提高双河油田站场集输系统效率的措施

2014-03-08王瑞杰赵冬辉王军华刘恒瑞王瑞红

油气田地面工程 2014年3期

王瑞杰赵冬辉王军华刘恒瑞王瑞红

提高双河油田站场集输系统效率的措施

王瑞杰1 赵冬辉1 王军华1 刘恒瑞2 王瑞红3

1河南油田分公司采油一厂 2河南油田分公司采油二厂 3河南油田五一社区

河南双河油田为提高集输系统效率，采取如下措施：应用了新型高效真空变加热炉，运用高效三相分离器，应用了油罐气微压自控回收装置、变频控制技术等。实施上述措施后，原油稳定率与原油密闭处理率提高到97.26%，密闭集输减少原油蒸发损耗1 045.3 t/a；同时保证了双河油田含聚原油、污水的达标处理；站内集输系统效率提高到59.48%，优于集团公司五星级站库标准。

双河油田；集输系统；工艺参数；泵效；效率；标准

1 现状与问题

河南双河油田目前现状与存在的问题为：①各站的能耗以热耗为主，占总能量消耗的90%以上；②计量站到接转站、接转站到联合站间管线的管效较高，均在90%以上，这是因为这些管线的液量大，管线的热损失少，使得管效较高；③油井管线的管效要低一些，而且差别较大，最高的可达97%以上，而最低为66%，80%的井口管效达85%以上，管效低的原因是输送液量较小（液量在20 t/d以下），液量小、流速低，致使液体在管内停留时间较长进而使热能损失较大；④集油管线采用的流程不同对管效的大小影响不大，但对能耗及站效影响较大；⑤提高集油管线的保温效果可提高管效；⑥对于已建系统，管效主要受输送介质及其运行参数的影响，因此提高管效的空间不大，通过更换管线来提高效率不可行。

高含水油田的计量站及接转站进站液量温升较小，有的甚至不加热，因此站效提高的潜力也不大；对于小断块及稠油油田主要潜力是提高站热能利用率。联合站是油气处理的中心，也是系统热力负荷及电力负荷消耗比较集中的地方，对各类油田提高效率的潜力较大，因此，联合站是配套技术应用研究及技术改造的重点。提高站场效率应围绕以下几方面开展工作：一是提高加热炉的效率；二是降低站内加热负荷；三是降低站内的热损失；四是提高提升泵的效率及减少节流调节损耗。

2 方法与措施

（1）新型高效加热炉的应用。双河油田多为卧式炉，在外输油管线输油站有少量立式炉。该油田新建的加热炉效率已达80%以上，但多数炉子因应用时间较长，运行效率较低（70%左右），存在提高运行效率的潜力。提高加热炉效率的措施包括：改进燃烧过程及系统装置，选用新型节能火嘴；降低排烟温度或回收部分排烟热量都是提高加热炉效率的有效措施；合理选用燃料及改善传热过程；选用新型高效加热炉，即真空加热炉、分体相变加热装置或常压高效节能水套加热炉。

（2）提高输油泵机组效率。就其定义来说，即为输油必需的动力消耗与输入总动能之比。油泵输入动力的大小与泵的排量、扬程和密度成正比，和泵与电机的效率成反比。输油泵的效率受多方面的影响：一是受其本身结构与制造工艺的影响，结构合理、工艺先进则效率高；二是受排量大小的影响，排量大的泵效率高；三是受本身所输送流体黏度的影响，不同类型的泵适用于不同的黏度，如容积性泵适用于黏度较大的油品；离心泵适用于黏度小的原油（200厘沱以下），KY型泵输送液体的黏度可到1 000厘沱，但离心泵的效率随着黏度的增大而减小。提高泵系统效率的措施包括选择高效的输油泵。变频调速具有成本低、功能多样化，调速方便等优点，并且它是通过直接改变电动机的输入频率而改变电机的转速从而达到调节驱动装置的目的。输油系统所采用的变频调速技术是通过调节电机的频率而改变电机的转速及输油泵的转速，以调节输油泵的流量及扬程。变频调速装置的输入信号一般有缓冲罐或储油罐的液位，泵进出口的压力等。根据输入信号，变频调速装置随时调整输出频率，动态调节外输泵的转速，改变外输排量，维持液位或压力稳定在设定位置上，保证外输泵在最佳工况区域运行，避免无效损耗，节省电能。采用变频调速后，调节的扬程范围越大，节能效果越明显。但具体实施应根据泵的额定参数、生产实际运行参数及变频调速的价格进行计算比较。据有关资料介绍，使用变频调速装置代替阀门调节，平均节电率最高可达58%。以中原油田外输泵采用变频调速为例，由测试结果可知，在常用工况（排量为120 m3/d左右）下，系统运行效率由28.4%升至40.6%，集输单耗降低了0.227 kW·h/t，节电率达31.8%。提高泵效率的其他措施还有：根据油品性质选择合适类型的泵；排量大而台数少有利于提高泵效。对新建油田，应尽量选用高效离心泵，使大排量离心泵泵效不低于70%，小型输油泵泵效不低于60%；对稠油油田应采用容积式泵，如双螺杆泵。尽量在油水泵上使用各种调速技术，降低泵输原油黏度可提高泵效。对已建油田，及时调整、更换泵型，避免余量过大。在采取改造措施时，先进行经济效益分析，当运行参数与泵的额定参数相差较大且泵效较低时应进行泵的更换改造；而泵的运行时间较短，泵额定效率较高时可通过采用变频调速装置来实施调节，以降低电能损耗。

（3）应用高效三相分离器。该设备结构紧凑、处理能力大，脱水一次性处理、分离效果好，有效利用率高、自动化程度高、投资省。设备达到的指标：脱水率>90%，出口原油含水率＜0.5%，出口污水含油量＜1000 mg/L。该设备的技术特点：旋流式的入口设备；分离器油水进口采用分布管形式；油水界面控制技术（采用射频导纳油水界面检测仪）；在分离器的后端设有由溢流板组成的溢流槽；分别在油、水室出口增设了防涡流装置；在分离器的后部气出口分离包内设除雾器；油层加热技术（只加热油层不加热水层，以保证乳状液的有效加热，这样可节约大量热能）；分离器沉降段前部设整流板组，一方面起到使流场稳定的作用，另一方面起到除砂的目的；分离器沉降段设波纹板组，把小油滴聚结成大油滴，加快油水的分离速度，提高分离器的分离效果；分离器的沉降段后部水层中设斜板板组，应用浅池原理，将污水中的油滴除去，提高分离器对污水的处理效果。

（4）高效破乳剂研制及筛选。原油化学破乳剂不仅是保障原油含水指标，提高脱水效果的重要基础，而且也是降低原油处理成本和能耗的重要保证之一。目前国内外普遍使用的原油破乳剂从结构上看多为聚醚型破乳剂，只是起始剂有所差别。

（5）工艺流程和参数的优化。对脱水工艺流程进行优化。原油沉降脱水是根据油水的比重差来进行：原油性质好、密度小，则需沉降时间短、温度低，所以流程短、耗能低。而重质原油密度大，沉降时间长、温度高，耗能则比较高。一般地，轻质原油多采用压力沉降脱水工艺，而重质原油多采用大罐沉降脱水工艺。压力密闭脱水工艺特点：节省电能，提高了运行可靠性。大罐密闭沉降脱水处理工艺特点：流程更趋简单、安全可靠。优化控制的参数主要包括预分水器内的油水界面高度、油气分离器的操作压力、加药量及浓度、沉降罐的沉降时间、电脱水器的脱水温度、电脱水器内的油水界面高度、外输压力。加热炉运行温度可根据季节、原油性质进行调整，运行费用可降低5%～10%。

（6）研究应用全密闭集输技术。采用全密闭集输流程是降低油气损耗的主要措施，其主要技术有油罐气微压自控回收装置、变频控制技术等。据调查，中间接转站的油气损耗为0.4%～0.6%，联合站沉降罐开口损耗约0.2%。综合密闭率为62%，油气损耗率为0.5%左右。原油的损耗主要分为三大部分：油田气带油损耗，井、站、库呼出气体带油损耗和污水含油损耗。油田气带油损耗采用伴生气净化处理的方法，回收伴生气内的油。井、站、库呼出气体带油损耗可采用回收原油储罐（包括原油沉降罐）的大小呼吸出的气体方法，回收污水中的原油减少污水含油损耗。