新時期背景下采油廠系統節能降耗技術分析

楊喆 薛鑫 趙婭娉

摘 要：為更好的為落實節能減排政策，應積極將節能減耗技術用于采油廠集輸系統中。文章首先闡述了采油廠集輸系統含義、任務及工藝流程;其次，分析了采油廠集輸系統內節能降耗現實情況;最后，以進一步提升系統節能降耗效果為目標，探究幾點可行技術方法，希望能在理論層面上帶來一定幫助。

關鍵詞：集輸系統;節能降耗;現狀分析;技術方法

引言

管道運輸的工藝流程即是運輸系統內原油流過的路徑與過程，其通常會經過由管道、管件、閥門等構成的系統。為更好的滿足運輸任務推進的要求，其通常會經歷正輸、反輸、收球壓力越站及全程流程等，執行以上過程時，運輸系統會耗用掉大量能量，一方面影響采油運輸成本，另一方面也阻礙采油廠節能減排工作的推進。

1油氣集輸系統概述分析

1.1油氣集輸系統含義

在開采一般的油氣階段，落實相關油氣資源的勘探任務以后，便可以建設相關的開采設施及執行開采任務。在開采區建設活動多集中在建造各種生產、輔助及生活設施等方面，進而更好的滿足后期油氣開采的現實需求。油氣集輸系統作為一項重要內容，該系統的功能主要是確保油氣資源生產過程的安全性、穩定性，協調好原油開采和油氣產品輸送兩者的關系?？茖W部署和建造油氣集輸系統，能使油田工程生產穩定性得到更大保障，進而實現效益的最大化。

1.2油氣集輸系統任務

（1）測算單井每天的原油、天然氣及水的產量，將其設定為動態監測油田工程的重要指標;

（2）針對從油井內開采中的原油，將其統一運送至地面加工站，也可以是把天然氣運輸至天然氣集氣站場;

（3）在原油處理站點內，在相應技術方法的協助下，分離通過注水開采所得石油的油水，歷經數次分離操作后，生成物質含量、功能、類型有差異的油氣產品，特殊情況下要分離原油內的固體雜質，便于在后期對其進行相關處理;

（4）分離原油內性質穩定物質與揮發性偏高的物質，把原油處理至符合出礦原油的標準要求;

（5）利用管道將原油、天然氣輸送給下游，即進行輸油、輸氣，真正實現石油產品生產、處理與輸運。

1.3油氣集輸系統工藝流程

整合連接不同戰場，這是一套系統化工藝流程形成的重要基礎，在組合實踐中，應遵照如下幾點規則：一是明確要求對油氣資源進行密封化運輸和處置，且要維持不同接點位置的壓力、溫度及流量始終維持統一;二是油井油氣產物是油氣集輸系統的重要構成部分，故而其流量、壓力及溫度等通常會出現不同程度的變化，鑒于以上情況，應將緩沖帶與配套的調控裝置安裝在系統流程內，借此方式使系統操作過程及產品的穩定性得到更大保障。

2 當前油氣集輸系統節能降耗現狀

油水分離是油氣集輸生產實踐的重要一個環節，但配置的部分設備工作效率偏低，加熱升溫過程遲緩，以致油氣集輸系統需要耗用掉大量能源去完成油水分離任務，以上過程勢必會滋生出部分能量浪費和流失的問題。近些年中，我國不斷研究、探索一些高端的節能科技與設備，在減少或規避部分高耗能問題方面表現出良好效能。

3 采油廠節能降耗技術工藝和有關技術

3.1 原油熱處理技術

原油熱處理是近些年研發出的一種全新工藝，其應用原理是把原油加熱至一定溫度以后，利用適宜的方式與速度將其冷卻至某一溫度的過程。一般原油熱處理的評價指標包括反常點、失流點、凝固點、屈服值、表現粘度、觸變性和穩定型等，以綜合指標最好為佳。經歷熱處理過程后，原油產品內的石蠟、瀝青及膠質的存在形式均出現明顯改變，這是原油凝固點與粘稠度改變的重要基礎。既往有實踐表明，在最適宜的熱處理條件下能夠顯著改善原油的低溫流動性。將這種工藝技術用于原油集輸系統內，能取得良好的節能成效。但為了進一步提升原油熱處理效果，實踐中應注意如下幾點問題 ：

（1）設置最適宜的處理溫度，對原油熱處理條件中，熱處理溫度是一個重要的因素，如果溫度選擇不好將會惡化原油的流變特性，如果溫度過高，會導致加熱損失量及投資額度明顯增加，但是溫度過渡時卻不能取得最佳熱處理效果，每種適合熱處理的原油都有最佳的熱處理溫度，該溫度應該遠高于它的析蠟點，有研究表明，原油熱處理最佳溫度通常和蠟熔點相比較大概要高出 40℃。

（2）要設置最佳的冷卻速率。原油加熱后在降溫結晶過程中，冷卻速度對臘晶的形成有很大關系，因為原油內不同石蠟組分之間存在較明顯差異，以致原油溫度持續跌落極段，不同溫度段的析蠟量也不同，結合析蠟量的差異，在不同溫度段的冷卻速率一定要有具體數值，故而在冷卻溫度段應有相對應的最佳冷卻速率。

（3）管理控制剪切強度。冷卻方式是原油冷卻階段剪切強度高低的主要因素之一，原油的冷卻速率等同時，如果剪切強度有差別，則取得冷卻效果也有區別。

（4）因為原油熱處理效果有時間效應，故而在熱處理實踐中，一定要關注其效果的穩定性（包含了靜置與動態穩定性），其會對原油熱處理運輸形成較大的影響。如果某種原油產品經熱處理以后，盡管明顯改善了其流變參數，但穩定性極差或者在短時間內快速失效，則就很難取得理想的熱處理效果。

3.2 保護技術

對于沒有布置防腐保溫層的集輸管道設施，利用其輸送原油產品過程中會釋放出大量熱量，這是管道中原油溫度明顯降低的主要原因之一。為了減緩原油溫度降低過程，則建議采油廠盡早使用加熱集輸的方法。具體操作可以做出如下概述：在集輸管網上每間隔500m～1000m增設一個加熱爐，以上這種技術工藝運行時一定會消耗掉大量燃料資源，以年產為3000萬t的油田工程為實例，如果應用加熱輸送方法，年均消耗大概80～110萬t石油熱值的燃料，故而做好輸油管道防腐保溫工作具有很大現實意義。

保護技術應用時應注意如下幾點問題：

（1）合理選擇防腐層和保溫層：按照GB/T 50538-2010標準要求，長輸埋地管道外防腐層應具備如下屬性：具備良好的絕緣，性，涂層電阻≥1×104 Ω/m2，三層PE、環氧粉末防腐層的電阻分別是10×104 Ω/m2，5 ×104 Ω/m2;具備較好的穩定性、耐老化性、化學穩定性、低溫性及足夠的機械強度;外觀光滑平整和土壤摩擦系數偏小，有助于減少外部阻力。選用保溫材料時，建議選用導熱系數偏低、絕熱性能優良，容重偏小，機械強度較高，物化性能穩定，吸吸率片修熬的材料。

（2）多數地區的輸送管道外防腐層應用的是環氧粉末普通級防腐，防腐層厚≥300μm;對于有特殊要求的地區建議應用環氧粉末加強級防腐，防腐層厚≥400μm;如果面對的是定向鉆穿越段，則建議應用三層PE加強級防腐工藝，控制環氧粉末涂層、膠粘劑層、乙烯防護層分別在120μm、170μm、3.2 mm以上。

（3）對于直管段管道的保溫，建議使用環氧粉末防腐層（層厚≥300μm）+聚氨酯保溫層（層厚≥40、50 mm），聚乙烯防護層（層厚≥6 mm）。整條線路保溫管道應用廠家預制，防腐保溫管道端均要加設防水帽。冷彎彎管的防腐、保溫結構和直管段等同（4）。

3.3油氣不加熱技術工藝

不加熱輸送實質上就是油氣常溫下輸送，本技術屬于一種節能高效的油氣集輸手段，其具體輸送流程可以做出如下闡述：

（1）管投球清蠟、管線保溫不加熱集輸：對于應用單管進計量集輸程序的出油管線裝置，可以選用高質量的保溫材質進行保溫，這是減少管線的散熱量、降低集輸階段管壁結蠟情況的有效方法之一，且還可以應用井口定時投球、管壁結蠟清理等方法，確保油氣能在常溫下能在常溫條件下順利運輸。

（2）單管井口加藥但不加熱集輸：這種油氣集輸處理過程的重要一環是將降凝劑、降粘劑投至井口，借此方式使管線內的油水混合物整體“轉相”成局部“轉相”，且和水包裹油滴，吸附在管壁，能使原油輸送階段和管壁整體分離，實現順利輸送原油，該種方法多被用在含水量偏高的黏稠原油集輸領域中。

（3）雙管摻“活性水”不加熱集輸：在雙管集輸程序運作階段，激昂其直接摻拌到原油脫水流程內，用于分離常溫水，且將適量降粘劑添加到其中，對黏稠原油的破乳、轉相過程能起到良好的促進作用。且在油滴主編及管壁之間生成了活性水膜，能夠顯著減少原油的流動阻力。

要通過試驗研究確定摻入水量、降粘劑類型及用量。在集輸系統內，這種對待的適用性較強，且這種方法有效的彌補了以上兩種方法不容易實現不加熱集輸的缺點。無水或含水量偏低的高含蠟油、高黏稠油等均可以篩選適用的降粘劑及摻水比例去實現不加熱集輸，但這種計數工藝的應用成本相對較高，通常將其用在特殊的原油集輸項目內。