集输系统节能降耗措施探索与实践

刘伟+万洪波+耿鹏鹏+李国强+谢雪莹

摘要：油田地面工程约占油气田开发总投资的30%～40%，占气田投资的60%～70%。其核心是油气集输系统，担负着油气计量、收集、分离、净化处理、储存、以及外输的重任，同时也消耗着大量的能量，是油田生产中的主要耗能环节之一。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析，提出了变频器节能降耗，利用单管循环流程优化节能，密闭集输流程改造降低油气损耗等措施，并分析了在生产中的应用效果。

关键词：集输系统；能耗因素；脱水；稳定；储运；变频调速；节能降耗

油田地面工程包括油气集输与油气矿场加工（以下简称油气集输）、油田采出水处理、供排水、注水、供电等系统。地面工程约占油气田开发总投资的30%～40%，占气田投资的60%～70%。其核心是油气集输系统，担负着油气计量、收集、分离、净化处理、储存、以及外输的重任，同时也消耗着大量的能量，是油田生产中的主要耗能环节之一。油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。

1油气集输系统能耗构成

油气集输系统分为集输、脱水、稳定和储运4个过程，根据目前集输生产的能耗统计分析，这4个过程中集输能耗约占集输总能耗的60%-80%，因此，降低集输过程能耗是集输系统节能的关键。

2油气集输系统能耗影响因素

通过对构成生产各项能耗的分析，可以看出与集输过程能耗相关的因素是多方面的，必须从系统平衡考虑，节能才有意义。

2.1集输系统效率低下

在集输系统的设计和生产中，为保证机组的可靠启动，配用的电动机比泵要求的轴功率大得多，考虑油田发展变化，设计时都留有余量，运行时有负载率低的现象。使泵、管特性无法与生产现状合理匹配，这是影响集输系统效率主要因素。集输系统效率主要由电动机运行效率、泵运行效率和管网运行效率三部分组成。

2.2工艺流程不合理

根据传热学基本原理，管道的散热损失与管道长度、管道热媒温度、总热阻等因素有关。

在油气集输过程中，油井至计量间的管线长度累加起来远大于计量间至中转站的长度。传统的油井至计量间至中转站原油集输方式，造成热损失多，如何减少油井至计量间散热损失，是集输过程节能的主要环节。降低集输管道热传媒温度值，可以减少热损失，管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道直径、管道的埋深及保温有关。

3油氣集输系统节能降耗实践

3.1应用变频调速器降低输油泵耗电

在输油过程中，输油泵的额定排量往往大于实际需要排量，现大马拉小车现象。一方面，如果完全采用阀门调节输油量，一旦油量变化较快，输油阀门调节频繁，增加了工作人员的劳动强度且所需人员也较多。若阀门调节不当，易造成被抽干或冒罐现象。泵出现干抽烧损，冒罐则造成原油白白浪费。另一方面，为保证输出油量的恒定，需要保证管压恒定，阀门的开度直接影响到管压，太大太小都不行。

3.2离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。

离心泵的相似定律： Q/Q1=n/n1 N/N1=（n/n1）3

式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的转速。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。

4 应用效果

油田某接转站外输油泵，通过更换安装变频控制柜，系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障，手动切换到工频档，在变频维修期间可以保证输油泵的运行，满足生产需要。使用变频后，电动机的工作电流，由70安降为40安年节电10.8万kwh，收到了明显的效果。

4.1改变泵的叶轮直径节能。在输油过程中，油量变化频繁，造成管压与泵压不匹配，出口阀门大量节流，浪费电能，通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮，达到管压与泵压相匹配，降低能耗。叶轮直径（D）不宜切削过多，否则影响泵效。

4.2单管循环集输流程应用。单管循环流程就是计量间（或分水器）掺水到达第一口油井后，与单井产液混合，然后流向下一口井，接着与下一口井产液混合。依次类推，最后回到计量间（或分水器），单井的掺液，以串联方式连接于环上。该工艺采用单井不加热，减少天然气消耗。该流程与传统流程相比，使用管线短，管网散热少。

4.3密闭流程改造降低油气损耗。减少储罐的油气损耗，首先应杜绝油气漏损，检查闸门是否关严，焊缝是否漏气，罐顶量油孔在量完油时要及时盖好，油罐保温层要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸损耗。采用密闭集输工艺是降低损耗的根本措施。在可能的条件下，采用密闭缓冲罐，代替常压储罐。用压缩机自动从常压油罐抽气，并将抽出的气体送到轻油回收装置进行处理，降低损耗。收集呼出的油品蒸气，回收损耗油品。经常检查维护好呼吸阀，保证储罐的承压能力，降低呼吸损耗。在固定油罐上应用呼吸阀挡板，可减少蒸发损耗20-30%。

参考文献：

[1]宋铁，雍自强.油田企业节能技术与实例分析.北京：中国石化出版社，2010.5

[2]吉效科.油田设备节能技术.北京：中国石化出版社，2016.2endprint