多功能节能容器的研制

钱新元

摘要：在地面集输系统不配套的情况下，为满足油田勘探开发的要求，江苏油建公司研制并推广了节能型多功能容器，该容器遵循了一器多用、节能安全的原则，充分利用从原油中分离出来的天然气进行加温、发电等以满足生产的需要，同时根据罐体自身结构设计出一套直读式计量装置，较好地解决了边远井的存储拉油及计量问题。现场应用表明，该容器与火烧芯罐、高架罐及电加热罐相比，生产效率由70%提高到90%，避免了环境污染，保护了油田生态平衡，节约了能源，具有较强的生产实用性。

一、单井生产和贮油的能源浪费状况

随着江苏油田的长期开发，地层能量的下降，低能、低产井和边远零散井逐渐增多，以及有些区块油井生产出的原油粘度较高，有的原油粘度高达5000Pa.s，必须加热60℃以上才能装车外运。由于这些油井远离集输系统或者系统工程跟不上，生产出的原油无法进入油田的原油管道集中输送，只能在井口安装原油贮罐贮存油井生产的原油，然后用罐车外运。全局年需单井拉油装置约100套。从贮油罐中向罐车里装原油，必须把贮油罐中的原油加热到30--65℃，因此贮油罐的加热问题就成为这些油井能否正常生产和成本高低的关键。由于这些单井多数属于低产区块，单井产量较低，含气量较少，单井贮油、拉油造成成本上升。又由于这些单井处于油田边缘地区，工农关系复杂，水、电、讯路各项系统残缺不全，给生产管理带来了极大难度。

目前中石化各油田单井由于所处区块不同，物性参数不同，外部条件不同，所采油的单井贮油装置也不尽相同，大致可分为以下几种：

1、火烧心贮油罐

中心有加热管道，罐外有原油燃烧室或燃气用燃烧器，熱量通过加热管道加热贮油罐中的原油。火烧心贮油罐是火烧心热水罐的不合适使用。本来这种装置只限于加热洗井水使用，用来作为单井贮油，存在严重的安全隐患。并且原油或天然气燃烧不完全，效率低，污染环境。

2、电热管加热贮罐

在有供电条件的油井上采用此法。 电加热管的数量和功率，根据原油贮罐的容量和需要来计算：现用电加热管的功率，每一根管为6、9、12KW，一般一个40m3罐装4～6根，电加热有很多优点，如便于实现自动化管理，温度易控制等。但最大的不足是电费昂贵，使原油生产的直接成本升高。例如一个40m?的贮油罐。油井日生产原油18t，用6根9KW电加热管加热，每天的电费高达300多元。

以上两种贮油罐，由于是敞口常压容器。增加了日常注采管理难度。尤其是边远零散井的密闭集储油方式和动力来源是急需解决的难题，探索既能存储油，又能依靠油井自身能量做抽油机动力来源的生产设备和工艺，是解决边远零散井、无电网井、长管线高回压，无法正常生产井的最佳生产途径。

二、节能型多功能容器

在广泛调查各大油田单井生产工艺的基础上，经过技术改进、生产推广的节能型多功能容器，遵循了一器多用，节能安全的原则，使单台设备具有油气分离，油气密闭储存，油气自身加热，加温均匀且速度快，油井自身加热热洗，液位直读，拉油自装车等多项功能。成为各采油厂低产井、边远零散井生产工艺的更新升级换代产品，能够较好地满足油田生产的实际需要。

1、总体性能指标

容器的设计压力和使用压力以满足设备安全，燃烧器及带动天然气发动机要求压力为限，尽量降低使用压力。

根据工艺要求，容器的容积定为40m?设计压力定为0.4Mpa，工作压力0.3Mpa，换热面积25m?，设计温度95℃，最高工作温度90℃，环境使用温度—30℃—50℃，自耗天然气50m?/d，自分离天然气≥400m?/d。

2、结构及工作原理

该容器主要由罐体、液气计量机构.压力直读表、油气分离装置，安全阀。加温装置，热超导传热装置及内部隐蔽流程系统一体化的撬装结构等组成。

油井产液通过单井管线进入容器，经过容器内特制的进油管线初步分离油井伴生气后再通过捕雾器进行再次油气分离，分离出来的天然气供容器自加温使用，剩余的天然气供天然气发动机使用带动抽油机抽油，或进入外输气管网，或燃烧放空。特别是我公司的关键技术，即在容器内的加热u形管上设置的多根超导热管，不仅可将加热烟气的热量从容器底部迅速传递到容器上部，使容器内原油均匀加热，而且能充分吸收烟气热量，提高了热效率.采用综合防盗措施防止了容器内的原油被盗。该设备设置的浮球式液位计，从表盘上直接显示容器内液面位置，以此安排拉油车辆，减轻了现场工人上罐量油的劳动强度。需加热拉油时，关闭自动放空阀，容器压力>0.1Mpa时，打开防盗装置及原油装车控制阀即可自装车。装车完毕后打开扫线阀即可清扫干净装车管线内的原油。其它时间无需加热装车时，打开手动放空阀做常压容器使用。该容器所具有的密闭储油功能，防止了污染环境，减轻了工人劳动强度。油井需热洗时，用油泵将容器内经加温后的底层产液注入油井的油套管环形空间进行洗井，达到清蜡目的，延长检泵周期。该容器无需安装在高架上，只须放置在平地上即可。单井使用该容器后，无需再配备水套加热炉、分气包、加热贮油罐等生产设备。

3、技术的先进性

该容器同国内同类技术相比，由于油气分离装置的改进及超导技术的应用，加温自耗天然气由80m?/d降为50m?/d，自分离天然气由300m?/d，增高为400m?/d，在寒冷的12月、1月，2月，若需热装车时，只需自耗天然气5-6m?，加热30--45分钟即可将整罐原油加温至40℃左右。特别是该容器分离出的天然气供天然气发动机产生动力带动抽油机抽油，其节能效果更为明显。

三、社会效益分析

1、节能型多功能容器能有效的分离出油中的伴生气，并能利用分离出的伴生气自身加热和带动天然气发动机抽油，节约了能源，并且防止了其它单井加热贮油设备伴生气四溢而造成大气污染；又由于该设备是密闭容器，不存在原油落地现象，符合绿色环保要求。

2、该容器同常规单井生产流程相比，流程短，设备单一，井场占地面积少。

3、该容器是密闭容器，不存在安全隐患，防止了盗油现象，尤其是该容器配套天然气发动机作动力抽油后，无需配备单井电网，杜绝了偷电现象，缓解了油区工农关系紧张的矛盾。

4、拉油自装车的功能，减少了拉油装车时生产工人爬罐的工作量，降低了事故隐患，减轻了单拉井生产工人的劳动强度。

5、边远井、试油井、无电网井天寒季节无法生产的井得到了正常生产，增加了原油产量。

四、结论

节能型多功能容器解决了边远零散井进站管线长，回压高，无法正常生产的难题。依靠自身的设计功能，实现了一物多用，满足了油田边远零散井的开发要求，降低了采油管理难度和生产成本，减轻了工人劳动强度，节约了能源为采油厂取得了巨大的经济效益和社会效益。