油氣集輸系統能耗和節能研究進展

張萍 何曉玲 董亞楠

玉門油田分公司酒東采油廠 甘肅酒泉 735000

1 油氣集輸系統能耗特征

隨著油田開發的深入，油氣集輸系統的能源消耗已大大增加。油氣集輸系統的能耗具有以下特征：一是油氣加工變得越來越困難，能耗也很高。尤其是在油田開采的后期，油氣的開發和加工難度急劇增加，能源消耗也持續增加。二是由于大多數生產設備用于石油和天然氣生產，因此熱量不能很好地散發，從而降低了設備的運行效率。比如，加熱爐的運行效率通常小于75%。三是為了在油氣集輸系統中獲得熱能，其中大多數都使用高質量的石油作為燃料。四是油田的生產需要消耗很多的電力，目前熱力與電力利用率很低，電網提供大部分電力，而熱能主要用于提供加熱爐熱量[1]。

2 油氣集輸系統的能耗現狀和原因

油氣損耗大，能耗高是當前油氣集輸系統的主要問題。高能耗主要是指油水處理過程中的高能耗。對于出現的新問題，過時的技術與過時的設備無法很好地解決問題，因此需要加大轉換的力度。油氣損失最大的是油氣在儲運過程中的損失與揮發，應加強油氣集輸系統的密封性。油氣集輸系統的能耗主要包括以下兩個方面：

（1）油井生產的原油中的高水分含量進一步增加了石油加工的難度，導致石油加工成本的增加，能源更多的消耗。當前，在中國大多數油田的開采后期，從油井中提取的原油中的水含量將逐年增加，但所提取的油的質量卻逐年下降。隨著時代的發展，反過來增加了原油加工的難度，原油加工設備也逐年改進。由于現階段石油加工設備的負荷過大，功耗逐漸增大。

（2）油氣集輸設備與現代油田開發不符。當前，油田的環境十分復雜，并且油田的操作難度也在增加。尤其是，某些重油田的開采比預期的要困難得多。與此同時，儲運困難也很明顯。但是，中國許多油田仍然使用傳統的集輸技術，使得集輸系統的性能不再足以滿足油田生產的需要，增加了系統的負擔和能源消耗。

3 油氣集輸系統的節能進展

3.1 自然不加熱集輸技術和低溫集油工藝

盡管傳統的雙管水混合技術具有安全性，可靠性和易于處理的優點，但會在使用中造成大量能源浪費。不加熱集輸分為雙管不加熱集輸、單管不加熱集輸、季節性的不加熱集輸以及常溫水摻入的不加熱集輸。由于不加熱集輸的明顯優勢，不加熱集輸已廣泛用于油田開發項目中。自然不加熱的集輸技術可以將水分含量超過60%的原油轉化為油包水乳液，再轉化為水包油乳液，在運輸原油時大大降低了流動阻力，如表1。

3.2 含油廢水中回收余熱

使用卡諾反向循環的熱泵可以使工作流體從低溫下的廢熱中吸收熱量，并將熱量釋放到熱量回收裝置中。使用熱泵可以有效地利用含油廢水的廢熱，并提升能源利用率。熱泵在中國一些油田已經得到很好的應用，比如吸收式熱泵在勝利油田有更好的應用效果，壓縮熱泵已經在大慶油田得到了很好的應用[2]。

3.3 注意加熱爐的節能

影響加熱爐熱效率的主要因素是：燃燒爐的燃燒器，類型，爐體的熱量損失和空氣系數。為了提升加熱爐的效率，應加強以下幾點。一是，增加使用高效加熱爐。在油田的發展過程中，有必要用新的高效加熱爐代替過去熱效率降低的加熱爐。加熱效率對空氣消耗有很大影響。設備離開工廠時效率低下，因此無論后期如何加強管理，都難以達到預期的效果。因此，高效的燃燒器非常重要。二是，為確保燃料完全燃燒，應選擇高質量的燃燒器。調節空氣系數，使燃料完全燃燒，提高效率，達到節能的目的。另外，有必要加強對集輸系統的定期清潔與定期維護。當前，油田中使用的大多數加熱爐都使用含油廢水，該廢水含鹽度高，設備結垢的可能性高，這會影響傳熱，所以必須要定期清潔集輸系統。

3.4 通過改變油水泵的頻率來節省電能的目的

在開采油田時，許多運行參考數與實際情況相符，因此，當原油運輸量發生變化時，應更改特定的運行模式以滿足需求。例如，調節閥開度，更改泵數等。這些特定方法中使用最廣泛的方法是控制閥門以適應油田開發項目實際情況的變化。當前，傳統測量調整操作參數的精度非常低，在此過程中會發生大規模的能源浪費。通過變頻技術或對設備的合理科學使用，可以進一步調節油泵的變頻速度。改變電動機的輸入頻率將直接改變電動機的實際轉速，并進一步調整驅動設備，以確保泵的工作區域在合理有效的范圍內。這不僅可以保護泵的壽命，而且可以節省能源。變頻調速技術可以大大提高采礦設備的工作效率，合理科學地使用變頻調速技術可以有效的節省電能[3]。

表1

4 結語

油氣的集輸是中國油田開發生產過程中最重要的部分，是一個復雜而龐大的系統。集輸系統的能源消耗直接影響整個油田的經濟效益。所以節約能源和降低技術系統的消耗變得迫在眉睫。這是新時代環境保護的必然要求與科學發展，節約能源的大趨勢，對提升油田的經濟效益也至關重要。