加强油气集输系统能耗管理的探讨

2016-04-07常青青西安外国语大学

石油石化节能 2016年4期

常青青（西安外国语大学）

加强油气集输系统能耗管理的探讨

常青青（西安外国语大学）

油气集输系统作为油气开采的重要环节和主要能耗环节，其工程投资一般占地面工程总投资的50%左右,能耗约占油气田生产能耗的35%,随着全球油气价格的下降和低碳经济的不断发展，节能降耗成为油气田工作的重要组成部分。对油气集输系统节能技术进行了分析，在长庆油田进行了改造应用。经对比监测，2014年节约电能422.25×104kWh，节约原油1950 t，节约天然气129.75×104m3，折合标准煤5921.76 t。

油气集输系统；节能技术；能耗管理

“十二五”以来，国家加大和深化了节能减排的力度，相继出台了一系列推进节能减排的法规和制度，国家发展与改革委员会从“十一五”重点监管的千家重点耗能企业，扩大到“十二五”万家重点耗能企业，并对重点耗能企业提出了相关的强制性规定，同时也对油气、石化等重点行业实行“产品能耗限额”并要求限期达标。高能耗、高污染的粗放型增长方式已不适应新常态的要求，提高能源利用效率为核心的集约型增长方式和低能耗、低污染、低排放的低碳经济，已成为未来经济发展的方向。油气集输系统是油田地面工程建设的主体部分，是地面工程技术的核心，其工程投资一般占地面工程总投资的50%左右,能耗约占油气田生产能耗的35%。因此，从节能设计入手，抓好节能的日常管理和节能技术的不断推进，会大大降低油气开采行业的运行成本。根据长庆油田的节能研究及实验成果，提出了降低油气集输系统能耗的管理及技术措施。

1 从设计源头抓好油气集输系统的节能降耗

油田地面集输系统的能耗和选择的工艺有关;油田地面集输系统传统的布站方式是3级布站，即地下原油通过抽油机输送到单井输油管线汇集到计量间，计量间把来油计量后，通过输油管线汇集到增压站（接转站），增压站通过地面输油管线汇集到联合站，原油经过联合站处理后外输。近年来，通过优化简化，技术进步，地面布站方式也在不断减少层级，向2级半布站、2级布站、1级半布站、1级布站方向发展，地面集输系统层级越多，能耗越高，层级越少,能耗越低。布站方式的减少，从设计源头减少了能源的消耗，降低了运行成本。

2 油气集输系统节能技术

针对油气集输系统能耗情况，经过不断研究、探索和实践，筛选出适合油田节能技术措施。

2.1不加热集输工艺

近年来，原油常温输送技术在油气开采行业得到越来越广泛的重视，形成了单管常温输油、双管不加热输油等技术。目前，大部分采油井通过单井管线埋深在当地冻土层以下，普遍采用不加热进站，即使在冬季，井口回压也能满足不加热的需要。取消井口加热炉，节能效果显著，而且由于减少了加热保温系统，投资和运行成本降低。

采用单管不加热输油是依靠地下原油的自身压力和温度将液体通过输油管线输送到增压站，双管不加热输油是将原有掺水管线改为输油管线，对井口和增压站做部分改造，实现主、副双管同时出油。这种输油方式可随时恢复掺水，便于冬季生产运行和各种故障处理。

2.2油气混输

油气混输技术不需要一整套气液分离和输送设施，利用原有集输管网，将井下原油，在没有进行油、气、水分离的状态下，直接用油气混输泵把混合介质送到油气处理终端进行处理的工艺流程。该工艺流程能够减少布站，延长集油距离，降低井口回压,实现回收井口伴生气的目的。

2.3输油过程中加热炉提效技术

2.3.1 冷凝式水套加热炉

改进原有水套加热炉内部结构，增加了具有防露点腐蚀、排冷凝水功能的冷凝器及排水装置，目的是降低排烟温度，降低热损失，提高热效率。在长庆油田5个采油厂推广应用了50多台，热效率平均达到91%，排烟温度为95～120℃，与传统常压水套加热炉相比，降低排烟温度约80℃。

2.3.2 真空加热炉

真空加热炉运行时，锅壳内部压力始终低于外界大气压力(一般在-0.03～0 MPa之间)；配套全自动燃烧器，使燃料利用率达99%以上；真空加热炉热效率达到87%～91%[1]。

2.3.3 合理配置空气系数

空气系数过大，降低了炉膛温度，多余的冷空气被加热后增加了排烟热损失，过小则不能保证燃料的完全燃烧，增加气体未完全燃烧热损失和固体未完全燃烧热损失；因此，合理的空气系数应使能量损失之和最小。

空气系数的大小与燃烧器性能、操作的好坏及炉体密封等有直接关系，在排除管理因素后，燃烧器配套是控制空气系数的关键环节。通过实验，建议在加热炉上配套全自动燃烧器。全自动燃烧器是智能化的燃烧系统一体机，配置风机、自动点火系统、火焰检测器、燃烧程序控制器、燃料控制调节装置和燃烧风量控制调节装置。全自动燃烧器能根据设定的生产参数及时调整燃烧状态，保证运行时不出现燃烧空气不足或过剩的现象，提高燃烧效率。

2.3.4 加热炉内部配套远红外辐射技术

远红外辐射定向节能技术是在加热炉火筒或加热盘管上涂抹高效远红外涂层，强化传热和换热，提高热系数。在受热体表面形成涂抹固化瓷膜后，在受热体表面垂直于其切线方向产生远红外线向被加热介质辐射，增强了被加热介质的热能吸收效率，降低了灰垢的吸附力，提高炉内受热面的热吸收效率，降低内壁结垢速度，延长加热炉使用寿命。

2.3.5 加热炉余热回收技术

根据长庆油田在2个采油厂的实验研究，对于大于1000 kW的加热炉，应加装空气预热器，烟气通过空气预热器后，进入炉膛的空气温度提高，排烟温度也相应降低，加热炉热效率可提高1%～2%，燃料消耗降低5%～8%[2]。

3 油气集输系统改造实例

根据集输系统的研究成果，长庆油田公司在采油三厂油房庄油田某区块进行了示范改造，取得了良好的效果。主要技术路线：采取集输系统优化调整，输油泵、加热炉及锅炉节能改造；改造中安装三相分离器3具，新建300 m3/d采出水处理系统1套，注水管线优化改造11.8 km，更换多级离心输油泵2台，安装数字化增压集成装置1台，增加变频控制柜7台，安装电容补偿控制柜13套，更换节能型燃烧器50台，调整改装油气两用燃烧器，优化过滤器、减压阀，并对控制柜进行了改造，完成热媒炉的油改气技术改造。

该项目已于2013年9月投入运行，经对比监测[3]，2014年节约电能422.25×104kWh，节约原油1950 t，节约天然气129.75×104m3，折合标准煤5 921.76 t。