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摘 要：原油集输系统是油田节能降耗的重点。经现场调研，在充分了解海五联合站原油集输系统现状、存在问题的基础上，利用能量“三环节”方法对该站集输系统的耗能进行了分析，通过对管线和机泵的参数分析，改造工艺流程，调整泵的扬程和排量来降低能耗，达到节能降耗的目的。
关键词：能量“三环节”；节能降耗；效率；改造
中图分类号：TB493
一、引言
油田的生产运行既是产能大户，又是耗能大户，而联合站输油系统既是油田地面工程系统的主要组成部分，又是油田生产的主要能耗单元。开展节能降耗，既有利于生产，又能节约大量的能耗，促进油田的可持续发展。所以提高输油系统效率、节能降耗、优化地面系统也是节能挖潜工程的主要攻关方向。节能高效油气集输与处理技术系统有两层含义，一是能耗低，系统具有较高的效率；二是工程量少、投资省，具有较高的生产经济效益。一般说来，油田脱水转油系统的能耗主要是电能、天然气以及各种药剂的消耗，所以，节能降耗工作必须从节省电能、节省气量等几个方面入手。
二、能量系统“三环节”划分
油气集输系统中的联合站是一个包含各种不同形式能量相互传递和转换的复杂能流系统。“三环节”能量结构方法是一种特别适合于复杂用能系统能流分析的理论分析方法。该方法从能量的转换、利用和回收三个环节入手，结合联合站工艺流程和工艺节点参数，通过计算不同环节的评价指标找出用能的薄弱环节。
1、能量转换环节
联合站所需的能量除一部分由回收循环提供以外，大部分需由外界补充供入。把外界的能量通过转换或传输，按照有效供入能所要求的形式、数量、品位提供给体系和工艺物流的设备和工段，都属于这个环节的任务。
2、能量利用环节
每个联合站都有一个到几个核心的单元工艺过程（如脱水、稳定等），并对应着相应的设备，这些工段或设备单元构成了联合站能量系统的“三环节”模型的能量利用环节。
3、能量回收环节
能量回收环节通常由大量换热过程构成，相应的设备则是各种换热器、蒸汽发生器、冷却器等。在联合站中，回收的能量主要为污水和回掺油，回收循环能用于体系内部，构成工艺总用能的一部分。
三、“三环节”方法在海五联合站的应用
利用“三环节”分析联合站能耗问题，对各装置的能量平衡进行计算，进而可绘制联合站能流分布图，以能流分布图为基础，具体分析装置的用能情况并提出合理用能的建议。
1、能量转化与传输环节
在能量转化和传输环节中，主要转化和传输设备是加热炉和机泵，转化效率为72.39%，有27.61%的能量损失。能量损失主要包括机泵损失、加热炉热损失两部分。
2、工艺用能环节
联合站的工艺环节实际上就是原油的脱水过程，能量利用效率为96.6%。在该环节中，能量的输入包括三部分：能量转化、传输设备的输入能、井排来液带入能、污水、污油的回掺能；能量输出也包括三部分，进入回收系统的污水、污油待回收能很大，合格原油、天然气输出能，影响该环节过程效率的主要因素是处理设备的散热，因此根据工艺要求对设备进行保温和减少物料的停留时间是提高该环节效率的有效措施。
3、能量回收环节
回收系统得到的热量由两部分组成：污水的热量和回掺油的热量。由于污水流量比较大，含有的热量也较多，但是由于没有有效回收白白损失掉了；回掺油的热量很少，在本站也没有回收利用。污水处理的能量尽管很大，但是由于污水的温度较低，加上污水的品质较差（含油较高、腐蚀性较强），该部分能量回收有困难。虽然原油回掺可以提高回收环节的效率，但是由于回掺油的热量很少，且回掺原油的循环处理会导致热能和电能的消耗，要求回掺原油的量越少越好。
四、联合站输油系统节能降耗途径探讨
通过三环节分析法对海五联合站能耗进行分析，我们可以得出联合站能量回收利用率较低，造成系统效率低的主要因素可以归纳为两个方面：一是热能利用率低，二是电能利用率低。因此，提高输油系统效率、节能降耗、优化工艺流程就显得至关重要。联合站节能技术探讨：
（1）节省电能.采取变频调速技术来改变电机频率，调节外输泵的转数，即调节其流量的的大小，进而取代靠单流阀和泵出口阀门的开启程度来调节流量的功能，降低电能消耗。联合站原有3台JS90-240型外输泵，单台扬程240 m，由于外输干压已到2.7 Mpa，外输泵输油能力严重不足，单台外输排量降至12 m3/h，而进站排量40 m3/h，严重制约生产，我们提出将两台外输泵串联使用，提高扬程。工艺流程上既保留了并联流程，又实现了串联流程，在没有增加设备设施的情况下，实现了设备的有效升级，解决了生产矛盾。这样也解决了由于外输能力不足更换扬程较高泵的问题，可节约资金90万元。这样也解决了由于换泵后随之引起的电量增加。
（2）节省气量 目前，联合站有热煤炉两台，运行几年以来在热媒炉加热盘管外表面和板箱式烟气预热器内表面积灰较多，由于灰垢越厚，排烟温度越高，热煤炉的热效率就低，一般1mm厚的烟垢可使排烟温度升高40-50℃。因此，努力减少灰垢，降低排烟温度是提高热媒炉热效率的关键途径。为此，海五联制定合理的工作制度，定期清理炉膛及烟管内层的烟灰、烟垢和水垢，以减少由于加热炉膛及炉管内垢层清理不及时，烟垢及水垢阻碍了炉内热交换而引起的能量损失。在实际生产中，为了保证热媒炉安全稳定运行和燃料的充分燃烧，不得不提高过剩空气系数，但这样又会引起排烟温度上升，造成排烟热损失增大，为调节过剩空气系数，安装空气调节器，根据烟气中氧含量的大小随时调节进风挡板，控制过剩空气系数，使燃料充分燃烧。另一方面，为提高炉膛内部热交换效果，严格控制加热炉原油进量，使原油稳定经过炉管，均匀受热。
五、对策与建议
海洋集输系统是海洋采油厂快速稳定发展的重要安全防护系统。要进一步提高集输系统的能源利用率，应通过动力合理匹配、燃料结构调整、优化运行参数、实施流程再造、改善基础设施、淘汰落后装备和工艺技术等措施，提高节电、节水、节油的能力，促进油田集输系统整体效率的提高。为此，建议做好以下几项工作：
1、加大加热炉等基础设施的改造力度
（1）在煙管内安装循环水管以降低排烟温度，减少排烟损失；（2）在烟道尾部加装烟气余热回收装置，加强由排烟所散失热量的二次利用；（3）在原油进二级加热器之前先进行脱水处理，以减少耗在加热水上的热量损失；
（4）采用适当的加热方式，避免直接加热高含水原油，可以在沉降罐上部油层中设置加热盘管来加热原油，而不在沉降罐前设加热炉，减少水吸收的热量和站内油气管线热量损失；（5）炉管外壁涂用能增强导热性的导热材料，减少热量损失。
2、实现工艺参数优化，输油泵机组改造
加强对工艺流程优化，优化运行参数，确保各指标均优质高效；加强泵机组技术攻关，重点解决集输系统现有能耗大，各类泵机组效率低、循环油量处理难度大等问题。
3、加快新工艺、新技术的推广应用
广泛推广应用三相高效分离器、简化处理工艺；实施接转站密闭运行；加大防腐技术的研究及推广应用；加大油泥砂环保处理、资源再利用技术的研究应用等。
4、进行提高集输系统效率的示范工程
通过整体优化流程布局、提高安全运行系数、提高运行质量、提高综合经济效益；加强在用设备特别是已实施技改工程项目中选用设备的跟踪检测工作，规范工艺选用、设备选型，提高工艺技术水平；建立健全提高系统效率技术改造工程的考核制度，从方案符合率、运行质量、运行时率、经济技术指标等几个方面加强考核，提升管理水平。
参考文献
[1]郭光臣、董文兰.油库设计与管理，石油大学出版社（山东）
[2]孙祖岭、刘志华 .集输工，石油工业出版社（北京）
关键词：能量“三环节”；节能降耗；效率；改造
中图分类号：TB493
一、引言
油田的生产运行既是产能大户，又是耗能大户，而联合站输油系统既是油田地面工程系统的主要组成部分，又是油田生产的主要能耗单元。开展节能降耗，既有利于生产，又能节约大量的能耗，促进油田的可持续发展。所以提高输油系统效率、节能降耗、优化地面系统也是节能挖潜工程的主要攻关方向。节能高效油气集输与处理技术系统有两层含义，一是能耗低，系统具有较高的效率；二是工程量少、投资省，具有较高的生产经济效益。一般说来，油田脱水转油系统的能耗主要是电能、天然气以及各种药剂的消耗，所以，节能降耗工作必须从节省电能、节省气量等几个方面入手。
二、能量系统“三环节”划分
油气集输系统中的联合站是一个包含各种不同形式能量相互传递和转换的复杂能流系统。“三环节”能量结构方法是一种特别适合于复杂用能系统能流分析的理论分析方法。该方法从能量的转换、利用和回收三个环节入手，结合联合站工艺流程和工艺节点参数，通过计算不同环节的评价指标找出用能的薄弱环节。
1、能量转换环节
联合站所需的能量除一部分由回收循环提供以外，大部分需由外界补充供入。把外界的能量通过转换或传输，按照有效供入能所要求的形式、数量、品位提供给体系和工艺物流的设备和工段，都属于这个环节的任务。
2、能量利用环节
每个联合站都有一个到几个核心的单元工艺过程（如脱水、稳定等），并对应着相应的设备，这些工段或设备单元构成了联合站能量系统的“三环节”模型的能量利用环节。
3、能量回收环节
能量回收环节通常由大量换热过程构成，相应的设备则是各种换热器、蒸汽发生器、冷却器等。在联合站中，回收的能量主要为污水和回掺油，回收循环能用于体系内部，构成工艺总用能的一部分。
三、“三环节”方法在海五联合站的应用
利用“三环节”分析联合站能耗问题，对各装置的能量平衡进行计算，进而可绘制联合站能流分布图，以能流分布图为基础，具体分析装置的用能情况并提出合理用能的建议。
1、能量转化与传输环节
在能量转化和传输环节中，主要转化和传输设备是加热炉和机泵，转化效率为72.39%，有27.61%的能量损失。能量损失主要包括机泵损失、加热炉热损失两部分。
2、工艺用能环节
联合站的工艺环节实际上就是原油的脱水过程，能量利用效率为96.6%。在该环节中，能量的输入包括三部分：能量转化、传输设备的输入能、井排来液带入能、污水、污油的回掺能；能量输出也包括三部分，进入回收系统的污水、污油待回收能很大，合格原油、天然气输出能，影响该环节过程效率的主要因素是处理设备的散热，因此根据工艺要求对设备进行保温和减少物料的停留时间是提高该环节效率的有效措施。
3、能量回收环节
回收系统得到的热量由两部分组成：污水的热量和回掺油的热量。由于污水流量比较大，含有的热量也较多，但是由于没有有效回收白白损失掉了；回掺油的热量很少，在本站也没有回收利用。污水处理的能量尽管很大，但是由于污水的温度较低，加上污水的品质较差（含油较高、腐蚀性较强），该部分能量回收有困难。虽然原油回掺可以提高回收环节的效率，但是由于回掺油的热量很少，且回掺原油的循环处理会导致热能和电能的消耗，要求回掺原油的量越少越好。
四、联合站输油系统节能降耗途径探讨
通过三环节分析法对海五联合站能耗进行分析，我们可以得出联合站能量回收利用率较低，造成系统效率低的主要因素可以归纳为两个方面：一是热能利用率低，二是电能利用率低。因此，提高输油系统效率、节能降耗、优化工艺流程就显得至关重要。联合站节能技术探讨：
（1）节省电能.采取变频调速技术来改变电机频率，调节外输泵的转数，即调节其流量的的大小，进而取代靠单流阀和泵出口阀门的开启程度来调节流量的功能，降低电能消耗。联合站原有3台JS90-240型外输泵，单台扬程240 m，由于外输干压已到2.7 Mpa，外输泵输油能力严重不足，单台外输排量降至12 m3/h，而进站排量40 m3/h，严重制约生产，我们提出将两台外输泵串联使用，提高扬程。工艺流程上既保留了并联流程，又实现了串联流程，在没有增加设备设施的情况下，实现了设备的有效升级，解决了生产矛盾。这样也解决了由于外输能力不足更换扬程较高泵的问题，可节约资金90万元。这样也解决了由于换泵后随之引起的电量增加。
（2）节省气量 目前，联合站有热煤炉两台，运行几年以来在热媒炉加热盘管外表面和板箱式烟气预热器内表面积灰较多，由于灰垢越厚，排烟温度越高，热煤炉的热效率就低，一般1mm厚的烟垢可使排烟温度升高40-50℃。因此，努力减少灰垢，降低排烟温度是提高热媒炉热效率的关键途径。为此，海五联制定合理的工作制度，定期清理炉膛及烟管内层的烟灰、烟垢和水垢，以减少由于加热炉膛及炉管内垢层清理不及时，烟垢及水垢阻碍了炉内热交换而引起的能量损失。在实际生产中，为了保证热媒炉安全稳定运行和燃料的充分燃烧，不得不提高过剩空气系数，但这样又会引起排烟温度上升，造成排烟热损失增大，为调节过剩空气系数，安装空气调节器，根据烟气中氧含量的大小随时调节进风挡板，控制过剩空气系数，使燃料充分燃烧。另一方面，为提高炉膛内部热交换效果，严格控制加热炉原油进量，使原油稳定经过炉管，均匀受热。
五、对策与建议
海洋集输系统是海洋采油厂快速稳定发展的重要安全防护系统。要进一步提高集输系统的能源利用率，应通过动力合理匹配、燃料结构调整、优化运行参数、实施流程再造、改善基础设施、淘汰落后装备和工艺技术等措施，提高节电、节水、节油的能力，促进油田集输系统整体效率的提高。为此，建议做好以下几项工作：
1、加大加热炉等基础设施的改造力度
（1）在煙管内安装循环水管以降低排烟温度，减少排烟损失；（2）在烟道尾部加装烟气余热回收装置，加强由排烟所散失热量的二次利用；（3）在原油进二级加热器之前先进行脱水处理，以减少耗在加热水上的热量损失；
（4）采用适当的加热方式，避免直接加热高含水原油，可以在沉降罐上部油层中设置加热盘管来加热原油，而不在沉降罐前设加热炉，减少水吸收的热量和站内油气管线热量损失；（5）炉管外壁涂用能增强导热性的导热材料，减少热量损失。
2、实现工艺参数优化，输油泵机组改造
加强对工艺流程优化，优化运行参数，确保各指标均优质高效；加强泵机组技术攻关，重点解决集输系统现有能耗大，各类泵机组效率低、循环油量处理难度大等问题。
3、加快新工艺、新技术的推广应用
广泛推广应用三相高效分离器、简化处理工艺；实施接转站密闭运行；加大防腐技术的研究及推广应用；加大油泥砂环保处理、资源再利用技术的研究应用等。
4、进行提高集输系统效率的示范工程
通过整体优化流程布局、提高安全运行系数、提高运行质量、提高综合经济效益；加强在用设备特别是已实施技改工程项目中选用设备的跟踪检测工作，规范工艺选用、设备选型，提高工艺技术水平；建立健全提高系统效率技术改造工程的考核制度，从方案符合率、运行质量、运行时率、经济技术指标等几个方面加强考核，提升管理水平。
参考文献
[1]郭光臣、董文兰.油库设计与管理，石油大学出版社（山东）
[2]孙祖岭、刘志华 .集输工，石油工业出版社（北京）