yōu)劣直接影響到油氣資源后續(xù)的脫水效果；就油田油氣資源開發(fā)過程中的氣液分離技術(shù)，國內(nèi)外及各大油田都在大力抓緊改進，并研制生產(chǎn)出了相應(yīng)氣液分離器，將其應(yīng)用到油田油氣資源氣液分離環(huán)節(jié)中，大大簡化了后續(xù)的采出液處理流程，起到了很好的節(jié)能降耗效果，其中尤以高效、緊湊型分離器為代表。如挪威石油公司研制的管式氣液旋流分離器具有效率高、撬裝化、可移動及小型化等特點，更適合于深海油氣資源開發(fā)過程中的氣液分離，其通過減小每個單管管徑、加長管長，以及增加渦流設(shè)備等，大大提高了油氣資源的氣液分離效率。

3 油田熱力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用分析

3.1 加熱爐節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用

加熱爐是油田油氣資源開采過程中廣泛使用的加熱設(shè)備，加熱爐效率高低直接影響到油田的節(jié)能降耗效果。鑒于影響加熱爐效率的因素眾多，需要考慮從主要影響因素角度來對加熱爐進行改進設(shè)計，如燃燒器、空氣系數(shù)、爐體散熱等都是影響加熱爐能源利用效率的重要因素；因此，可以考慮進一步改進加熱爐燃燒器設(shè)計、采用節(jié)能型高效燃燒器，以及優(yōu)化空氣系數(shù)、配套輻射定向吸熱和余熱回收技術(shù)等，以此來提高加熱爐系統(tǒng)的能源和熱能利用效率。目前，國內(nèi)采用的高效加熱爐主要有真空加熱爐、相變加熱爐和熱媒爐等幾種；其中冀東油田使用的相變加熱爐和真空加熱爐；實踐證明，經(jīng)過改進的高效加熱爐不但運行穩(wěn)定、安全可靠，最重要的是節(jié)能效果好，能源燃燒及熱能利用率達到90%以上。

3.2 熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)及其應(yīng)用

熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，由于具有較好的環(huán)保性和經(jīng)濟性特點，被越來越多的人們認可和應(yīng)用。對于熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，國外甚至已經(jīng)通過立法來促進其發(fā)展和應(yīng)用，同時也進一步促進了熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和在更大范圍內(nèi)的應(yīng)用；熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)成為油田油氣資源開采過程中用于提高能源利用效率、實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的主要與有效方式。與熱電分產(chǎn)相比較，熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的節(jié)能降耗效果不言而喻，其在國內(nèi)外油田油氣資源開采中應(yīng)用的效果同樣也獲得了人們的認可，特別是在熱采稠油中的應(yīng)用。如美國Midway-Sunset稠油油田、克恩河油田應(yīng)用的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，實驗與實踐均證明，熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用給企業(yè)帶來了較好的經(jīng)濟效應(yīng)和節(jié)能效果。

4 油田電力系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)及其應(yīng)用分析

4.1 無功補償技術(shù)及其應(yīng)用

就無功補償技術(shù)而言，其在國內(nèi)油田電力系統(tǒng)中的應(yīng)用配置相對較少，且多存在配置不合理問題；因此，有必要對油田電力系統(tǒng)中的無功補償技術(shù)應(yīng)用進行全面的優(yōu)化。我國勝利油田孤東油區(qū)率先改進與采用了智能無功補償裝置，實踐證明新型智能無功補償裝置，不僅能夠有效提高電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，最重要的是能夠大幅降低能量損耗，無功補償與節(jié)能降耗效果明顯，同時一定程度上實現(xiàn)了油田電力系統(tǒng)的智能化運行；還有中原油田在油田抽油機井上應(yīng)用了無功就地補償技術(shù)，成功實現(xiàn)平均線損率下降，其中降低率達60%，實現(xiàn)了節(jié)能降耗目的。隨著無功補償技術(shù)持續(xù)改進，已經(jīng)基本實現(xiàn)動態(tài)無功補償、連續(xù)性補償，其節(jié)能降耗效果更好。

4.2 變頻技術(shù)及其應(yīng)用

伴隨變頻技術(shù)的發(fā)展，特別是調(diào)速變頻技術(shù)，其在油田抽油機、螺桿泵和輸油泵等設(shè)備中獲得了成功應(yīng)用，實現(xiàn)了降低設(shè)備電力損耗的目標(biāo)。如華北油田采油廠在抽油機井上應(yīng)用了變頻技術(shù)后，節(jié)電率達22%，節(jié)能效果明顯；勝利油田孤東采油廠的潛油電泵在使用了變頻技術(shù)后，系統(tǒng)能源利用率提高了11%，不便節(jié)約了能源，也提高了油田的經(jīng)濟效益。雖然當(dāng)前變頻技術(shù)所使用的變頻器還多是通用變頻器，相對適應(yīng)性、可靠性要差一些，一定程度上影響了變頻技術(shù)在油田電力系統(tǒng)改造中的應(yīng)用，但是我們?nèi)匀荒軌蚩吹阶冾l技術(shù)應(yīng)用在油田電力系統(tǒng)中所起到的節(jié)能效果；毋庸置疑，變頻技術(shù)應(yīng)用將成為油田電力系統(tǒng)節(jié)能降耗研究的一個重要方向。

5 其他節(jié)能降耗技術(shù)及其在油田的應(yīng)用分析

可用于油田實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的技術(shù)眾多，除了上述針對油田采油系統(tǒng)、集輸系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)外，仍然有很多的節(jié)能降耗技術(shù)可以用于油田實現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。如直驅(qū)螺桿泵技術(shù)，其通過永磁電機對螺桿泵直接驅(qū)動，以此來減少機械和皮帶減速器的應(yīng)用，達到降低抽油系統(tǒng)能源消耗的目的；如油田數(shù)字化技術(shù)，也是實現(xiàn)油田智能管理的最佳途徑，其關(guān)鍵技術(shù)之一地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以很好實現(xiàn)油田系統(tǒng)內(nèi)各類資源的共享，促進油田經(jīng)濟效益和整體能源利用率的提高；還如太陽能技術(shù)，國內(nèi)外越來越多的油田開始重視太陽能的利用，如遼河油田在原油集輸系統(tǒng)中就使用太陽能來對原油進行加熱，太陽能技術(shù)在油田節(jié)能降耗中的應(yīng)用更多的還處于起步探索階段，但無疑有著廣闊的應(yīng)用前景。

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