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摘要 随着萨北油田采出液含水的不断上升，给地面集输系统油水处理、节能降耗、防腐、提高系统效率等方面带来一系列困难；随着薄差油层的的不断开发，给集输工艺节能降耗提出了新难题。如何对已建设施做更好的优化，做到物尽其用。
主题词 节约能源 加热炉 油井热洗 机泵运行
中图分类号：U468.3
一、前言
油气集输系统是油田地面工程的核心，随着油田进入高含水的开发后期，油气处理的难度和成本都急剧增加。因此要对整个集输系统进行系统的分析。
二、油气集输系统现状
2.1 加热炉情况
集输系统工艺流程复杂，有多种设备组合而成。提高加热炉的效率是节能的有效手段。影响炉效率主要因素是加热炉类型、燃烧器、空气系数、排烟温度和炉体散热损失等，加热炉节能的有效途径是减少热损失。大体上说，加热炉的热损失及其影响因素大致有三种：一是排烟热损失。排烟温度越高，排烟热损失越大。二是气体不完全燃烧热损失这种热损失的产生是由于部分甲烷、氢、一氧化碳等可燃气体未完全燃烧放热而随烟气排出造成的损失。三是散热损失散热损失是炉体表面温度高于周围环境温度，将热量散失于环境中所形成的热损失。散热损失与炉子的散热表面积、加热炉热负荷、炉子保温状况以及环境温度等因素有关。
解决办法是合理控制加热炉可以有效减少热损失提高炉效，减少能量损失。
2.1.1采用高效火嘴、高效燃烧器，控制过剩空气系数
（1）优质的燃烧器能够使燃料充分燃烧，这是提高加热炉效率的先决条件，应优先选用优质高效燃烧器。由于高效节能燃烧器能够依据加热炉进出口温度或炉膛温度的检测，控制燃料气流量，并对燃烧的燃料/空气混合比进行调节，降低了人为因素对燃烧的影响，较大程度上提高了加热炉效率。
（2）膜法富氧燃烧技术。膜法富氧燃烧技术能从空气中分离出氧气，提高氧气浓度，氧气浓度可控制在约27%。该技术兴起于20世纪80年代，广泛应用于锅炉和加热炉等燃烧设备。该技术的工作原理是在一定气体压力下，气体对所有由高分子复合材料制成的薄膜具有渗透作用。在将膜加工成各种形状的组件时，能借助于空气组分浓度不同在膜中的渗透率不同的特性，分离出所需组分，制成富氧发生器。
2.1.2 采用高效加热炉
卧式圆筒管式加热炉。卧式圆筒管式炉，热效率达90%以上。卧式圆筒管式炉的技术特点是：采用负压燃烧形式操作管理方便；对流段采用翅片管，提高了传热效率，降低了排烟损失；设计了旋流式燃烧器，过剩空气系数降至1.1以下；设计了天然气预热盘管，可提高火嘴效率，改善燃烧条件；采用撬装结构，现场施工方便。
2.1.3真空加热炉
真空加熱炉采用真空相变换热技术。真空加热炉的下半部分结构由燃烧室和传热管束组成，上部为真空室其中插人了1-3组U型盘管热交换器。由于加热炉整体是在负压状态下运行，故绝对安全。炉内的热媒在加热炉运行的全过程中不进不出，不增不减，在封闭的真空室内进行热交换，热交换效率高，节能显著，热效率最高可达91%；而炉内的热媒是完全脱氧的纯净水，无腐蚀无水垢，使加热炉的寿命延长2一3倍。
2.1.4采用高效保温隔热材料，加强保温，减少加热炉散热损失。加热炉采用岩棉和陶瓷纤维复合材料等做为耐火隔热衬里，升温降温快，保温耐热性好，炉效可达85%一87% 。
我矿共有各类加热炉69台，其中二合一加热炉47台，二合一加热炉中38台使用节能燃烧器，13台安装热辐射管，真空加热炉共有21台，17台加热炉使用年限超过10年，这部分加热炉炉效低，存在安全隐患，耗气量大。是今后节能更新的重点。
2.2 油井热洗清蜡情况
油井热洗清蜡是抽油机、螺杆泵井经常进行的生产管理措施，探索合理热洗周期对降低生产耗气显得越来越重要，需要采油工程技术人员、生产岗位管理人员进行认真摸索，制定合理的油井热洗工作制度，减少不必要的热洗操作。对于个别结蜡严重的油井，可采取井下防蜡措施，延长油井热洗周期。以达到节气的目的。
2.3 机泵运行情况
油田集输系统多采用离心泵，其主要问题有：一些在用泵设计效率较低，自身损耗大，能耗高，远低于总公司“泵效要高于60%”的要求；泵的设计参数与实际生产参数不匹配，由于油田特殊的生产条件使得生产参数变化较大，导致泵的选型配置不能适应生产参数的变化，降低了机组系统效率；另外，由于机泵参数的选择不合理，致使运行能耗高。
提高效率的对策针对机泵系统存在问题，采取以下措施可提高机泵效率，降低生产成本：
2.3.1结合集输系统改造，优选新型高效泵，提高泵效，降低自身消耗。
2.3.2根据需要进行减级改造。节流损失量对系统效率的影响较大。当额定流量与实际流量基本吻合，泵压高于管压1.0 MPa以上时，可结合泵大修进行减级改造，缩小泵、管压差，降低节流损失值，提高系统效率。减级数量一般为1～2级，超过3级时，应考虑重新选择泵的参数。
2.3.3推广应用变频调速技术。考虑到油田发展的需要以及生产参数的不稳定性，选泵时一般留有一定的余量，可采用变频器拖动，用转速控制管压或流量以代替阀门节流调节，节电效果显著。
2.3.4优化泵参数。优选泵的流量参数，使泵的运行效率落在高效区；优选泵的扬程参数，使泵、管压差控制在合理范围内，可降低装机功率和运行功率。通常情况下综合应用优化泵参数+高效泵技术+变频调速技术，以调整泵的扬程参数为主兼顾流量参数；由运行一台大机组调整为运行一台小机组，或者以调整泵的流量参数为主兼顾扬程参数；由两台机组运行调整为一台机组运行。
2.3.5优化机组配置与运行组合技术。针对油田掺水泵机组冬、夏季掺水量和压力参数变化大的情况，在同一掺水站配置两种设计参数的泵，以满足冬、夏季生产参数变化的需要，可提高系统效率。针对在用加热炉效率低的问题，结合地面工程改造推广应用效率高、性价比高的真空加热炉和相变加热炉，这两种加热炉炉效较高，达到80%～90 %。
2.3.6在油田生产过程中，掺水泵、热洗泵所输送的介质为含油污水，所用的污水中，含有大量的钙镁离子、酸式碳盐溶解氧及各类细菌微生物，矿化度较高、水质较差，造成集输管线及泵结垢。以往为了除垢，每年需酸洗，并且定时加阻垢剂。这些方法只能暂时缓解垢的危害，却不能从根本上解决。另外，这些化学药品对泵各部件造成的损害也是不容忽视的，而且还会对环境造成污染。针对泵涂膜技术可以有效的改变这一现状，涂膜后的用电量可以减少5%-10%。
三、加强节能管理
3.1 转变重油轻气的思想观念，坚持油气并举，在保证原油生产的同时，决不浪费一方气。
3.2 实行激励政策，鼓励挖掘潜力，提高伴生气集输率，减少伴生气损耗量，提高伴生气商品率。
3.3 对自用气的使用制定相应的标准和制度。
3.4 严格控制井、站集油温度，脱水温度和加热炉进出口温度。
3.5 夏季保持用气平衡，尽量避免放空。
四、结论及认识
4.1在集输系统管理节能要做到加强优化设计水平、完善配套技术系列、提高安全运行系数、提高运行质量、提高综合经济效益上下功夫。
4.2 加强在用设备节能措施力度，并对选用设备的运行进行跟踪检测工作.
4.3 规范工艺选用、设备选型.提高工艺技术水平
4.4 实施节能对标活动，提升管理水平，减小人为因素造成的损失
主题词 节约能源 加热炉 油井热洗 机泵运行
中图分类号：U468.3
一、前言
油气集输系统是油田地面工程的核心，随着油田进入高含水的开发后期，油气处理的难度和成本都急剧增加。因此要对整个集输系统进行系统的分析。
二、油气集输系统现状
2.1 加热炉情况
集输系统工艺流程复杂，有多种设备组合而成。提高加热炉的效率是节能的有效手段。影响炉效率主要因素是加热炉类型、燃烧器、空气系数、排烟温度和炉体散热损失等，加热炉节能的有效途径是减少热损失。大体上说，加热炉的热损失及其影响因素大致有三种：一是排烟热损失。排烟温度越高，排烟热损失越大。二是气体不完全燃烧热损失这种热损失的产生是由于部分甲烷、氢、一氧化碳等可燃气体未完全燃烧放热而随烟气排出造成的损失。三是散热损失散热损失是炉体表面温度高于周围环境温度，将热量散失于环境中所形成的热损失。散热损失与炉子的散热表面积、加热炉热负荷、炉子保温状况以及环境温度等因素有关。
解决办法是合理控制加热炉可以有效减少热损失提高炉效，减少能量损失。
2.1.1采用高效火嘴、高效燃烧器，控制过剩空气系数
（1）优质的燃烧器能够使燃料充分燃烧，这是提高加热炉效率的先决条件，应优先选用优质高效燃烧器。由于高效节能燃烧器能够依据加热炉进出口温度或炉膛温度的检测，控制燃料气流量，并对燃烧的燃料/空气混合比进行调节，降低了人为因素对燃烧的影响，较大程度上提高了加热炉效率。
（2）膜法富氧燃烧技术。膜法富氧燃烧技术能从空气中分离出氧气，提高氧气浓度，氧气浓度可控制在约27%。该技术兴起于20世纪80年代，广泛应用于锅炉和加热炉等燃烧设备。该技术的工作原理是在一定气体压力下，气体对所有由高分子复合材料制成的薄膜具有渗透作用。在将膜加工成各种形状的组件时，能借助于空气组分浓度不同在膜中的渗透率不同的特性，分离出所需组分，制成富氧发生器。
2.1.2 采用高效加热炉
卧式圆筒管式加热炉。卧式圆筒管式炉，热效率达90%以上。卧式圆筒管式炉的技术特点是：采用负压燃烧形式操作管理方便；对流段采用翅片管，提高了传热效率，降低了排烟损失；设计了旋流式燃烧器，过剩空气系数降至1.1以下；设计了天然气预热盘管，可提高火嘴效率，改善燃烧条件；采用撬装结构，现场施工方便。
2.1.3真空加热炉
真空加熱炉采用真空相变换热技术。真空加热炉的下半部分结构由燃烧室和传热管束组成，上部为真空室其中插人了1-3组U型盘管热交换器。由于加热炉整体是在负压状态下运行，故绝对安全。炉内的热媒在加热炉运行的全过程中不进不出，不增不减，在封闭的真空室内进行热交换，热交换效率高，节能显著，热效率最高可达91%；而炉内的热媒是完全脱氧的纯净水，无腐蚀无水垢，使加热炉的寿命延长2一3倍。
2.1.4采用高效保温隔热材料，加强保温，减少加热炉散热损失。加热炉采用岩棉和陶瓷纤维复合材料等做为耐火隔热衬里，升温降温快，保温耐热性好，炉效可达85%一87% 。
我矿共有各类加热炉69台，其中二合一加热炉47台，二合一加热炉中38台使用节能燃烧器，13台安装热辐射管，真空加热炉共有21台，17台加热炉使用年限超过10年，这部分加热炉炉效低，存在安全隐患，耗气量大。是今后节能更新的重点。
2.2 油井热洗清蜡情况
油井热洗清蜡是抽油机、螺杆泵井经常进行的生产管理措施，探索合理热洗周期对降低生产耗气显得越来越重要，需要采油工程技术人员、生产岗位管理人员进行认真摸索，制定合理的油井热洗工作制度，减少不必要的热洗操作。对于个别结蜡严重的油井，可采取井下防蜡措施，延长油井热洗周期。以达到节气的目的。
2.3 机泵运行情况
油田集输系统多采用离心泵，其主要问题有：一些在用泵设计效率较低，自身损耗大，能耗高，远低于总公司“泵效要高于60%”的要求；泵的设计参数与实际生产参数不匹配，由于油田特殊的生产条件使得生产参数变化较大，导致泵的选型配置不能适应生产参数的变化，降低了机组系统效率；另外，由于机泵参数的选择不合理，致使运行能耗高。
提高效率的对策针对机泵系统存在问题，采取以下措施可提高机泵效率，降低生产成本：
2.3.1结合集输系统改造，优选新型高效泵，提高泵效，降低自身消耗。
2.3.2根据需要进行减级改造。节流损失量对系统效率的影响较大。当额定流量与实际流量基本吻合，泵压高于管压1.0 MPa以上时，可结合泵大修进行减级改造，缩小泵、管压差，降低节流损失值，提高系统效率。减级数量一般为1～2级，超过3级时，应考虑重新选择泵的参数。
2.3.3推广应用变频调速技术。考虑到油田发展的需要以及生产参数的不稳定性，选泵时一般留有一定的余量，可采用变频器拖动，用转速控制管压或流量以代替阀门节流调节，节电效果显著。
2.3.4优化泵参数。优选泵的流量参数，使泵的运行效率落在高效区；优选泵的扬程参数，使泵、管压差控制在合理范围内，可降低装机功率和运行功率。通常情况下综合应用优化泵参数+高效泵技术+变频调速技术，以调整泵的扬程参数为主兼顾流量参数；由运行一台大机组调整为运行一台小机组，或者以调整泵的流量参数为主兼顾扬程参数；由两台机组运行调整为一台机组运行。
2.3.5优化机组配置与运行组合技术。针对油田掺水泵机组冬、夏季掺水量和压力参数变化大的情况，在同一掺水站配置两种设计参数的泵，以满足冬、夏季生产参数变化的需要，可提高系统效率。针对在用加热炉效率低的问题，结合地面工程改造推广应用效率高、性价比高的真空加热炉和相变加热炉，这两种加热炉炉效较高，达到80%～90 %。
2.3.6在油田生产过程中，掺水泵、热洗泵所输送的介质为含油污水，所用的污水中，含有大量的钙镁离子、酸式碳盐溶解氧及各类细菌微生物，矿化度较高、水质较差，造成集输管线及泵结垢。以往为了除垢，每年需酸洗，并且定时加阻垢剂。这些方法只能暂时缓解垢的危害，却不能从根本上解决。另外，这些化学药品对泵各部件造成的损害也是不容忽视的，而且还会对环境造成污染。针对泵涂膜技术可以有效的改变这一现状，涂膜后的用电量可以减少5%-10%。
三、加强节能管理
3.1 转变重油轻气的思想观念，坚持油气并举，在保证原油生产的同时，决不浪费一方气。
3.2 实行激励政策，鼓励挖掘潜力，提高伴生气集输率，减少伴生气损耗量，提高伴生气商品率。
3.3 对自用气的使用制定相应的标准和制度。
3.4 严格控制井、站集油温度，脱水温度和加热炉进出口温度。
3.5 夏季保持用气平衡，尽量避免放空。
四、结论及认识
4.1在集输系统管理节能要做到加强优化设计水平、完善配套技术系列、提高安全运行系数、提高运行质量、提高综合经济效益上下功夫。
4.2 加强在用设备节能措施力度，并对选用设备的运行进行跟踪检测工作.
4.3 规范工艺选用、设备选型.提高工艺技术水平
4.4 实施节能对标活动，提升管理水平，减小人为因素造成的损失