降低油田集輸系統自耗氣的認識

鄧海平 張玲麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

降低油田集輸系統自耗氣的認識

鄧海平 張玲麗（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

轉油站是集輸系統中的重要組成部分，能耗高，且調整余地大。圍繞降低轉油站自耗氣，結合生產實際，從提高中轉站加熱爐爐效，提高降溫集輸潛力進行分析，通過控制系統運行參數入手，優化設備運行；同時加強細化管理，確定合理的分站能耗指標，提高管理人員節能意識，降低集輸自耗氣。

加熱爐 爐效 降溫集輸 參數細化

1 影響集輸系統耗氣的主要因素

根據統計，大慶油田第七采油廠2009年全年消耗能量14.23×104t標煤，其中油田生產用氣為4937×104m3，折合標煤為6.57×104t，占總能耗的46.2%，而生產用氣的90%以上是集輸系統消耗使用。通過對集輸系統耗氣進行分析，影響耗氣的主要因素體現在兩方面：一是加熱爐的爐效，二是集輸中摻水溫度的高低及單井摻水量的大小。

1.1 加熱爐的爐效決定集輸系統上游的耗氣

造成加熱爐爐效偏低的因素主要有以下幾個方面：

1）部分加熱爐使用時間較長，加熱爐損耗較大，熱效率較低。同時，部分加熱爐的參數設置不合理，空氣過剩系數大，帶走的熱量也大，加熱爐效率低；空氣過剩系數小，燃料不能充分燃燒，加熱爐效率低。大部分加熱爐燃燒器屬于自動控制，只能依靠廠家調設，導致不能及時調整燃氣配比，影響了加熱爐的爐效。

2）加熱爐燃燒器部件維護不及時。由于加熱爐工況的特殊性決定其需要定期維護保養，其中對燃燒器火嘴的維護工作是保證加熱爐燃燒效果的重要環節，尤其是使用濕氣的加熱爐燃燒器火嘴；長時間運行火嘴容易結焦或腐蝕，如不及時清理或維修，必然會導致燃燒效果差，甚至偏燒，影響加熱爐系統效率的同時造成能源浪費。

3）部分加熱爐熱負荷偏低。由于加熱爐的散熱損失是一定的，過低的負荷將意味著熱效率的降低。系統投產至今，由于產能的下降，導致部分加熱爐處于低負荷狀態。比如葡二聯合站，建設時間從1989年至1999年，改造前只有9號轉油站近滿負荷，其余轉油站的負荷率在42.5%～88.1%之間，負荷較低。

4）加熱爐結垢導致熱效率降低，增加天然氣浪費。根據有關文獻介紹，如果油田加熱爐換熱面平均結垢1～5mm，燃料至少多消耗3.4%～28.1%；若再加上軟垢部分，燃料至少多消耗5%～30%。一般情況下，加熱爐全年均處于運行或備用狀態，很少開爐檢查除垢，再加上二合一加熱爐的加熱介質較為惡劣，導致長期運行后加熱爐結垢嚴重，影響傳熱效果；同時，加熱爐結垢導致加熱介質吸收熱量的能力大大降低，剩余的熱量通過煙氣散發到大氣中，使加熱爐的熱效率降低，造成能源的大量浪費。為保證加熱介質的出口溫度，必須加大燃氣用量，這樣就會使火管壁溫升得更高，同時燃料浪費就越來越多，形成了惡性循環。

1.2 集輸中摻水溫度的高低及單井摻水量的大小決定集輸系統下游的耗氣

由于轉油站的耗氣主要用于加熱摻水，而減少摻水量、降低摻水溫度是實現減少加熱負荷的有效措施，所以減少摻水量、降低摻水溫度是降低轉油站耗氣的有效途徑。

1.2.1 對減少摻水量的節能潛力分析

據統計，2010年第七采油廠生產耗氣為4770×104m3，全年總摻水量為1 252×104m3，平均單井摻水量為0.44 m3/h。由表1可以看出，目前全廠平均單井摻水量較高區塊主要在太南地區（0.61 m3/h）、敖包塔地區（0.48 m3/h），均高于其他區塊，具有一定的節能潛力。

表1 2010年全廠各區單井摻水量統計

根據以上數據統計，平均每增加1 m3摻水量，增加消耗3.8 m3天然氣，按此計算：

1）如果全廠單井摻水量能下降0.01 m3/h，則年可節約天然氣107×104m3。

2）太南地區平均井摻水量為0.61 m3/h，高于其他雙管摻水及環狀摻水流程區塊；如果太南地區單井摻水量能由0.61 m3/h下降到全廠平均水平（0.44 m3/h），則年可節氣108×104m3。

3）敖包塔地區平均井摻水量為0.48 m3/h，高于其他環狀摻水流程區塊；如果敖包塔地區單井摻水量能由0.48 m3/h下降到全廠平均水平（0.44 m3/h），則年可節氣52.33×104m3。

1.2.2 對摻水溫度的節能潛力分析

2010年全廠年總摻水量為1 251.99×104m3，按照公式（1）及天然氣燃燒值q=8 500 kcal/m3計算，則全廠總摻水量每升高1℃所需天然氣=〔Q（t2-t1）×C〕/8 500]。

式中：

W——所需加熱量，W；

Q——總摻水量，m3；

t1——加熱爐進口溫度（回油溫度或外輸液溫度），℃;

t2——加熱爐出口溫度，℃;

C——摻水比熱容，J/(kg·℃)。

由此可以計算出全廠各站摻水溫度每升高1℃所需天然氣為0.403 5×104m3/d，即全年溫度每升高1℃所需消耗天然氣為147×104m3。

由表2可以看出，下一步葡北地區、太南地區、敖包塔地區可以在降低摻水溫度上進一步挖潛。

表2 2010年全廠各區夏季摻水溫度界限統計

2 認識及優化思路

2.1 優化加熱爐的運行及細化管理

1）加熱爐運行中要根據實際工況及時對加熱爐進行參數調節，存在故障的及時聯系廠家維修，但目前廠家不固定，售后服務不及時，影響正常生產。應該加大對崗位人員的培訓力度，從自動燃燒器的工作原理到操作及調節技術進行系統培訓。

2）通過反復巡查加熱爐附屬設備的運行狀況，及時清理或維修影響加熱爐正常運行的故障，如避免火嘴結焦或腐蝕導致燃燒效果差，甚至偏燒。各站可以結合本站實際情況，制定相應計劃，對加熱爐各部件做到及時保養和維護，保證加熱爐平穩高效運行。

3）規范加熱爐運行臺數，提高加熱爐運行負荷率。從加熱爐的現狀調查來看，加熱爐低負荷運行的情況較為嚴重，據統計，摻水加熱爐負荷一般在60%～80%，部分達到34%～50%。因此，當2臺和2臺以上同類型加熱爐低負荷運行時，可以合并為1臺使用，在保證生產參數正常的條件下，使加熱爐在高負荷狀態下運行。

加熱負荷公式為

式中：

W1——所需加熱量，W；

Q1——摻水量，m3/s；

t1——加熱爐進口溫度（回油溫度或外輸液溫度），℃;

t2——加熱爐出口溫度，℃;

C——摻水比熱容，J/(kg·℃)；

W2——所需加熱量，MW；

Q2——摻水量，m3/d；

Δt——摻水溫升，℃。

不同摻水量、溫升所需加熱負荷詳見表3。

參照公式（1）、公式（3）及表3，根據轉油站的摻水量、溫升情況，確定加熱爐運行臺數，保證加熱爐運行負荷率達到80%左右，提高加熱爐的熱效率[1]。

表3 加熱負荷簡易核對表

4）加熱爐清淤。如果加熱爐煙火管上的硬垢、軟垢和泥沙等雜質的累積厚度達到7～8 mm時，則很難保證加熱裝置的熱效率和安全生產。因此，應加強對加熱爐的管理，除定期清污外，重點加強投運新井區塊、上年加熱爐易損區塊的加熱爐清淤，實施個性化清淤制度[2]。

2.2 優化降溫集輸參數及細化管理

2.2.1 制定年度節氣工作實施方案，突出過程監督

為了保證年耗氣任務的順利完成，計劃在年初即著手制定下一年度“節氣工作實施方案”，同時完善組織機構，突出過程監督，不斷促進節能管理由粗放型模式向模型化、精細化管理模式轉變；成立以總工程師為組長的降溫集輸組織機構，不斷完善降溫集輸管理的三級管理網絡，將各站總能耗、單耗指標層層分解，落實到基層小隊。加強能耗計量體系建設，實行月度能耗指標檢查分析考核，成立降溫集輸督察小組，將節能降耗作為一項日常工作來抓。

2.2.2 優化生產參數，制定集輸方案

根據不同時間段制定并下發各類方案及生產參數指標，每年的4月15日—5月15日開展春季降溫集輸，制定《春季降溫集輸暫行規定》；5月15日—10月15日開展夏季降溫集輸，制定《夏季降溫集輸、停摻水暫行規定》；方案將對中轉站摻水出站溫度、平均單井摻水量、單井回油溫度做出明確規定；合理優化運行參數，提高設備運行效率，最大限度地降低耗氣指標。

2.2.3 深化不加熱集油界限，擴大季節性停摻水規模

綜合含水在90%以上轉油站，實行轉油站停摻水集輸；綜合含水低于90%轉油站，實行單井停摻水及降摻水集輸相結合。如第一油礦，根據生產實際情況在2010年的5月中旬到8月末開展全礦大面積停摻水工作，其中6#、7#中轉站全部停摻水。

從實際運行效果可以看出，6月、7月耗氣量僅為1.7×104m3、0.3×104m3，全站停摻水期間節氣效果顯著。2011年將繼續開展全站停摻水集輸，提高節氣效果。

6#、7#中轉站全年耗氣量為88.6×104m3，其中冬季間的耗氣量為69.2×104m3，占全年比例的78.1%，說明集輸系統中的耗氣主要集中在冬季生產期間。如何優化冬季期間加熱溫度及相關生產參數，仍需要進一步摸索。

[1]田慶榮.優化運行參數，細化指標管理，降低集輸自耗氣[R]13,大慶:大慶油田有限責任公司地面研討會(節能降耗組)2010:254.

[2]徐巍,曾黎.加熱爐綜合治理及防護技術應用[C]//2009年大慶油田有限責任公司地面工程論文集（優化簡化組）,大慶:2009:295.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.015

鄧海平，2003年畢業于大慶石油學院，工程師，從事地面技術管理工作，E-mail：denghaiping@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第七采油廠規劃設計研究所，163517。

2011-10-25)