简谈油田地面工程仪表节能技术措施

许化文（大庆油田自动化仪表有限公司）



简谈油田地面工程仪表节能技术措施

许化文（大庆油田自动化仪表有限公司）

摘要：从自动化仪表节能降耗促进油田企业持续稳定发展的角度，介绍了自动化集成技术在油田仪表节能降耗中的应用；并根据油田企业在项目中多年的实践经验，从自动化仪表的设计选型、现场安装调试、运行管理等阶段分析了油田企业采取的节能降耗技术措施。

关键词：油田企业；自动化；仪表；节能；降耗

油田企业对采出的油气资源在集输、加工的不同阶段，均须对系统内的流体进行各种参数采集、计量、数据统计和传输，这是保障油田企业完成能源生产计划和日常管理工作的基础。计量准确、运行稳定、经济适用的自动化仪表，不仅能满足油气生产过程中不断变化的工况、设备的安全启／停、稳定运行、优化操作、故障处理、低碳经济，而且还可以达到节能降耗的效果，使油田企业大大提高了劳动生产率和经济效益。基于自动化仪表满足计量精度要求，采取先进技术及措施达到最大限度节能降耗的目的具有重大的实际意义[1]。

1　保障油田自动化仪表节能技术的条件

节能是指降低单位产值的能源消耗，即能源的利用效率，它包括以下5个方面：

1）加强用能管理，各用能单位应采取必要措施减少生产过程中能源的浪费及损耗，实现能源消耗有定额，使用有计量[2]。

2）技术上可行，是指仪器仪表的原理科学、工艺先进。

3）经济上合理，即通过经济分析，使各种仪器仪表不仅实现明显的节能效果，而且要有一定的经济效益，并达到一定的投入产出比。

4）社会、环境可接受，满足安全、环保要求，并且操作简便、实用、质量可靠。

5）合理、高效地利用能源，从生产、加工、集输、储备、供给、使用等各个环节，对用能情况都要做到综合评价、合理布局、按质用能、综合利用，符合利用效率高、经济效益好的要求[3]。

仪表配备先进的测控系统，可优化油田企业的生产工艺，合理规划和调配油田企业资源，可大幅提升企业生产过程中的能源利用效率[4]。同时，将智能化的能源计量仪器仪表与自动化控制理论、数字化技术、计算机网络技术相结合，对油田企业的整个生产过程可做到在线实时监测、动态管理、全面优化、准确调度管理和可靠决策；在提高测控系统能源利用效率的同时，进而达到增加产量、提高质量、降低生产能耗、确保安全可靠生产等运行管理目标[5]。

2　石油石化企业仪表节能降耗技术措施

2.1设计阶段仪表

油田地面工程的场站项目，首先是从其集输、加工工艺设计开始，仪表专业设计虽然是整个项目中的辅助配套专业，但却是整个系统的灵魂，是其平稳运行的关键。例如：大庆某采油厂阀组间集油环产液计量改造项目中，在每口井回油管路上温度计设计时，在多通道阀进口前均安装温度套管内充硅油，且具备现场和远传功能相结合的智能温度计来代替玻璃管温度计（温度计套伸入管路中，与流体介质充分接触），避免了温度套管与传感器接触不充分及环境温度变化带来的温度测量误差，不仅有效实现了系统节能，而且提高了测量精度和智能化管理[6]。

联合站、转油站、天然气处理厂等场站中使用各种加热炉、压缩机、泵、风机等耗能设备，检测这些设备运行参数的仪表宜向智能化、集成化、系统化方向发展，并在设计过程中优化控制方案，将有效地降低设备耗能，增加油田企业效益。如转油站内加热炉，通过采集介质进出口温度、压力等参数，并把其传至站内控制室，经控制系统处理后将指令反馈至加热炉，可实现加热炉的自动平衡，达到优化运行、提高运行效率、节能降耗的目的。

随着电子和网络技术的发展，测量温度、压力、流量、液位等参数的仪表逐步朝智能化方向发展，解决了油田生产中靠经验、靠人力来进行粗放型的运行模式，有利于工艺系统在运行中的节能降耗。

2.2选型优化阶段仪表

油田联合站、转油站、储油库等大型工艺项目在其工艺优化过程中，自动化仪表系统的优化选型通常从其性能及经济性2方面考虑[7]。如油田常用的流量仪表，在其运行过程中的压头损会消耗工艺系统中部分能量。目前，随着我国科研和制造水平的提高，低压损甚至是无压损流量仪表也研制成功；所以，设计阶段进行流量仪表选型时，在保证工艺参数测量精度的前提下，应从技术及结构角度加以分析，选择节能型仪表[7]。2010年，在大庆油田某采油厂联合站计量阀组设计中，对笛形均速管流量计和孔板流量计进行了实验对比分析：测量相同流量的同一流体过程中，笛形均速管流量计测量产生的差压低于孔板流量计的6%，产生的压头损低于孔板流量计的2.5%；同时，其压头损随着测量管道直径的增大而加速下降。该项目流程复杂，管径较小，虽然笛形均速管流量计价格较高，但其在运行过程中耗能更低、计量精度高，节能效果明显、经济效益更佳，选择该型流量计更符合实际[8]。在热电厂热蒸汽计量应用涡街流量计的选型中，若未考虑温度、测量管传感器、管道内流速、口径等因素，势必造成选型不当，流量计传感器遇高温易损坏、测量不准等问题，后期更换流量计造成追加投资，不利于自动化仪表节能。在变送器室外安装时加装变送器防雷装置，有效地保护了现场变送器不受雷击，免于更换变送器带来的损失，达到了节能降耗。

2.3安装阶段仪表

自动化仪表的安装与调试，直接影响油田工艺系统是否安全运行及维护费用高低。安装前要认真审查设计图纸，并根据相关国家、行业规范制定技术可行、经济合理的技术措施[9]。例如：在电磁流量计的安装过程中，要严格保障其前后水平管段的长度，以确保流体在流量计内流动时不受挠动；同时，流量计安装的水平度必须满足规范要求，否则，不仅加大流体阻力，而且测量误差会成倍增加。又如柱塞泵进出口压力表和差压（或压力）变送器安装过程中，一般采用引压管将高、低压水引至1次仪表取压。在安装时可根据现场实际优化施工方案，尽量减小引压管的长度，减少管路弯头数量，以降低引压管内的压降；反之，会导致测量压力小于实际压力，管理人员会根据采油方案中地层所需压力提高柱塞泵的出口压力，造成能源的浪费。

2.4运行维护阶段仪表

为保证油田企业站场的各种生产设备及装置能够长期平稳、高效运行，应加强配套的自动化仪表系统的日常运行维护工作，不仅可有效降低仪表故障发生率、延长其使用寿命，而且对系统节能也尤为重要。日常维护主要是监测仪表计量信号，检查仪表系统的各种元件及线路是否完好，这些都是保证仪表系统在高效、节能状态下运行的关键；同时，保持仪表系统的清洁，定期为仪表除尘、加油润滑，亦可达到节能目的。例如：干式高压水表广泛应用于油田配水间中对每口井注水量的计量，表头中齿轮在长时间运行后或由于周围振动等原因，造成水表阻力加大，耗能增多；同时，由于测量值小于实际注入值，会误导管理人员人为加大注水量，浪费水资源，为此可采用定期检定或更换表芯的方法进行维护。

另外，严格各项规章制度，采取合理的维护及维修措施，加强仪器仪表的标定及检定工作，最大限度减少“跑、冒、滴、漏”，优化资源配置、节能降耗，降低油田企业的运营成本。

3　结论

为了实现仪器仪表的节能效果，在设计阶段要高度重视，进行多方案对比，优中选优；在选型过程中，严格落实招投标制度，从精度、节能、可靠性、价格等方面综合考虑，选择适合本项目的仪表；施工过程中要严格执行设计文件，应在国家相关标准、规范要求下施工，避免因安装误差过大导致测量精度下降、压差增大；运行阶段要加强管理，组建精干的维修队伍，定期进行保养；企业应不断加大投入，提高自动化仪表的软件、硬件性能，降低其价格和能耗，增强抗干扰能力，促进石油企业高效稳定发展。

参考文献：

[1]孙延祚.从节能降耗要求看推广应用VNZ流量计的必要性[J].石油化工自动化，2005（5）：95-98.

[2]张宁，秦德鑫，王秀芳.基于Matlab和C#的数显仪表数字识别系统[J].计算机技术与发展，2013（9）：70-73.

[3]周明平，梁圣新.谈工业自动化仪表的节能方法[J].油气田地面工程，2003，22（1）：23-24.

[4]俞伯炎.石油工业节能技术[M].北京：石油工业出版社，2000：21.

[5]张志杰，吕玉红.加热炉控制系统低成本改造的实现[J].自动化仪表，2003，24（3）：61-64.

[6]孙维清，王建中.流量测量节流装置设计手册[M].北京：化学工业出版社，2000：54.

[7]程艳波.自动化仪表在煤化工行业的应用分析[J].科技致富向导，2012（2）：326.

[8]陈洪全，岳智.仪表工程施工手册[M].北京：化学工业出版社，2005（6）：337-338.

（编辑李发荣）

收稿日期2015-10-30

作者简介：许化文，工程师，2006年毕业于黑龙江科技大学（电气工程及自动化专业），从事电器仪表生产工作，E-mail：xhw1618@ 163.com，地址：黑龙江省大庆市让胡路区玉门街101号，163453。

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2016.02.010