集输系统节能降耗措施探索与实践

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  摘要:油田地面工程约占油气田开发总投资的30%~40%,占气田投资的60%~70%。其核心是油气集输系统,担负着油气计量、收集、分离、净化处理、储存、以及外输的重任,同时也消耗着大量的能量,是油田生产中的主要耗能环节之一。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析,提出了变频器节能降耗,利用单管循环流程优化节能,密闭集输流程改造降低油气损耗等措施,并分析了在生产中的应用效果。
  关键词:集输系统;能耗因素;脱水;稳定;储运;变频调速;节能降耗
  油田地面工程包括油气集输与油气矿场加工(以下简称油气集输)、油田采出水处理、供排水、注水、供电等系统。地面工程约占油气田开发总投资的30%~40%,占气田投资的60%~70%。其核心是油气集输系统,担负着油气计量、收集、分离、净化处理、储存、以及外输的重任,同时也消耗着大量的能量,是油田生产中的主要耗能环节之一。油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。
  1油气集输系统能耗构成
  油气集输系统分为集输、脱水、稳定和储运4个过程,根据目前集输生产的能耗统计分析,这4个过程中集输能耗约占集输总能耗的60%-80%,因此,降低集输过程能耗是集输系统节能的关键。
  2油气集输系统能耗影响因素
  通过对构成生产各项能耗的分析,可以看出与集输过程能耗相关的因素是多方面的,必须从系统平衡考虑,节能才有意义。
  2.1集输系统效率低下
  在集输系统的设计和生产中,为保证机组的可靠启动,配用的电动机比泵要求的轴功率大得多,考虑油田发展变化,设计时都留有余量,运行时有负载率低的现象。使泵、管特性无法与生产现状合理匹配,这是影响集输系统效率主要因素。集输系统效率主要由电动机运行效率、泵运行效率和管网运行效率三部分组成。
  2.2工艺流程不合理
  根据传热学基本原理,管道的散热损失与管道长度、管道热媒温度、总热阻等因素有关。
  在油气集输过程中,油井至计量间的管线长度累加起来远大于计量间至中转站的长度。传统的油井至计量间至中转站原油集输方式,造成热损失多,如何减少油井至计量间散热损失,是集输过程节能的主要环节。降低集输管道热传媒温度值,可以减少热损失,管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道直径、管道的埋深及保温有关。
  3油气集输系统节能降耗实践
  3.1应用变频调速器降低输油泵耗电
  在输油过程中,输油泵的额定排量往往大于实际需要排量,现大马拉小车现象。一方面,如果完全采用阀门调节输油量,一旦油量变化较快,输油阀门调节频繁,增加了工作人员的劳动强度且所需人员也较多。若阀门调节不当,易造成被抽干或冒罐现象。泵出现干抽烧损,冒罐则造成原油白白浪费。另一方面,为保证输出油量的恒定,需要保证管压恒定,阀门的开度直接影响到管压,太大太小都不行。
  3.2离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速,从而达到改变泵的排量目的:变频器频率增大,电机转速增大,泵排量上升;变频器频率减小,电机转速降低,泵排量下降。
  离心泵的相似定律: Q/Q1=n/n1 N/N1=(n/n1)3
  式中Q——泵的排量,m3;N——泵的功率,Kw;n——泵的转速。在使用变频调速装置后,流量调节时泵出口阀门处于全开状态,使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了,以降低输油泵电机运行电流,达到节能降耗的目的。
  4 应用效果
  油田某接转站外输油泵,通过更换安装变频控制柜,系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障,手动切换到工频档,在变频维修期间可以保证输油泵的运行,满足生产需要。使用变频后,电动机的工作电流,由70安降为40安年节电10.8万kwh,收到了明显的效果。
  4.1改变泵的叶轮直径节能。在输油过程中,油量变化频繁,造成管压与泵压不匹配,出口阀门大量节流,浪费电能,通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮,达到管压与泵压相匹配,降低能耗。叶轮直径(D)不宜切削过多,否则影响泵效。
  4.2单管循环集输流程应用。单管循环流程就是计量间(或分水器)掺水到达第一口油井后,与单井產液混合,然后流向下一口井,接着与下一口井产液混合。依次类推,最后回到计量间(或分水器),单井的掺液,以串联方式连接于环上。该工艺采用单井不加热,减少天然气消耗。该流程与传统流程相比,使用管线短,管网散热少。
  4.3密闭流程改造降低油气损耗。减少储罐的油气损耗,首先应杜绝油气漏损,检查闸门是否关严,焊缝是否漏气,罐顶量油孔在量完油时要及时盖好,油罐保温层要保持完好。另一方面,采取措施,降低呼吸损耗。采用密闭集输工艺是降低损耗的根本措施。在可能的条件下,采用密闭缓冲罐,代替常压储罐。用压缩机自动从常压油罐抽气,并将抽出的气体送到轻油回收装置进行处理,降低损耗。收集呼出的油品蒸气,回收损耗油品。经常检查维护好呼吸阀,保证储罐的承压能力,降低呼吸损耗。在固定油罐上应用呼吸阀挡板,可减少蒸发损耗20-30%。
  参考文献:
  [1]宋铁,雍自强.油田企业节能技术与实例分析.北京:中国石化出版社,2010.5
  [2]吉效科.油田设备节能技术.北京:中国石化出版社,2016.2
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