油田集输系统节能降耗措施分析

牛彦锋 冶海宁 冯超

摘要：油气集输系统是油田生产过程中对油气进行收集、处理与输送的一个重要环节。油气集输系统存在诸多环节，其技术水平与能量消耗情况会直接影响到整个油田的生产成本中本文通过对影响油气集输系统能源消耗的因素进行分析，提出了利用单管循环流程优化节能降耗措施，以及变频器节能降耗措施和密闭集输流程改造降低油气损耗措施等，并分析了该节能降耗措施在油田生产运行中的应用效果。

关键词：节能、油气集输、降耗、变频器

节能降耗是提高油田生产企业经济效益，增强油田企业市场竞争力的重要措施。油气集输系统是油田在原油生产过程中的重要组成部分，油气集输系统的作业效率对油田企业的效益有着直接的影响。油气集输系统的运行会消耗大量的能源，存在能源消耗较高的问题，通过油气集输系统相关节能技术措施，能够降低油气在集输过程中的能耗，降低油田的生产成本。油田采出液中的含油量是随着油田的持续开采而不断降低的，致使油田各个装置设备的工作效率也会降低，增大了油气集输系统的能耗。

1油气集输系统耗能的主要原因分析

在油田生产过程中油气集输系统的主要工作包括：计量、集气、集油、油气水三相分离、原油脱水、原油稳定、原油储存、天然气脱水、天然气凝液回收、凝液储存和含油污水处理等内容，就是将各个油井开采出来的天然气和原油等混合物，进行收集、转输、分离、计量、净化、稳定及处理，直到生产出合格的油、气产品，这个全部工艺过程统称为油气集输系统工艺流程。

油气集输系统能源消耗的原因主要是油气损耗高和能耗高。能耗高是指油水处理耗能比较高，主要有原油水比例的变化，使原有集输设施的不适应性日益突出，因为处理工艺、设施状况相对较差，新问题出现较多，需进一步加大设备设施和工艺流程改造力度。油气损耗高是指在油气存储及处理过程中挥发、损耗较高，需要加大对密闭运行系统的改造。油气存储损耗不仅表现在计量误差、泄漏、蒸发等方面，油罐本身也有一定的问题，油罐的密闭性与油品自身的蒸发损耗存在着密切的关系，密封不够严实的油罐很可能会引生泄漏状况。

2油气集输系统存在主要问题分析

1）集输管道的能量消耗大

集输管道的能量消耗是整个油气集输系统能量消耗中的重要部分。在油气集输过程中减少油井至计量间散热损失是节能降耗的主要环节。集输管道的能耗主要包括两个方面：一是油井至转油站之间的集输管线热量损失，这部分集输管道的能量消耗情况能够通过对出口处与入口处的温度或者压力进行测量计算得出耗能情况；二是转油站至脱水站之间的集输管线能量损失，这部分的集输管道的能耗损失能够通过对出口处与入口处的温度或者压力进行测量计算得出耗能情况。 采取措施降低集输管道热传媒温度值，可以减少热能损失，管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道的埋深、管道直径及保温情况有关。

2）集输系统工作效率较低下

油气集输系统的工作效率主要由泵运行效率、电机运行效率和管网运行效率等三部分组成。油田现有的机泵大多是离心泵，离心泵存在着机械损失、容积损失和水力损失，不可能将所有的机械能都转化成有效功，降低了离心泵的工作效率。输油管网和离心泵的工况是否匹配，是影响油气集输系统工作效率主要因素。

3）转油站的能量消耗大

在整个转油站的能量消耗过程中，燃气的消耗最多。 转油站的能量消耗的主要是包括采暖炉的能量消耗和热炉的能量消耗，能量消耗主要集中在集输介质中。另外，转油站的能量消耗还包括掺水泵、输送泵等机泵的电能消耗。

4）开式流程对油气储存损耗较大

油田生产的原油在集输过程中采用开式流程，使得空气与油气直接接触，致使油气蒸发损耗比较严重，平均油气损耗程度在0.8%左右。在油气进入储油罐，又从储油罐中放油装卸的过程中，储油罐不能保持充分密封，存在油气的蒸发损耗情况。在油气存储过程中，由于液位的变化，致使储罐内气体容积发生变化，油气向外排出的损耗叫大呼吸损耗。油品在静止存储过程中，由于外界大气压力与温度的变化而产生的油气蒸发损耗叫小呼吸损耗。大呼吸损耗和小呼吸损耗统称呼吸损耗。

3油气集输系统节能降耗措施

1）使用变频调速器降低输油泵电能消耗

离心泵变频调速系统的节能原理。离心泵变频调速技术是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变机泵排量的目的。当变频器频率增大时，电机转速增大，机泵排量上升；当变频器频率减小时，电机转速下降，泵排量也相应下降。在使用变频调速系统后，在进行流量调节时泵出口阀门处于全开状态，消除了原来消耗在阀门上的泵管压差，降低了输油泵电机运行的电流，达到节能降耗的目的。

2）对泵的叶轮直径进行改造节能

在油田進行输油过程中，油量变化比较频繁，造成泵压与管压不匹配，出口阀门大量节流，浪费了电能，通过对叶轮进行改造，更换大小不同的叶轮或者切削叶轮，达到泵压与管压相匹配的状态，降低能源消耗。在对叶轮进行改造时，叶轮直径不宜切削过多，否则会影响泵的工作效率。

3）单管循环集输流程应用

例如某区块应用单管循环集输流程，全部油井采出液通过三相分离器分离油、水，通过一台螺杆泵将原油打入系统流程，分离出的水经另一台螺杆泵打入循环系统，作为掺水使用。变频控制装置通过三相分离器内双法兰液位计测出的最高液面和油水界面的变化，自动调节油路和水路螺杆泵的排量，以达到整个系统的平稳运行。这套分水循环系统投运后，使得该区块油井回压降低，效果显著。同时，单拉井全部进入系统生产，节约倒油运费和电费，达到节能降耗的目的。

4）密闭流程改造降低油气损耗

减少储罐的油气损耗，首先要杜绝油气漏损，检查阀门是否关严，管线是否存在漏点，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，降低呼吸损耗和蒸发损耗。采用密闭集输流程工艺是降低油气损耗的根本措施。例如，在可能的条件下，采用密闭缓冲罐，代替常压储罐。在固定油罐上应用呼吸阀挡板，以减少蒸发损耗。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。

5）对油气集输系统的加热炉进行精细化管理

通过对加热炉的精细化管理能够实现集输加热系统能耗最大限度的降低。进行精细化管理的主要措施有：合理的控制加热炉的工作时间、充分的利用现有的能量、尽可能避免不必要的能源浪费等。避免小锅炉浪费能源，可以采用集中供暖的方式来提高加热的效率。热洗水中包含了一定的剩余能量，可以对这部分能量进行充分的再次利用，例如利用热洗水进行管道的循环与清洗，对集输回压升高的时间进行延长。

结束语

油气集输系统是整个油田在生产过程中不可或缺的重要组成部分，由于其能源消耗比较大，通过对油气集输系统能耗发生的原因进行分析与探讨，从中找出整个系统中能源消耗较高的部分，有针对性的采取相应的节能改造措施，能够降低油气集输系统的能耗，提高油田的生产效益。

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