喇嘛甸油田聚驅站庫采暖期節能措施探討

張鵬宇（大慶油田有限責任公司開發事業部）

大慶油田最冷月平均氣溫-18.5℃，極端最低氣溫-39.2℃。為保障油田正常生產，前線站庫必須進行采暖，采暖期長達180天以上[1-2]。喇嘛甸油田聚驅站庫采暖伴熱能耗約占生產能耗的30%左右，進一步挖掘潛力降低采暖期能耗，可以節約大量生產成本。

1 聚驅站庫采暖基本情況

1.1 采暖類型

目前聚合物驅已經在喇嘛甸油田推廣應用，聚合物配制站和注入站具有數量眾多，分布范圍廣的特點。這些站庫的采暖一般分為三種形式：自有鍋爐的水暖；由附近轉油站或聯合站的鍋爐帶動采暖；電采暖。

喇嘛甸油田的三采系統共有配制站、注入站、試驗站等站庫69座，其中87%的站庫使用電采暖。按照使用電采暖設備不同還可以進一步分為聚能加熱裝置采暖和電暖氣采暖兩種形式。

1.2 能耗現狀

喇嘛甸油田采用電采暖的聚合物配制站和注入站共有60座，其電能消耗主要為配制和注入兩大部分，配制夏季平均單耗為1.40kWh/m3，配制冬季平均單耗為4.41kWh/m3；注入夏季平均單耗為5.62kWh/m3，注入冬季平均單耗為9.32kWh/m3。注聚系統站庫總能耗的70%用于聚合物母液配制及注入，30%用于冬季采暖和伴熱保溫。因為電采暖耗電量占比較大，喇嘛甸油田三采系統每年采暖耗電量高達1400×104kWh。

2 存在問題

喇嘛甸油田三采系統使用電采暖的站庫數量較多，電采暖設備功率大、數量多，每年冬季采暖能耗巨大。一個注聚周期為6~8年[3]，這些采暖設備長時間運轉，會有設備老化、熱效率下降、維護成本上升等情況。比較突出的問題表現為：

1）配制站共有136座熟化罐，熟化罐罐體及進出口管線全部使用的是電熱帶保溫，總功率為2125kW。全年采暖期為6個月，如果全面啟動熟化罐電伴熱將產生大量能耗。

2）大部分配制站和注入站冬季采用聚能加熱采暖裝置進行采暖，目前在用聚能加熱裝置23套，其總功率為3840kW。這些能耗巨大的電采暖設備如果按照其額定功率運行，一個采暖期耗電預計將達到1210×104kWh。

3）聚合物注入站在注聚周期結束后，轉為后續水驅注入站。后續水驅站在夜間改為無人值守，所以夜間生活區、值班室不需要采暖，采暖面積大大縮小。如繼續利用原聚能加熱采暖設備，將造成額外的電能消耗。

3 節能措施及效果

針對上述采暖方面存在的問題，通過采取相應的管理措施和采暖改造，實現在較小投入的基礎上，達到降低能耗的目的。

3.1 熟化罐電熱帶保溫控制

此項措施的原理是結合冬季生產的特點，根據天氣情況適時的啟停熟化罐電保溫。在能保證熟化罐連續運轉的前提下，盡量縮短電伴熱系統啟動時間，實現節能的目的。冬季氣溫較高時切停電熱帶保溫，只有當氣溫達到-15℃時再啟動電保溫，依靠管線及罐體外部的保溫層就能夠防止母液凍堵；在某個熟化罐一天內連續運行4次以上的時候，就停運罐體的保溫，由于母液在罐體內停留的時要進行熟化攪拌，可以防止發生凍堵。

對所有聚合物配制站的136座熟化罐全部實施保溫控制，全年可累計減少熟化罐電伴熱保溫啟動時間60天左右。每天同時在熟化罐數量28座次，每座熟化罐運行12h，根據單個熟化罐伴熱平均功率15kW計算，可實現年節電40.2×104kWh。

3.2 聚能加熱采暖分時分區控制

通過在生產實踐中持續不斷地優化聚能加熱裝置運行參數，最終總結出一套行之有效的“三分、二控”管理法。

1）分區：生產區、值班室、生活區。

2）分溫：生產區溫度8~15℃，值班室、生活區的溫度18~24℃[4]。

3）分時：白天7:00~16:00出水溫度低于40℃，夜間17點至次日6點出水溫度低于55℃。

4）“二控”即控制采暖設備運行功率和控制采暖設備啟動時間。

實施聚能加熱采暖分時分區控制后，平均每天減少啟動聚能加熱裝置約2h，可實現年節電約40×104kWh。

3.3 后續水驅采暖改造

喇嘛甸油田南中西一區4座注聚站使用4套聚能加熱裝置采暖，總功率達到880kW，2020年10月逐步停止注聚轉入后續水驅。后續水驅站所有注入井，均為高壓污水注入，且站內夜間時段無人值守，采暖面積縮小。因為喇嘛甸油田污水管網中的污水溫度為40℃左右，并且污水的礦化度較高[5]，所以后續水驅站內單井閥組在泵房內相當于水暖，并且地面管線防凍堵能力很強，生產區電采暖能耗可以進一步降低。

在這4座注聚站轉為后續水驅站后，將站內原有聚能加熱裝置及相關附屬設備封存停運。只在員工生活區和生產關鍵部位安裝50多片小型電暖氣，每片功率為2kW。電暖氣白天供暖，夜間停運，實現大幅度節能降耗。同時為所有后續水驅站點的電采暖裝置加裝定時控制開關。實現上班前定時開啟加熱，下班時自動關閉，減少電暖氣夜間長期運行帶來的電能浪費。這4座后續水驅站采暖改造完成后，可實現年節電24×104kWh。

3.4 節能效果

從2018—2020年，在喇嘛甸油田的69座聚驅站庫，累計實施各項采暖期節能措施達到522項次，3年來共計節能374.66×104kWh，節能效果統計見表1。

表1 2018—2020年節能效果統計

4 總結與探討

4.1 三采系統應推廣使用技術成熟的節能措施

聚合物驅在大慶油田應用近30年時間，聚合物驅工藝早已穩定成熟[6-7]，各油田的站點建設規模和使用設備大同小異，所以經過實踐不斷改進、趨于成熟的節能措施可以在整個油田推廣使用。在研究中發現，第四采油廠注聚系統站點，產能設計均為水暖。其中一些有自用鍋爐的聚合物注入站，在轉為后續水驅后停用鍋爐，泵房等生產區停止供暖，僅靠注入污水的單井閥組自身熱量維持，只將值班室安裝上電暖器，實現節約天然氣資源。這與喇嘛甸油田的后續水驅站采暖改造項目的理論依據和實際措施都是相同的。

4.2 節能措施的制定要符合數字化油田發展的趨勢

隨著油田開發形勢的變化，數字化油田建設也逐漸成形。目前喇嘛甸油田聚合物驅新增產能都采用“集中監控，無人值守”方式[8]，導致采暖面積縮小，所需采暖溫度進一步降低。節能措施的制定，節能技術的應用都應考慮到遠程監控和自動控制等因素，使節能工作的開展符合數字化油田發展的需要。

4.3 節能新技術的應用要順應能源結構的整體規劃

我國在國際上多次表示，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。大慶喇嘛甸油田也積極響應號召，積極研究開展碳中和試驗區項目。三采系統在研究節能技術時，要優先考慮光伏發電、風能發電，油田地熱等清潔能源的應用[9-10]。