新時期背景下采油廠系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)分析

楊喆 薛鑫 趙婭娉

摘 要：為更好的為落實節(jié)能減排政策，應(yīng)積極將節(jié)能減耗技術(shù)用于采油廠集輸系統(tǒng)中。文章首先闡述了采油廠集輸系統(tǒng)含義、任務(wù)及工藝流程;其次，分析了采油廠集輸系統(tǒng)內(nèi)節(jié)能降耗現(xiàn)實情況;最后，以進一步提升系統(tǒng)節(jié)能降耗效果為目標(biāo)，探究幾點可行技術(shù)方法，希望能在理論層面上帶來一定幫助。

關(guān)鍵詞：集輸系統(tǒng);節(jié)能降耗;現(xiàn)狀分析;技術(shù)方法

引言

管道運輸?shù)墓に嚵鞒碳词沁\輸系統(tǒng)內(nèi)原油流過的路徑與過程，其通常會經(jīng)過由管道、管件、閥門等構(gòu)成的系統(tǒng)。為更好的滿足運輸任務(wù)推進的要求，其通常會經(jīng)歷正輸、反輸、收球壓力越站及全程流程等，執(zhí)行以上過程時，運輸系統(tǒng)會耗用掉大量能量，一方面影響采油運輸成本，另一方面也阻礙采油廠節(jié)能減排工作的推進。

1油氣集輸系統(tǒng)概述分析

1.1油氣集輸系統(tǒng)含義

在開采一般的油氣階段，落實相關(guān)油氣資源的勘探任務(wù)以后，便可以建設(shè)相關(guān)的開采設(shè)施及執(zhí)行開采任務(wù)。在開采區(qū)建設(shè)活動多集中在建造各種生產(chǎn)、輔助及生活設(shè)施等方面，進而更好的滿足后期油氣開采的現(xiàn)實需求。油氣集輸系統(tǒng)作為一項重要內(nèi)容，該系統(tǒng)的功能主要是確保油氣資源生產(chǎn)過程的安全性、穩(wěn)定性，協(xié)調(diào)好原油開采和油氣產(chǎn)品輸送兩者的關(guān)系?？茖W(xué)部署和建造油氣集輸系統(tǒng)，能使油田工程生產(chǎn)穩(wěn)定性得到更大保障，進而實現(xiàn)效益的最大化。

1.2油氣集輸系統(tǒng)任務(wù)

（1）測算單井每天的原油、天然氣及水的產(chǎn)量，將其設(shè)定為動態(tài)監(jiān)測油田工程的重要指標(biāo);

（2）針對從油井內(nèi)開采中的原油，將其統(tǒng)一運送至地面加工站，也可以是把天然氣運輸至天然氣集氣站場;

（3）在原油處理站點內(nèi)，在相應(yīng)技術(shù)方法的協(xié)助下，分離通過注水開采所得石油的油水，歷經(jīng)數(shù)次分離操作后，生成物質(zhì)含量、功能、類型有差異的油氣產(chǎn)品，特殊情況下要分離原油內(nèi)的固體雜質(zhì)，便于在后期對其進行相關(guān)處理;

（4）分離原油內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定物質(zhì)與揮發(fā)性偏高的物質(zhì)，把原油處理至符合出礦原油的標(biāo)準(zhǔn)要求;

（5）利用管道將原油、天然氣輸送給下游，即進行輸油、輸氣，真正實現(xiàn)石油產(chǎn)品生產(chǎn)、處理與輸運。

1.3油氣集輸系統(tǒng)工藝流程

整合連接不同戰(zhàn)場，這是一套系統(tǒng)化工藝流程形成的重要基礎(chǔ)，在組合實踐中，應(yīng)遵照如下幾點規(guī)則：一是明確要求對油氣資源進行密封化運輸和處置，且要維持不同接點位置的壓力、溫度及流量始終維持統(tǒng)一;二是油井油氣產(chǎn)物是油氣集輸系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，故而其流量、壓力及溫度等通常會出現(xiàn)不同程度的變化，鑒于以上情況，應(yīng)將緩沖帶與配套的調(diào)控裝置安裝在系統(tǒng)流程內(nèi)，借此方式使系統(tǒng)操作過程及產(chǎn)品的穩(wěn)定性得到更大保障。

2 當(dāng)前油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能降耗現(xiàn)狀

油水分離是油氣集輸生產(chǎn)實踐的重要一個環(huán)節(jié)，但配置的部分設(shè)備工作效率偏低，加熱升溫過程遲緩，以致油氣集輸系統(tǒng)需要耗用掉大量能源去完成油水分離任務(wù)，以上過程勢必會滋生出部分能量浪費和流失的問題。近些年中，我國不斷研究、探索一些高端的節(jié)能科技與設(shè)備，在減少或規(guī)避部分高耗能問題方面表現(xiàn)出良好效能。

3 采油廠節(jié)能降耗技術(shù)工藝和有關(guān)技術(shù)

3.1 原油熱處理技術(shù)

原油熱處理是近些年研發(fā)出的一種全新工藝，其應(yīng)用原理是把原油加熱至一定溫度以后，利用適宜的方式與速度將其冷卻至某一溫度的過程。一般原油熱處理的評價指標(biāo)包括反常點、失流點、凝固點、屈服值、表現(xiàn)粘度、觸變性和穩(wěn)定型等，以綜合指標(biāo)最好為佳。經(jīng)歷熱處理過程后，原油產(chǎn)品內(nèi)的石蠟、瀝青及膠質(zhì)的存在形式均出現(xiàn)明顯改變，這是原油凝固點與粘稠度改變的重要基礎(chǔ)。既往有實踐表明，在最適宜的熱處理條件下能夠顯著改善原油的低溫流動性。將這種工藝技術(shù)用于原油集輸系統(tǒng)內(nèi)，能取得良好的節(jié)能成效。但為了進一步提升原油熱處理效果，實踐中應(yīng)注意如下幾點問題 ：

（1）設(shè)置最適宜的處理溫度，對原油熱處理條件中，熱處理溫度是一個重要的因素，如果溫度選擇不好將會惡化原油的流變特性，如果溫度過高，會導(dǎo)致加熱損失量及投資額度明顯增加，但是溫度過渡時卻不能取得最佳熱處理效果，每種適合熱處理的原油都有最佳的熱處理溫度，該溫度應(yīng)該遠高于它的析蠟點，有研究表明，原油熱處理最佳溫度通常和蠟熔點相比較大概要高出 40℃。

（2）要設(shè)置最佳的冷卻速率。原油加熱后在降溫結(jié)晶過程中，冷卻速度對臘晶的形成有很大關(guān)系，因為原油內(nèi)不同石蠟組分之間存在較明顯差異，以致原油溫度持續(xù)跌落極段，不同溫度段的析蠟量也不同，結(jié)合析蠟量的差異，在不同溫度段的冷卻速率一定要有具體數(shù)值，故而在冷卻溫度段應(yīng)有相對應(yīng)的最佳冷卻速率。

（3）管理控制剪切強度。冷卻方式是原油冷卻階段剪切強度高低的主要因素之一，原油的冷卻速率等同時，如果剪切強度有差別，則取得冷卻效果也有區(qū)別。

（4）因為原油熱處理效果有時間效應(yīng)，故而在熱處理實踐中，一定要關(guān)注其效果的穩(wěn)定性（包含了靜置與動態(tài)穩(wěn)定性），其會對原油熱處理運輸形成較大的影響。如果某種原油產(chǎn)品經(jīng)熱處理以后，盡管明顯改善了其流變參數(shù)，但穩(wěn)定性極差或者在短時間內(nèi)快速失效，則就很難取得理想的熱處理效果。

3.2 保護技術(shù)

對于沒有布置防腐保溫層的集輸管道設(shè)施，利用其輸送原油產(chǎn)品過程中會釋放出大量熱量，這是管道中原油溫度明顯降低的主要原因之一。為了減緩原油溫度降低過程，則建議采油廠盡早使用加熱集輸?shù)姆椒ā＞唧w操作可以做出如下概述：在集輸管網(wǎng)上每間隔500m～1000m增設(shè)一個加熱爐，以上這種技術(shù)工藝運行時一定會消耗掉大量燃料資源，以年產(chǎn)為3000萬t的油田工程為實例，如果應(yīng)用加熱輸送方法，年均消耗大概80～110萬t石油熱值的燃料，故而做好輸油管道防腐保溫工作具有很大現(xiàn)實意義。

保護技術(shù)應(yīng)用時應(yīng)注意如下幾點問題：

（1）合理選擇防腐層和保溫層：按照GB/T 50538-2010標(biāo)準(zhǔn)要求，長輸埋地管道外防腐層應(yīng)具備如下屬性：具備良好的絕緣，性，涂層電阻≥1×104 Ω/m2，三層PE、環(huán)氧粉末防腐層的電阻分別是10×104 Ω/m2，5 ×104 Ω/m2;具備較好的穩(wěn)定性、耐老化性、化學(xué)穩(wěn)定性、低溫性及足夠的機械強度;外觀光滑平整和土壤摩擦系數(shù)偏小，有助于減少外部阻力。選用保溫材料時，建議選用導(dǎo)熱系數(shù)偏低、絕熱性能優(yōu)良，容重偏小，機械強度較高，物化性能穩(wěn)定，吸吸率片修熬的材料。

（2）多數(shù)地區(qū)的輸送管道外防腐層應(yīng)用的是環(huán)氧粉末普通級防腐，防腐層厚≥300μm;對于有特殊要求的地區(qū)建議應(yīng)用環(huán)氧粉末加強級防腐，防腐層厚≥400μm;如果面對的是定向鉆穿越段，則建議應(yīng)用三層PE加強級防腐工藝，控制環(huán)氧粉末涂層、膠粘劑層、乙烯防護層分別在120μm、170μm、3.2 mm以上。

（3）對于直管段管道的保溫，建議使用環(huán)氧粉末防腐層（層厚≥300μm）+聚氨酯保溫層（層厚≥40、50 mm），聚乙烯防護層（層厚≥6 mm）。整條線路保溫管道應(yīng)用廠家預(yù)制，防腐保溫管道端均要加設(shè)防水帽。冷彎彎管的防腐、保溫結(jié)構(gòu)和直管段等同（4）。

3.3油氣不加熱技術(shù)工藝

不加熱輸送實質(zhì)上就是油氣常溫下輸送，本技術(shù)屬于一種節(jié)能高效的油氣集輸手段，其具體輸送流程可以做出如下闡述：

（1）管投球清蠟、管線保溫不加熱集輸：對于應(yīng)用單管進計量集輸程序的出油管線裝置，可以選用高質(zhì)量的保溫材質(zhì)進行保溫，這是減少管線的散熱量、降低集輸階段管壁結(jié)蠟情況的有效方法之一，且還可以應(yīng)用井口定時投球、管壁結(jié)蠟清理等方法，確保油氣能在常溫下能在常溫條件下順利運輸。

（2）單管井口加藥但不加熱集輸：這種油氣集輸處理過程的重要一環(huán)是將降凝劑、降粘劑投至井口，借此方式使管線內(nèi)的油水混合物整體“轉(zhuǎn)相”成局部“轉(zhuǎn)相”，且和水包裹油滴，吸附在管壁，能使原油輸送階段和管壁整體分離，實現(xiàn)順利輸送原油，該種方法多被用在含水量偏高的黏稠原油集輸領(lǐng)域中。

（3）雙管摻“活性水”不加熱集輸：在雙管集輸程序運作階段，激昂其直接摻拌到原油脫水流程內(nèi)，用于分離常溫水，且將適量降粘劑添加到其中，對黏稠原油的破乳、轉(zhuǎn)相過程能起到良好的促進作用。且在油滴主編及管壁之間生成了活性水膜，能夠顯著減少原油的流動阻力。

要通過試驗研究確定摻入水量、降粘劑類型及用量。在集輸系統(tǒng)內(nèi)，這種對待的適用性較強，且這種方法有效的彌補了以上兩種方法不容易實現(xiàn)不加熱集輸?shù)娜秉c。無水或含水量偏低的高含蠟油、高黏稠油等均可以篩選適用的降粘劑及摻水比例去實現(xiàn)不加熱集輸，但這種計數(shù)工藝的應(yīng)用成本相對較高，通常將其用在特殊的原油集輸項目內(nèi)。