低能耗技術(shù)在原油集輸與處理中的應(yīng)用研究

姚 楠，向薪冀，趙 毅

（玉門油田老君廟采油廠聯(lián)合站，甘肅 酒泉 735200）

作為原油生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，原油集輸與處理系統(tǒng)也構(gòu)成能源消耗的主要環(huán)節(jié)。并且原油處理的主要設(shè)備集中于機(jī)泵運轉(zhuǎn)、加熱爐工作上。原油產(chǎn)量越高，油田開采時間越長，機(jī)泵和加熱爐能耗還會持續(xù)增加，能源利用率也會不斷下降［1］。這種情況下，如何使用低能耗技術(shù)降低原油集輸與處理中的能源消耗成為原油處理的重要課題。

1 原油集輸與處理系統(tǒng)能耗分析

1.1 機(jī)泵

原油集輸與處理系統(tǒng)中輸送原油、液體的機(jī)泵是電力耗費的最主要機(jī)械。在石油處理行業(yè)中，轉(zhuǎn)子泵普遍應(yīng)用，其原理是通過對轉(zhuǎn)子腔體內(nèi)不同輸送單位內(nèi)固定溶劑的周期性轉(zhuǎn)換完成對石油液體的輸送。機(jī)泵的選型對能耗情況起到重要作用，需要從處理量、所處位置、能源分布情況等方面選擇科學(xué)的機(jī)泵，并對機(jī)泵進(jìn)行設(shè)備改造，最大限度的優(yōu)化泵效。進(jìn)而延長設(shè)備使用年限，減少設(shè)備機(jī)械能耗，以較低的能耗完成原油集輸與處理。

1.2 加熱爐

加熱爐也是原油集輸與處理的重要設(shè)備，不管是原油脫水還是原油摻水，或者在對管線進(jìn)行伴熱處理時都離不開加熱爐。加熱爐具有較為復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對性能、質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)有較高的要求。在運行過程中耗氣量較大，對加熱爐的供熱要求需要緊密結(jié)合原油產(chǎn)量、處理溫度、熱能傳遞效率等綜合考慮。應(yīng)該在原油加熱處理過程中對加熱爐從內(nèi)部進(jìn)行工藝優(yōu)化，較好的調(diào)整運行時間，最大限度的提高加熱爐效率，這樣才可以起到節(jié)能效果。

1.3 生產(chǎn)工藝

原油集輸與處理過程中消耗的電力能源和熱力能源通常是由不同的部分提供，電能來自于電網(wǎng)系統(tǒng)、熱能來自于燃料的燃燒釋放能量。如果生產(chǎn)工藝不恰當(dāng)，隨著采出液處理量的增加以及含水的增加，系統(tǒng)會出現(xiàn)腐蝕情況，都會對原油處理帶來不良影響。因此，在原油集輸與處理中選擇合適的生產(chǎn)工藝并不斷優(yōu)化，既能夠起到節(jié)能降耗的效果，也是實現(xiàn)油田高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。

2 原油集輸與處理系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

2.1 應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)

在原油集輸與處理系統(tǒng)中，機(jī)泵運轉(zhuǎn)常處于最大負(fù)荷，通過調(diào)整閥門開度可以控制機(jī)泵運行效率。但是這種調(diào)節(jié)方式精確度不高，并且具有一定的延遲性。變頻調(diào)控技術(shù)則以調(diào)整電機(jī)頻率的方式對原油處理量進(jìn)行輸量控制。將此技術(shù)應(yīng)用于原油集輸與處理系統(tǒng)時，可以更加精準(zhǔn)的進(jìn)行頻率調(diào)控，能夠顯著降低在調(diào)控過程中的能量消耗和能源浪費，并且讓系統(tǒng)運行更加平穩(wěn)，進(jìn)而有利于設(shè)備的使用年限和使用周期［2］。

2.2 在處理系統(tǒng)中應(yīng)用高效的加熱爐

對加熱爐效率具有影響的主要因素包括：加熱爐的類型、加熱爐空氣系數(shù)、加熱溫度差、加熱器性能等。在加熱爐研究方面不斷取得進(jìn)步，研發(fā)并使用了燃燒、傳熱、換熱技術(shù)，有效提高了處理系統(tǒng)的加熱爐效率。應(yīng)用效果較好的加熱爐有分體相變加熱爐和控?zé)崞?、真空加熱爐等。分體相變加熱爐主要通過對水的相變對原油進(jìn)行熱傳導(dǎo)，改善加熱爐的傳熱效率。這種加熱爐工作環(huán)境沒有氧氣沒有結(jié)垢發(fā)生，在這種工作環(huán)境里，能夠最大可能的增加熱傳導(dǎo)系數(shù)，也能降低對水分的消耗。分體相變設(shè)備的蒸汽發(fā)生器、換熱器采用上下結(jié)構(gòu)，利用水蒸發(fā)、冷凝回落、再蒸發(fā)的過程實現(xiàn)對流，既可以提升熱換器內(nèi)的空間利用效率，增強熱傳導(dǎo)效率，還能夠發(fā)揮重力和升騰原動力作用完成對流，這就不需要附加動力，進(jìn)而使處理成本下降。真空加熱爐從整體上使加熱爐的耗能水平下降［3］，同時減少了水的消耗，并且克服了加熱系統(tǒng)容易結(jié)垢的難題。

2.3 選擇科學(xué)的化學(xué)藥劑

原油集輸與處理系統(tǒng)中常用的化學(xué)藥劑有破乳劑、殺菌劑、助凝劑、pH調(diào)節(jié)劑、絮凝劑等種類。化學(xué)藥劑作為原油處理的輔助手段可以顯著改善原油處理效果。化學(xué)藥劑的作用主要分為兩大類：結(jié)合原油的油品特征選擇高效破乳劑，提高原油脫水效果；從原油處理工藝出發(fā)，選擇適宜的藥劑使用濃度和化學(xué)藥劑用量。當(dāng)前，油田化學(xué)正處于快速發(fā)展階段，對新型藥劑的使用不斷深入，在若干年后會研發(fā)出更多對環(huán)境影響小、處理效率高的藥劑。如何選擇科學(xué)的藥劑品種、確定合理的加藥濃度、優(yōu)化高效的藥劑配方成為原油集輸與處理的重要課題。

2.4 改進(jìn)處理流程和工藝

可以從兩個方面優(yōu)化處理原油集輸與處理工藝，如采取游離水預(yù)脫除技術(shù)、對夏季伴熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。前者需要像油氣水分離器之類的核心設(shè)備使用后才能實現(xiàn)，這些設(shè)備利用常溫油氣水分離、原油脫水沉降技術(shù)對原油進(jìn)行處理，對凝析出的游離水進(jìn)行加熱，能夠減少因為加熱需要的熱量。后者指的是每年的二、三季度在溫度較高時，以伴熱系統(tǒng)停運方式減少對電能和熱能的消耗。

3 前景與展望

3.1 研究結(jié)論

1）原油成分的變化和含水量的增加，導(dǎo)致原油處理系統(tǒng)無法發(fā)揮設(shè)計功能，在整個處理系統(tǒng)中都會產(chǎn)生不利影響。

2）不同油藏的原油混合后都對原油性質(zhì)產(chǎn)生改變，既增加原油集輸與處理系統(tǒng)難度，也使原來的原油處理工藝難以滿足復(fù)雜油藏開發(fā)的需求。

3）處理系統(tǒng)中使用的化學(xué)藥劑量較大，既增加了原油處理成本，也使處理后的混合液成分更加復(fù)雜，同時還可能對環(huán)境產(chǎn)生破壞。作為原油生產(chǎn)的重要組成部分，原油處理系統(tǒng)已經(jīng)成為油氣田地面工程的關(guān)鍵要素。因此，要想提高處理系統(tǒng)的效率，必須從工藝流程、設(shè)備設(shè)施改造、技術(shù)革新方面進(jìn)行生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和調(diào)整。

3.2 改進(jìn)方向

1）處理系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計時就應(yīng)該充分考慮處理系統(tǒng)的主要功能以及處理規(guī)模，采用科學(xué)的原油集輸與處理工藝技術(shù)，特別是在選擇高能耗的設(shè)備時，既需要滿足生產(chǎn)處理要求，還需要考慮節(jié)能降耗。

2）重視新型化學(xué)藥劑的研發(fā)和應(yīng)用。低溫破乳劑可以降低原油脫水所需的溫度，起到降低加熱爐能耗的效果，乳化降粘劑的使用則能夠降低原油輸送粘度，起到降低輸送壓力的作用，進(jìn)而降低輸送能耗。

3）加大節(jié)能設(shè)備和技術(shù)手段的應(yīng)用。在能夠?qū)υ瓦M(jìn)行處理的前提下，應(yīng)該進(jìn)一步研發(fā)節(jié)能設(shè)備，或者引進(jìn)先進(jìn)技能技術(shù)降低原油集輸和處理的耗能現(xiàn)狀，用技術(shù)進(jìn)步節(jié)約能源。

4）引入石油廢料資源化技術(shù)。原油在集輸與處理過程中會產(chǎn)生油泥、熱量、余料等，通過將廢料資源化處理，可以提升石油資源回收利用率，實現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能降耗。