淺談油田自動化儀表的節(jié)能措施

梁爽

摘要：近幾年來石油化工行業(yè)為我國的經濟發(fā)展作出了不可磨滅的貢獻，而其蓬勃發(fā)展離不開新型自動化儀器設備的大量應用。在油田中大規(guī)模投入并使用自動化儀表可以及時顯示詳細的油田開采信息，進而提高開采石油的質量和效率。但是當油田中的自動化儀表數量過多時就會出現耗能嚴重的情況，所以為了環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，科研人員致力于研究出高效節(jié)能的自動化儀表使用方案。

關鍵詞：油田;自動化儀表;節(jié)能措施

1.油田自動化儀表節(jié)能的含義

自動化儀表的重要功能就是顯示油田開采過程中的各類參數信息，這些數據對油田系統(tǒng)的正常運行起到了至關重要的作用。近些年，隨著互聯網時代的快速發(fā)展，這些自動化儀表也越來越先進，它們無論是內存還是傳輸速度都有了質的飛躍。自動化儀表性能穩(wěn)定，那么顯示的數據也真實可靠;自動化儀表存儲和傳輸功能變得強大，那么油田開采人員就能及時有效地對意外情況進行預防和處理。只有合理使用自動化儀表，油田企業(yè)才能高效開采油田，提高經濟效益。

關于自動化儀表節(jié)能的問題，需要從多個方面來分析考慮。首先儀表的外形設計、布置擺放和管理維修都是自動化儀表節(jié)約耗能的入手點，根據油田企業(yè)的經濟、技術和環(huán)境等條件，通過計算控制等手段提高自動化儀表的使用效率，進而減少油田耗能，提高油田利用率，促進油田企業(yè)經濟發(fā)展。其次，還要深刻理解節(jié)能量。顧名思義，節(jié)能量是指儀表在固定時間內運行節(jié)省的能量，這是一種針對油田自動化儀表制定的節(jié)能規(guī)范。我們可以通過降低單獨儀表的耗能、提高儀表節(jié)能率等計算節(jié)能量的方法，制定有效的油田自動化儀表節(jié)能標準規(guī)范。

⒉油田自動化儀表的節(jié)能措施

石油化工企業(yè)的迅速發(fā)展意味著油田自動化儀表的改進與完善是企業(yè)和相關工作人員的首要任務。油田開采系統(tǒng)運作的高效與否決定了油田企業(yè)的盈利虧損，而油田開采的高效與否則與自動化儀表的節(jié)能情況息息相關。同時，也是為了響應國家節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的號召，所以企業(yè)必須嚴格根據節(jié)能量規(guī)范制定并落實油田自動化儀表節(jié)能標準。[1]

2.1減少自動化儀表與流體之間的阻力

油田自動化儀表分布在開采系統(tǒng)中的各個地方，毫無疑問，在石油開采過程中，自動化儀表一定會與石油等流體直接接觸。部分途經地面的流體會因為液體流動撞擊儀表而導致自動化儀表產生或多或少的阻力。部分在管道中輸送的流體會在途經流量計和流量調節(jié)閥門處產生較大阻力，這部分阻力是造成儀表能源損耗嚴重的重要原因。所以為了降低能耗，采取辦法減小各處自動化儀表與流體之間的阻力是首要任務。

從流體本身的性質出發(fā)，分析流體產生阻力的主要原因：第一，最直觀的原因是自動化儀表與流體的直接接觸，二者接觸摩擦必然會產生阻力;第二，流體的黏彈性是其不可忽視的重要性質，該特性會導致流體經過調節(jié)閥門時產生漩渦，進而產生阻力。油田中測量流量的自動化儀表種類繁多，其中當屬節(jié)流裝置分布最廣，其分布比例遠超其他裝置。那么減少接液阻力就需要先從節(jié)流裝置入手，只有分布甚廣的節(jié)流裝置與流體之間的摩擦力減小，整個油田開采系統(tǒng)的能源消耗才會大幅度降低。依照基本的物理學知識能分析出，節(jié)流裝置的直徑與漩渦導致的壓力損失成反比例關系，裝置的直徑越大，壓力損失就會越小。我們可以適當地增大節(jié)流裝置的直徑，如此一來減少了節(jié)流件與流體的摩擦阻力，也就節(jié)約了油田自動化儀表的能源損耗。[2]

再從自動化儀表本身分析，調節(jié)閥門作為控制管路中流體的流量、液壓和液體高度等主要條件的調節(jié)裝置，在其完全打開時，調節(jié)閥的壓降與管道總壓降之間的比值直接影響了自動化儀表產生的阻力大小。這個比值稱作閥阻比，用S表示，根據實驗測量得出閥阻比的值越大，調節(jié)閥工作時消耗的能量就越多。所以我們要把S的值控制在一個合適的范圍內，才能保證儀表耗能少。多次研究表明，液體閥阻比一般大于0.3，且不超過0.5。當管道流體不同時，閥阻比也有差別，比如氣體閥阻比的取值要高于0.5。

2.2交流變頻調速裝置替換調節(jié)閥

通過改進調節(jié)裝置來減少自動化儀表產生的能耗不失為一個辦法，在油田開采的實際操作中具體措施有：一是控制調節(jié)閥對管口離心泵流量進行有規(guī)律的調節(jié);二是制定調節(jié)閥打開大小的詳細標準。以上兩種改進措施對減少能耗都有一定的作用，但是都不是節(jié)能的最佳選擇，具體缺點如下：第一，調節(jié)閥門本身的部件，如變阻力原件會造成多余的能源損耗，第二，調節(jié)閥門和截止閥門需要搭配工作保證泵內流體充足，然后才滿足負荷變化的條件，多余的部分會造成不必要的損失。如此一來，調節(jié)閥的改進舉措不能滿足企業(yè)對節(jié)能的要求，所以科研人員研究出了交流變頻調速裝置來代替調節(jié)閥。交流變頻調速裝置相比傳統(tǒng)的調節(jié)閥有著明顯的優(yōu)勢，譬如，交流變頻調速裝置的安裝采用無接觸式，這就從根本上解決了摩擦阻力這一問題，其次，該裝置可以直接改變泵的轉速，還解決了調節(jié)閥反應遲緩等諸多限制問題。高品質的調速裝置在功能和節(jié)能方面優(yōu)勢盡顯，即使價格昂貴也值得投入推廣使用，企業(yè)可以通過回收利用舊裝置來控制該設備的成本。

2.3無壓力損失和低壓力損失自動化儀表

隨著人們對環(huán)境保護和能源節(jié)約越來越重視，實現自動化儀表節(jié)能的需求也就愈發(fā)迫切。在石油開采過程中，節(jié)流設備的使用率接近于80%，節(jié)流裝置在實際測量中發(fā)生的壓力損失會對油田自動化儀表節(jié)能舉措產生不小的影響。因此各大油田企業(yè)也愈發(fā)關注無壓力損失儀表和低壓損儀表，其中具有代表性的低壓損儀表是漩渦流量計和笛形均速管流量計，它們以壓損小、價格低、方便安裝等優(yōu)勢被大規(guī)模投入使用，對自動化儀表節(jié)能事業(yè)貢獻巨大。

3總結

綜上所述，我們了解了油田自動化儀表含義，自動化儀表節(jié)能的重要性以及實現自動化儀表節(jié)能的措施。加快實現油田自動化儀表節(jié)能有百利而無一害，儀表節(jié)能既提高了企業(yè)的生產效率，又響應了環(huán)境保護的號召。現如今各種改進措施和優(yōu)化方案已初見成效，但是我們的目標遠不于此，隨著科技的不斷進步，各種設備也越來越復雜，所以實現自動化儀表節(jié)能任重而道遠，油田企業(yè)還要不斷探索，讓油田自動化儀表的節(jié)能效果在未來有質的飛躍。

參考文獻：

[1]韋克熠，王曉靜，田地. 淺談油田自動化儀表的節(jié)能措施[J]. 中國化工貿易，2015（19）：193.

[2]付靈露. 油田自動化儀表的節(jié)能探討[J]. 化工管理，2018，506（35）：185.