节能技术在油田地面工程设计中的应用

张冰

（大庆油田工程有限公司，黑龙江 大庆 163712）

节能降耗是每一个企业都非常重视的问题，企业未来发展离不开节能，节能技术运用将成为未来企业的重要工作。石油是国家发展的基本原料，是重要支柱产业，关系到国家经济和社会民生，但耗能大、污染大的劣势也较为突出，因此节能降耗是石油油田所面临的主要问题之一。从油田企业来看，消耗最多的是电力、天然气、成品油等，因此在油田地面工程施工中，应制定相应的规划方案，采用先进技术，加强管理，充分普及节能技术，发挥节能技术在油田开中的成本控制作用。

1 油田生产运行中的能耗分析

1.1 资源分类

石油资源在我国分布较广，但属于不可再生资源，过度开采以及过度的浪费都会影响到枯竭速度，随着我国不断开发新的油田，工程建设中各种能源消耗会不断增大，包括各种设备的运行、外围油田消耗等等都会影响能耗。

1.2 耗电分析

在油田地面施工中会消耗大量电能，尤其是在石油开采环节和油田注水和集输耗电等方面消耗较大，随着油田产量要求的提高，耗电量将会显著提升。比如注水环节，注水压力决定了耗电多少，注水时间越长，压力越大，耗电也越大。目前由于技术限制多采用离心式注水泵，这种设备运行耗能非常高，尤其是排量小于100 立方米每小时的注水泵耗能更高。此外就是注水工艺和注采系统不匹配，存在回流现象，增加了水泵负担，延长了注水时间，进一步增加耗能。在具体的工程施工中应科学、合理的加热、加压，提高电能转化率，并且油气输送要密封，避免和大气接触，回收易挥发气体，降低损耗。

2 油田地面工程节能设计的原则和常见节能措施

油田地面工程设计应遵循节约能源、提高效益的基本准则，统一规范设计标准和要求。国家已经出台相关的规范文件，新建项目的能耗指标应达到国内同类项目的先进水平，同时结合项目的特点和需要进行针对性的设计；重视工程设计能耗水平的评价；回收率符合国家标准。设计中要采取多种综合性措施来降低耗能，具体从以下几个方面入手：

2.1 采用先进油气集输工艺

集输工艺直接关系到油气损耗，应采用能量利用合理，油气损耗较低的先进工艺和创新设计理念。做好输油管线和设备的保温、保冷工作，减少散热等带来的能力损失。

2.2 油田地面工程设计优化

要充分考虑油田操作条件，依据现实情况针对油田工程平面布局和各种设备以及要求的设计参数进行优化，不可盲目借鉴历史数据，具体问题要具体分析。

2.3 依据油田生产情况分配设备

油田在生产过程中各种环境因素、设备运转情况是不断发生变化的，如工程规模在变化，各种参数在不断变动，在实际的设备使用中应根据工程的变化啊和生产情况变化来具分配设备，较为理想的手段是采取分段分配设备方式，提高设备利用率。

2.4 引进先进节能设备和技术

先进节能设备的使用直接影响到整个生产节能体系，普及高效节能设备，减少和淘汰高耗能设备。根据油田的情况，可采用当前较为先进的电力电子节能技术，如电动机速度调节装置能大幅降低耗能，提高电能利用率；采用智能控制技术，随时监控设备运行情况，自动发出高耗能警报，同时自动化控制能减少人为操作失误导致的能量损失。

3 油田地面工程高耗能部分的节能技术应用

3.1 减少油气集输过程中的损耗

在油田地面工程中消耗较大的地方之一就是油气集输过程，主要节能技术是简化和规范工艺流程，在设计中应减少油气压力，降低中转站的数量，输油管线的半径、流动性、原油输送的速度和温度等等因素进行事先的试验分析，根据实际情况规划方案。其他常见措施包括加强管线保温、井口加药都能降低能源消耗；针对气温较低、原油含蜡量高的情况，可采取热洗清蜡的方法，要合理选择加热炉，根据负荷情况进行调整；气温较热的季节可以采用暂停掺水输送方式或者是单管冷输等，都能有效降低能耗。

3.2 降低耗电的节能技术应用

首先，可采用新型节能变压器。目前技术水平较高的节能变压器主要有su 型变压器，同传统的s7、s9 相比，具有损耗小、空载电流百分比小等优势，在油田工作中更加实用，经济效益更高，近些年已经开始大范围应用，从实际统计来看，你年均能节约用电35%以上。此外，变压器是油田配电系统中的重要部分，其损耗占据整个损耗的70%以上，因此降低变压器的损耗应为重点。变压器应选择容量合适的类型，将大容量的变压器换成小容量可以降低电费支出。

以某油田为例：传统变压器3000 台，容量大约为350KW，如果用一套新型节能变压器替换老式变压器，就能节约大概900KW。替换站场用老式变压器能节约4800KWH。如果油田新型节能变压器应用范围达到10%，那么每年就可以节约2800000KWH，对企业来说节省一大笔开支。

其次，高效节能的电动机和变频装置。电动机的运行效率直接关系到电能损耗，目前所运用的节能电动机和市场上的普通电动机相比，效率要高3%以上，总耗能减少大约30%左右，因此在地面设计改造中应提高高效节能电动机的比例。变频装置能根据不同情况来调节电动机的转速，低负载下转速降低，高负载转速升高，从而提高电动机效率。

根据实际案例来看，20台输油泵和2台注水泵加装了变频器，每年输油泵可节电1200000KWH，1 台注水泵可节电

32000 00KWH。

此外，合理选用和配置无功功率补偿设备。在油田作业中无功率设备较多，但同样也会产生电能损耗。通常用功率因数来判定无功功率情况，当等于0.7 时，无功功率和有功相当，此时有一半损耗由无功功率引起，多数是线路上的各种元器件导致的，因此针对功率因数较低的电网网络应采取必要的补偿设备。

最后，加强用电管理。用电上应制定详细的管理方法，包括内部用电和外部用电都应严格遵循相关的规章。具体措施如定期检查电表，记录用电量；每月进行分析总结；对电力波动大的线路进行排查检修。

3.3 注水节能技术应用

油田注水系统所产生的能源消耗大约占据总耗能的40%左右，主要采用的设备是注水泵，其质量和效率直接关系到耗能。一方面要采用高效的注水泵，另外一方面是要搭建高效的注水管网。

3.3.1 变频技术

对注水泵加装变频装置，通过调节水泵的转速来改变其工作效率，针对不同的现场环境（流量、扬程、功率）来进行变化，有效控制泵管的压力，减少电能损耗。另外还有前置泵变频技术，其实现方式是将现有的多级离心水泵拆解后，在进口处设置一台前置水泵，要求流量相同、固定扬程，然后相互连接，从而对前置泵进行变频控制，根据不同进口情况满足出口流动需求，有效节约电能。

3.3.2 注水泵涂膜

注意注水泵的维护保养工作，由于水泵长期工作可能会导致内壁腐蚀、结垢、气蚀等情况，影响到水泵效率。因此要定期对水泵的部件进行保养，如在叶轮、壳体等部位涂膜防腐蚀、耐高温、抗老化的保护膜，降低流动阻力，提高使用寿命。

3.3.3 系统仿真，数据模拟

为了保证水泵达到理想的工作状态，要充分适应当前的工作环境，找到水泵工作的平衡点，因此在设计水泵系统时应根据具体水泵特性和工作环境，进行系统仿真，收集数据进行模拟，依据模拟情况规划设计方案。

4 结语

节能是企业可持续发展的基础，加强节能技术的运用能大幅降低企业运营成本，尤其是像油田开发这种耗电大户，更应将节能作为重要的日常工作来做。油田地面工程设计中的节能有很大的利用潜力，首先应科学、合理设计规划方案，充分考虑到当下可行的先进节能技术，选择高效节能设备替代传统老旧设备，综合运用各种节能技术，才能有效降低能耗，为油田可持续发展提供有利条件。