節能技術在油田地面工程設計中的應用

張冰

（大慶油田工程有限公司，黑龍江 大慶 163712）

節能降耗是每一個企業都非常重視的問題，企業未來發展離不開節能，節能技術運用將成為未來企業的重要工作。石油是國家發展的基本原料，是重要支柱產業，關系到國家經濟和社會民生，但耗能大、污染大的劣勢也較為突出，因此節能降耗是石油油田所面臨的主要問題之一。從油田企業來看，消耗最多的是電力、天然氣、成品油等，因此在油田地面工程施工中，應制定相應的規劃方案，采用先進技術，加強管理，充分普及節能技術，發揮節能技術在油田開中的成本控制作用。

1 油田生產運行中的能耗分析

1.1 資源分類

石油資源在我國分布較廣，但屬于不可再生資源，過度開采以及過度的浪費都會影響到枯竭速度，隨著我國不斷開發新的油田，工程建設中各種能源消耗會不斷增大，包括各種設備的運行、外圍油田消耗等等都會影響能耗。

1.2 耗電分析

在油田地面施工中會消耗大量電能，尤其是在石油開采環節和油田注水和集輸耗電等方面消耗較大，隨著油田產量要求的提高，耗電量將會顯著提升。比如注水環節，注水壓力決定了耗電多少，注水時間越長，壓力越大，耗電也越大。目前由于技術限制多采用離心式注水泵，這種設備運行耗能非常高，尤其是排量小于100 立方米每小時的注水泵耗能更高。此外就是注水工藝和注采系統不匹配，存在回流現象，增加了水泵負擔，延長了注水時間，進一步增加耗能。在具體的工程施工中應科學、合理的加熱、加壓，提高電能轉化率，并且油氣輸送要密封，避免和大氣接觸，回收易揮發氣體，降低損耗。

2 油田地面工程節能設計的原則和常見節能措施

油田地面工程設計應遵循節約能源、提高效益的基本準則，統一規范設計標準和要求。國家已經出臺相關的規范文件，新建項目的能耗指標應達到國內同類項目的先進水平，同時結合項目的特點和需要進行針對性的設計；重視工程設計能耗水平的評價；回收率符合國家標準。設計中要采取多種綜合性措施來降低耗能，具體從以下幾個方面入手：

2.1 采用先進油氣集輸工藝

集輸工藝直接關系到油氣損耗，應采用能量利用合理，油氣損耗較低的先進工藝和創新設計理念。做好輸油管線和設備的保溫、保冷工作，減少散熱等帶來的能力損失。

2.2 油田地面工程設計優化

要充分考慮油田操作條件，依據現實情況針對油田工程平面布局和各種設備以及要求的設計參數進行優化，不可盲目借鑒歷史數據，具體問題要具體分析。

2.3 依據油田生產情況分配設備

油田在生產過程中各種環境因素、設備運轉情況是不斷發生變化的，如工程規模在變化，各種參數在不斷變動，在實際的設備使用中應根據工程的變化啊和生產情況變化來具分配設備，較為理想的手段是采取分段分配設備方式，提高設備利用率。

2.4 引進先進節能設備和技術

先進節能設備的使用直接影響到整個生產節能體系，普及高效節能設備，減少和淘汰高耗能設備。根據油田的情況，可采用當前較為先進的電力電子節能技術，如電動機速度調節裝置能大幅降低耗能，提高電能利用率；采用智能控制技術，隨時監控設備運行情況，自動發出高耗能警報，同時自動化控制能減少人為操作失誤導致的能量損失。

3 油田地面工程高耗能部分的節能技術應用

3.1 減少油氣集輸過程中的損耗

在油田地面工程中消耗較大的地方之一就是油氣集輸過程，主要節能技術是簡化和規范工藝流程，在設計中應減少油氣壓力，降低中轉站的數量，輸油管線的半徑、流動性、原油輸送的速度和溫度等等因素進行事先的試驗分析，根據實際情況規劃方案。其他常見措施包括加強管線保溫、井口加藥都能降低能源消耗；針對氣溫較低、原油含蠟量高的情況，可采取熱洗清蠟的方法，要合理選擇加熱爐，根據負荷情況進行調整；氣溫較熱的季節可以采用暫停摻水輸送方式或者是單管冷輸等，都能有效降低能耗。

3.2 降低耗電的節能技術應用

首先，可采用新型節能變壓器。目前技術水平較高的節能變壓器主要有su 型變壓器，同傳統的s7、s9 相比，具有損耗小、空載電流百分比小等優勢，在油田工作中更加實用，經濟效益更高，近些年已經開始大范圍應用，從實際統計來看，你年均能節約用電35%以上。此外，變壓器是油田配電系統中的重要部分，其損耗占據整個損耗的70%以上，因此降低變壓器的損耗應為重點。變壓器應選擇容量合適的類型，將大容量的變壓器換成小容量可以降低電費支出。

以某油田為例：傳統變壓器3000 臺，容量大約為350KW，如果用一套新型節能變壓器替換老式變壓器，就能節約大概900KW。替換站場用老式變壓器能節約4800KWH。如果油田新型節能變壓器應用范圍達到10%，那么每年就可以節約2800000KWH，對企業來說節省一大筆開支。

其次，高效節能的電動機和變頻裝置。電動機的運行效率直接關系到電能損耗，目前所運用的節能電動機和市場上的普通電動機相比，效率要高3%以上，總耗能減少大約30%左右，因此在地面設計改造中應提高高效節能電動機的比例。變頻裝置能根據不同情況來調節電動機的轉速，低負載下轉速降低，高負載轉速升高，從而提高電動機效率。

根據實際案例來看，20臺輸油泵和2臺注水泵加裝了變頻器，每年輸油泵可節電1200000KWH，1 臺注水泵可節電

32000 00KWH。

此外，合理選用和配置無功功率補償設備。在油田作業中無功率設備較多，但同樣也會產生電能損耗。通常用功率因數來判定無功功率情況，當等于0.7 時，無功功率和有功相當，此時有一半損耗由無功功率引起，多數是線路上的各種元器件導致的，因此針對功率因數較低的電網網絡應采取必要的補償設備。

最后，加強用電管理。用電上應制定詳細的管理方法，包括內部用電和外部用電都應嚴格遵循相關的規章。具體措施如定期檢查電表，記錄用電量；每月進行分析總結；對電力波動大的線路進行排查檢修。

3.3 注水節能技術應用

油田注水系統所產生的能源消耗大約占據總耗能的40%左右，主要采用的設備是注水泵，其質量和效率直接關系到耗能。一方面要采用高效的注水泵，另外一方面是要搭建高效的注水管網。

3.3.1 變頻技術

對注水泵加裝變頻裝置，通過調節水泵的轉速來改變其工作效率，針對不同的現場環境（流量、揚程、功率）來進行變化，有效控制泵管的壓力，減少電能損耗。另外還有前置泵變頻技術，其實現方式是將現有的多級離心水泵拆解后，在進口處設置一臺前置水泵，要求流量相同、固定揚程，然后相互連接，從而對前置泵進行變頻控制，根據不同進口情況滿足出口流動需求，有效節約電能。

3.3.2 注水泵涂膜

注意注水泵的維護保養工作，由于水泵長期工作可能會導致內壁腐蝕、結垢、氣蝕等情況，影響到水泵效率。因此要定期對水泵的部件進行保養，如在葉輪、殼體等部位涂膜防腐蝕、耐高溫、抗老化的保護膜，降低流動阻力，提高使用壽命。

3.3.3 系統仿真，數據模擬

為了保證水泵達到理想的工作狀態，要充分適應當前的工作環境，找到水泵工作的平衡點，因此在設計水泵系統時應根據具體水泵特性和工作環境，進行系統仿真，收集數據進行模擬，依據模擬情況規劃設計方案。

4 結語

節能是企業可持續發展的基礎，加強節能技術的運用能大幅降低企業運營成本，尤其是像油田開發這種耗電大戶，更應將節能作為重要的日常工作來做。油田地面工程設計中的節能有很大的利用潛力，首先應科學、合理設計規劃方案，充分考慮到當下可行的先進節能技術，選擇高效節能設備替代傳統老舊設備，綜合運用各種節能技術，才能有效降低能耗，為油田可持續發展提供有利條件。