油气集输系统能耗和节能研究进展

张萍 何晓玲 董亚楠

玉门油田分公司酒东采油厂 甘肃酒泉 735000

1 油气集输系统能耗特征

随着油田开发的深入，油气集输系统的能源消耗已大大增加。油气集输系统的能耗具有以下特征：一是油气加工变得越来越困难，能耗也很高。尤其是在油田开采的后期，油气的开发和加工难度急剧增加，能源消耗也持续增加。二是由于大多数生产设备用于石油和天然气生产，因此热量不能很好地散发，从而降低了设备的运行效率。比如，加热炉的运行效率通常小于75%。三是为了在油气集输系统中获得热能，其中大多数都使用高质量的石油作为燃料。四是油田的生产需要消耗很多的电力，目前热力与电力利用率很低，电网提供大部分电力，而热能主要用于提供加热炉热量[1]。

2 油气集输系统的能耗现状和原因

油气损耗大，能耗高是当前油气集输系统的主要问题。高能耗主要是指油水处理过程中的高能耗。对于出现的新问题，过时的技术与过时的设备无法很好地解决问题，因此需要加大转换的力度。油气损失最大的是油气在储运过程中的损失与挥发，应加强油气集输系统的密封性。油气集输系统的能耗主要包括以下两个方面：

（1）油井生产的原油中的高水分含量进一步增加了石油加工的难度，导致石油加工成本的增加，能源更多的消耗。当前，在中国大多数油田的开采后期，从油井中提取的原油中的水含量将逐年增加，但所提取的油的质量却逐年下降。随着时代的发展，反过来增加了原油加工的难度，原油加工设备也逐年改进。由于现阶段石油加工设备的负荷过大，功耗逐渐增大。

（2）油气集输设备与现代油田开发不符。当前，油田的环境十分复杂，并且油田的操作难度也在增加。尤其是，某些重油田的开采比预期的要困难得多。与此同时，储运困难也很明显。但是，中国许多油田仍然使用传统的集输技术，使得集输系统的性能不再足以满足油田生产的需要，增加了系统的负担和能源消耗。

3 油气集输系统的节能进展

3.1 自然不加热集输技术和低温集油工艺

尽管传统的双管水混合技术具有安全性，可靠性和易于处理的优点，但会在使用中造成大量能源浪费。不加热集输分为双管不加热集输、单管不加热集输、季节性的不加热集输以及常温水掺入的不加热集输。由于不加热集输的明显优势，不加热集输已广泛用于油田开发项目中。自然不加热的集输技术可以将水分含量超过60%的原油转化为油包水乳液，再转化为水包油乳液，在运输原油时大大降低了流动阻力，如表1。

3.2 含油废水中回收余热

使用卡诺反向循环的热泵可以使工作流体从低温下的废热中吸收热量，并将热量释放到热量回收装置中。使用热泵可以有效地利用含油废水的废热，并提升能源利用率。热泵在中国一些油田已经得到很好的应用，比如吸收式热泵在胜利油田有更好的应用效果，压缩热泵已经在大庆油田得到了很好的应用[2]。

3.3 注意加热炉的节能

影响加热炉热效率的主要因素是：燃烧炉的燃烧器，类型，炉体的热量损失和空气系数。为了提升加热炉的效率，应加强以下几点。一是，增加使用高效加热炉。在油田的发展过程中，有必要用新的高效加热炉代替过去热效率降低的加热炉。加热效率对空气消耗有很大影响。设备离开工厂时效率低下，因此无论后期如何加强管理，都难以达到预期的效果。因此，高效的燃烧器非常重要。二是，为确保燃料完全燃烧，应选择高质量的燃烧器。调节空气系数，使燃料完全燃烧，提高效率，达到节能的目的。另外，有必要加强对集输系统的定期清洁与定期维护。当前，油田中使用的大多数加热炉都使用含油废水，该废水含盐度高，设备结垢的可能性高，这会影响传热，所以必须要定期清洁集输系统。

3.4 通过改变油水泵的频率来节省电能的目的

在开采油田时，许多运行参考数与实际情况相符，因此，当原油运输量发生变化时，应更改特定的运行模式以满足需求。例如，调节阀开度，更改泵数等。这些特定方法中使用最广泛的方法是控制阀门以适应油田开发项目实际情况的变化。当前，传统测量调整操作参数的精度非常低，在此过程中会发生大规模的能源浪费。通过变频技术或对设备的合理科学使用，可以进一步调节油泵的变频速度。改变电动机的输入频率将直接改变电动机的实际转速，并进一步调整驱动设备，以确保泵的工作区域在合理有效的范围内。这不仅可以保护泵的寿命，而且可以节省能源。变频调速技术可以大大提高采矿设备的工作效率，合理科学地使用变频调速技术可以有效的节省电能[3]。

表1

4 结语

油气的集输是中国油田开发生产过程中最重要的部分，是一个复杂而庞大的系统。集输系统的能源消耗直接影响整个油田的经济效益。所以节约能源和降低技术系统的消耗变得迫在眉睫。这是新时代环境保护的必然要求与科学发展，节约能源的大趋势，对提升油田的经济效益也至关重要。