聯合站節能降耗集輸工藝的應用

倪鐵峰(大慶頭臺油田開發有限責任公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

聯合站是有油氣開采工程地面核心，對維持油田運行有重要的作用[1]。聯合站構成油、氣、水總處理系統，對各轉油站來液處理、規范工藝流程具有關鍵性作用，同時優化原油、天然氣質量，使其達到商品使用需求[2]。解決油田聯合站技術問題，如何實現低能耗、低成本的高效運行，是國家“綠色經濟”倡導下聯合站亟待解決的問題。油田原油脫水、污水處理等包含電能、天然氣及多種藥劑消耗，故節能降耗和集輸工藝密不可分，需優化集輸工藝實現對電能、氣量、藥劑量的有效控制。

1 油田聯合站的生產運行

油田生產及開發需多種施工工藝、組織結構支持，應確保工藝準確、結構合理，進而保障油田開發質量及效率。聯合站是油田工程重要構成，其對原油加熱、外輸處理、脫水、油氣分離都有不可忽視的作用。目前聯合站耗能為電能及運營中的熱能。電能為泵提供運轉力，熱能維護集輸系統運行[3]。油田開發生產中，要落實全面節能降耗，應采取多途徑處理聯合站中的電能、熱能消耗。

2 聯合站節能降耗處理

2.1 運行設備的節能降耗處理

泵為聯合站的主要能耗設備，應合理選擇泵的工作效率、流量，控制參數，保證其型號滿足聯合站要求，處理能力突出。泵設備的選擇上應考慮到油氣處理量及聯合站其他工作要求，單純從油氣處理入手無法實現理想化節能降耗。聯合站中流量處于不斷變化狀態，無法保持恒定的生產能力，需設計人員全面分析聯合站運行規律，確定所需泵的型號。設計人員應結合最大出液量和平均出液量，考慮日常生產穩定的基礎，盡可能降低泵的功率[4]。但聯合站出液量、成分處于不斷變化狀態，導致原本泵設備不能適應各個時期生產要求，應針對開采實情對泵進行節能改造。若聯合站運作參數高于泵本身參數，需將葉輪更換為小離心泵葉輪，或進行部分切割，以提高泵運行效率，同時降低能耗。

變頻調速技術可以結合聯合站工作狀況優化泵運行數據，將其應用到聯合站中，可確保泵高效運轉。即使聯合站原油出液量持續變化，也可確保泵穩定運行，實現自動化設備管理[5]。

2.2 油氣集輸中流程的節能降耗處理

油氣集輸是聯合站核心工作，但集輸過程中電能、熱能消耗最大，故應做好油氣集輸節能降耗。第一，改造加熱設備。定期對加熱設備維護、管理，保證設備性能，盡可能提高設備對熱能的利用率[6]。第二，油氣運輸中也需要加熱處理。運輸導致天然氣出現不同程度損失，可通過提高加熱效率，減少天然氣損失。選擇高性能加熱爐配合真空相變加熱爐換熱(傳統水套加熱方式效率較低)，將加熱工作效率提高至90%以上。且內部配置自動控制系統，可自動加熱。第三，應用保溫防護。不具備防腐性的保溫層集輸管道傳輸中會流失大量熱能，導致原油傳輸需彌補更多熱能，采取減緩原油降溫速度，可實現節能降耗[7]。要求工作人員重視管道防腐保溫工作，落實全面的管道防腐保溫，并推廣熱泵節能技術，避免熱能流失浪費，提高資源利用率。

3 聯合站節能降耗集輸工藝

闡述集輸工藝后，以實現節能降耗效益的具體案例論證其工藝的合理性。

3.1 油氣密閉處理及電脈沖脫水工藝

傳統油氣處理為開式流程。對油氣脫水設備改造，應用電脈沖脫水工藝，構成密閉性流程，可降低設備使用量，縮短油氣傳輸流程，提高油氣開采自動化水平，也有助于提高作業管理效率及質量，降低工作人員負擔。采取密閉處理及電脈沖脫水工藝，可最先控制油氣資源揮發量，節省燃氣，降低托水泵運作的電能消耗量。以A油田聯合站為例，其日處理液量14 000 m3，油量1 170 t，氣量20.0×104m3，改造前為開式流程，經密閉處理后，集輸所需設備少、流程短、自動化程度突出、便于操作，與改造前相比較，每年可減少大罐輕烴揮發1 800 t，減少100.0×104m3天然氣，脫水泵耗電量節約40.0×104kW·b。

電脈沖脫水工藝相較于原脫水設備，其處理量大，且脫水溫度低、效果好，放水含油低，破乳劑量使用較少。以破乳量減半配合20%老化油支持，脫水器可正常工作，每年原油處理規模45.0×104t，原脫水器耗電47.0×104kW；而電脈沖脫水器耗電6.0×104kW，年節電41.0×104kW，若每度電0.5元，年節電費用20.5萬元。

3.2 氣提工藝

以干氣氣提方式代替原本的負壓閃蒸工藝，可提高原油氣提穩定性。提高壓縮機進料口溫度，以此提高原油的實際分離效果，實現聯合站原油增產。應確保輕烴產量不降低，將原油原本的溫度從80 ℃降低到65 ℃，再配合冷卻水換熱系統，優化壓縮機，簡化具體工藝流程。A油田聯合站原本采用負壓閃蒸工藝，原油先由三相分離器分出、脫水器脫水、加熱爐加熱后進入穩定塔蒸，閃蒸氣以負壓螺桿壓縮機支持抽出，經水冷卻器冷卻后再進入壓縮機增壓，經分離器氣液分離，液體儲罐外銷，不凝氣進入天然氣外輸系統。穩定原油由塔底流出，外輸泵增壓后傳輸。但是應用中發現原油穩定溫度較高，原油進塔溫度在81～90 ℃，壓縮機進口溫度也在60 ℃以上，原油分離效果較差，C2～C5拔出率僅為50%，且原油產量持續降低，蒸發量低于壓縮機額定負荷，采用調頻器調節壓縮機轉速，導致投資及電耗上漲，造成管理困難。

為解決上述問題，提出以氣提工藝作業，將+2C含量較低的干氣通入塔底，控制C2～C5輕烴分壓，促進C2～C5輕組分氣化、分離，氣提氣在塔自上而下運動館，起到對分離輕組的有效攜帶，提高收率。將穩定塔進料溫度控制在60～64 ℃，去除壓縮機進口冷卻器，對工藝流程簡化。對穩定塔氣提量控制，確保壓縮機處于額定狀態運行，后續無需變頻調速。采用該工藝運行后，A油田聯合站穩定效果理想，C2～C5拔出率達到80.06%，C2～C5相對原油拔出率也為1.73%，輕油回收率1.73%，輕烴產量不變原油穩定溫度降低到64 ℃后，滿足外輸需求，每年節省58.0×104m3天然氣。

3.3 其他節能技術

采用外輸泵(離心泵)電機調頻技術可控制電能使用量，實現節能降耗。將外加電流陰極保護技術和三相分離器結合，以剪輯保護技術保護三相分離器，也可延長分離器使用年限，減少后期不必要的維護投入，控制聯合站運營成本。三相出水進入到一次沉降罐，之后分析發現水質的指標有所上漲，一方面通過落實多項節能措施，大大降低生產運行中絮凝劑、混凝劑、殺菌劑的使用量；另一方面，水質指標持續上升，對過濾罐的濾料更換時間有所延長，可降低產沖洗泵所耗費的時間，避免出現污水二次污染，大大降低污水處理成本。三相出水直接摻入到水罐中，可減少摻水的運行環節，水溫的降低幅度得到有效控制，減少過程中產生的熱量損耗。 摻水進入加熱爐升溫，可減少加熱爐的天然氣耗費，真正實現節能降耗。

4 油田生產開發整體經濟效益分析

在案例工程中使用多種節能技術，如油氣密閉處理及電脈沖脫水工藝、氣提工藝等，針對油田原本的污水處理情況采取有針對性地優化措施，優化之后油田的集輸及處理工藝大大優化，運行正常。通過應用新的節能降耗工藝、新技術推廣后實現密閉集輸，整流流程短，且使用的設備較少，自動化程度突出。經后運行分析，采用新工藝該案例聯合站年節電達到88.5×104kW，年節氣223.0×104m3，年節水75.0×104m3。節約后期對設備的維修費用約為96萬元，減少輕烴揮發損耗1 800 t，大幅降低了生產成本，減少了生產過程中污染產生。通過對工藝優化，節能降耗效果顯著，也便于油田生產人員有針對性地落實生產管理制度，減少各崗位工作人員勞動強度，提高污水處理系統整體運行效率。在不影響油田實際產量的前提下，做好聯合站節能降耗，提高了油田經濟效益，有助于油田生產的可持續發展。

5 結語

綜上所述，聯合站是油田地面工程的核心之一，但近年來一些油田開采進入中后期，其開采處理條件逐漸惡化，導致聯合站電能及熱能消耗增加，油田開采處理成本增加。要降低石油工程中的整體能耗，需全面落實節能降耗工作，分析聯合站中的能耗狀況，及時做好技術優化與更新，最大限度地控制能源消耗，為國家發展、社會進步提供源源不斷的能源支持。