集輸系統(tǒng)能耗節(jié)點(diǎn)分析與節(jié)能降耗對(duì)策探討

呂紅偉　麻秀花　王海云

摘要：油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗措施很多，降低油氣損耗最有效措施是密閉集輸。變頻器在輸油泵上廣泛應(yīng)用，既達(dá)到節(jié)能的目的，又方便生產(chǎn)管理。改變離心泵葉輪直徑調(diào)節(jié)流量的方法，雖然流量在一定范圍內(nèi)可以保證泵在有效區(qū)內(nèi)工作，能量利用經(jīng)濟(jì)，但不方便，應(yīng)用不廣泛。單管循環(huán)流程在一定條件下，可以做到既節(jié)氣又省電。

關(guān)鍵詞：油氣生產(chǎn)；集輸系統(tǒng)；環(huán)節(jié)；節(jié)能降耗

油田油氣集輸系統(tǒng)指油氣生產(chǎn)過(guò)程中原油及天然氣的收集、處理和輸送。從油井到計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站，再到聯(lián)合站，形成了相互聯(lián)系、成龍配套的地面工程系統(tǒng)。油氣在集輸過(guò)程中的許多環(huán)節(jié)，有節(jié)能降耗的潛力可挖。本文通過(guò)對(duì)油氣集輸系統(tǒng)能耗影響因素及存在主要問(wèn)題分析，提出了變頻器節(jié)能降耗，利用單管循環(huán)流程優(yōu)化節(jié)能，密閉集輸流程改造降低油氣損耗等措施，并分析了在生產(chǎn)中的應(yīng)用效果。

1集輸工藝概述

油氣集輸?shù)闹饕饔檬欠謩e測(cè)得各單井的原油、天然氣和采出水的產(chǎn)值后，匯集、處理成出礦原油、天然氣、天然氣凝液，經(jīng)儲(chǔ)存、計(jì)量后輸送出去。油氣集輸生產(chǎn)環(huán)節(jié)大致分為6個(gè)方面，油氣集輸過(guò)程各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)形成相應(yīng)的單元工藝，根據(jù)各油田的地質(zhì)特點(diǎn)、采油工藝、油氣物性及自然條件等方面的不同，將油氣各單元工藝合理組合，形成不同的油氣集輸工藝流程。各單元工藝組合原則是：油氣密閉輸送、密閉處理；操作平穩(wěn)可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；化學(xué)助劑相互配伍；盡量利用自然能量。油氣集輸工藝流程按油氣輸送的形式分為油氣分輸流程、油氣混輸流程；按油氣集輸系統(tǒng)的布站方式可分為一級(jí)半、二級(jí)和三級(jí)布站集輸流程；按油井集輸方式可分為單管加熱（或不加熱）流程、雙管摻熱水流程和三管熱水伴隨流程。油氣集輸系統(tǒng)分為集輸、脫水、穩(wěn)定和儲(chǔ)運(yùn)4個(gè)過(guò)程，根據(jù)目前集輸生產(chǎn)的能耗統(tǒng)計(jì)分析，這4個(gè)過(guò)程中集輸能耗約占集輸總能耗的60%-80%，因此，降低集輸過(guò)程能耗是集輸系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵。

2油氣集輸系統(tǒng)能耗影響因素及存在主要問(wèn)題分析

2.1集輸系統(tǒng)效率低下。集輸系統(tǒng)效率主要由電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率、泵運(yùn)行效率和管網(wǎng)運(yùn)行效率三部分組成。現(xiàn)有的機(jī)泵多為離心泵，離心泵存在著水力損失、容積損失和機(jī)械損失，不可能將所有的機(jī)械能都轉(zhuǎn)換成有效功，降低了離心泵的效率。離心泵的工況和輸油管網(wǎng)是否匹配，是影響集輸系統(tǒng)效率重要因素。

2.2工藝流程不合理。減少油井至計(jì)量間散熱損失，是集輸過(guò)程節(jié)能的主要環(huán)節(jié)。降低集輸管道熱傳媒溫度值，可以減少熱損失，管道熱傳媒溫度與油井的輸油溫度有關(guān)?？偀嶙枧c管道直徑、管道的埋深及保溫有關(guān)。

2.3開(kāi)式流程油氣儲(chǔ)存損耗大。原油在集輸過(guò)程中開(kāi)式流程，油氣與空氣直接接觸，油氣蒸發(fā)損耗嚴(yán)重，平均油氣損耗0.8%左右。油氣進(jìn)入儲(chǔ)油罐，又從儲(chǔ)油罐放油，這個(gè)裝卸過(guò)程中，儲(chǔ)油罐不能充分密閉，存在油氣蒸發(fā)損耗。油氣在儲(chǔ)存過(guò)程中，由于液位的變化，罐內(nèi)氣體容積的變化，油氣向外排出的油氣損耗叫大呼吸損耗。油品靜止儲(chǔ)存過(guò)程中，由于外界大氣溫度（或壓力）變化而產(chǎn)生的油氣蒸發(fā)損耗叫小呼吸損耗。這兩部分統(tǒng)稱呼吸損耗。

3油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗技措與實(shí)踐

3.1應(yīng)用變頻調(diào)速器降低輸油泵耗電

（1）交流電變頻原理。變頻調(diào)速系統(tǒng)由整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器三部分組成。在其工作時(shí)，首先將三相交流電經(jīng)橋式整流為直流電，脈動(dòng)的直流電壓經(jīng)平滑濾波后，在位處理器的調(diào)控下，用逆變器將直流電在逆變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動(dòng)機(jī)上。因電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，通過(guò)變頻器可以任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)極調(diào)速。

（2）離心泵變頻調(diào)速節(jié)能原理。離心泵變頻調(diào)速是通過(guò)變頻器的頻率來(lái)控制輸油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到改變泵的排量目的：變頻器頻率增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速增大，泵排量上升；變頻器頻率減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，泵排量下降。在使用變頻調(diào)速裝置后，流量調(diào)節(jié)時(shí)泵出口閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，使原來(lái)消耗在閥門(mén)上的泵管壓差消除了，以降低輸油泵電機(jī)運(yùn)行電流，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

離心泵的相似定律：

Q/Q1=n/n1

N/N1=（n/n1）3

式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的轉(zhuǎn)速。

在使用變頻調(diào)速裝置后，流量調(diào)節(jié)時(shí)泵出口閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，使原來(lái)消耗在閥門(mén)上的泵管壓差消除了，以降低輸油泵電機(jī)運(yùn)行電流，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

（3）外輸油泵，通過(guò)更換安裝變頻控制柜，系統(tǒng)設(shè)置工頻、變頻切換功能。一旦變頻出現(xiàn)出現(xiàn)故障，手動(dòng)切換到工頻檔，在變頻維修期間可以保證輸油泵的運(yùn)行，滿足生產(chǎn)需要。使用變頻后，電動(dòng)機(jī)的工作電流，由70安降為40安年節(jié)電10.8萬(wàn)kwh，收到了明顯的效果。

3.2改變泵的葉輪直徑節(jié)能

在輸油過(guò)程中，油量變化頻繁，造成管壓與泵壓不匹配，出口閥門(mén)大量節(jié)流，浪費(fèi)電能，通過(guò)切削葉輪或更換大小不同的葉輪，達(dá)到管壓與泵壓相匹配，降低能耗。葉輪直徑（D）不宜切削過(guò)多，否則影響泵效。外徑允許切削量與比轉(zhuǎn)數(shù)Ns的關(guān)系如表所示。油田接轉(zhuǎn)站主要在修泵更換葉輪時(shí)曾用過(guò)，效果良好。

3.3單管循環(huán)集輸流程應(yīng)用

單管循環(huán)流程就是計(jì)量間（或分水器）摻水到達(dá)第一口油井后，與單井產(chǎn)液混合，然后流向下一口井，接著與下一口井產(chǎn)液混合。依次類(lèi)推，最后回到計(jì)量間（或分水器），單井的摻液，以串聯(lián)方式連接于環(huán)上。該工藝采用單井不加熱，減少天然氣消耗。該流程與傳統(tǒng)流程相比，使用管線短，管網(wǎng)散熱少。

3.4密閉流程改造降低油氣損耗

減少儲(chǔ)罐的油氣損耗，首先應(yīng)杜絕油氣漏損，檢查閘門(mén)是否關(guān)嚴(yán)，焊縫是否漏氣，罐頂量油孔在量完油時(shí)要及時(shí)蓋好，油罐保溫層要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸損耗。采用密閉集輸工藝是降低損耗的根本措施。在可能的條件下，采用密閉緩沖罐，代替常壓儲(chǔ)罐。用壓縮機(jī)自動(dòng)從常壓油罐抽氣，并將抽出的氣體送到輕油回收裝置進(jìn)行處理，降低損耗。收集呼出的油品蒸氣，回收損耗油品。經(jīng)常檢查維護(hù)好呼吸閥，保證儲(chǔ)罐的承壓能力，降低呼吸損耗。在固定油罐上應(yīng)用呼吸閥擋板，可減少蒸發(fā)損耗20-30%。接轉(zhuǎn)站通過(guò)改造，將2個(gè)常壓儲(chǔ)油罐，更換為一個(gè)事故罐，采用密閉集輸流程，徹底解決了油氣損耗問(wèn)題，年節(jié)氣20萬(wàn)立方米。