油气集输系统节能技术综述

高利波

（中国石油大学（北京），北京 102249）



油气集输系统节能技术综述

高利波

（中国石油大学（北京），北京 102249）

摘 要：近年来，各个行业、各领域在社会生产实践活动中，把提高能源的利用率，做好节能降耗工作作为重点。油气集输系统在工作过程中消耗大量的能量，而且，随着油田寿命的增加，系统能耗也会不断的增加。介绍了油田油气集输系统的加热炉节能技术、不加热集油及低温集油工艺技术、油气混输技术和高效三相分离技术以及其它一些新兴节能技术。

关 键 词：油气集输系统；能耗；节能降耗

油气集输系统在油田的生产中起着主导的作用，是开发油田的核心骨干；它的主要任务是负责油田采出液的储存、集中处理和输送，这个过程中会有非常多的热能和电能会被消耗掉，大约是油田作业过程中的30%［1］。油气集输系统总体上可概括为“两高”，即能耗高、油气损耗高［2］。而油气集输系统的能耗的高低直接关系着油田的整体效益的好坏，是油田降耗工作的重中之重，所以，必须减少油气集输系统的能量消耗，来降低油田的生产成本，增加经济效益。

1 油气集输系统中的能耗

油气集输系统的节能降耗研究包括三个方面，分别是集输系统效率、能耗合理性分析、集输系统的优化运行［3］。不难发现，整个油气集输过程中的能耗主要有集输管网的能量消耗、集输系统的脱水站和转油站的能量消耗，以及油、气、水整个分离过程中的能量消耗［4］；针对各个环节的能量消耗，在油田的油气集输系统中就可以有针对性的采用节能技术来降低各环节的能量消耗，从而达到节能的目的，目前，主要的节能技术有加热炉节能技术、不加热集油及低温集油工艺技术和油、气混输技术、高效三相分离技术。

2 油气集输系统中的节能技术

2.1 加热炉节能技术

加热炉是油气集输系统中重要的设备，像油井掺水、脱水、热洗、伴热、采暖都需要用到加热炉，同时它也是油气集输系统中消耗能量最多的设备。加热炉效率的高低取决于加热炉类型、空气系数、燃烧器、排烟温度、炉体散热损失和余热回收炉体散热损失等［5］。

为了减少加热炉的能耗，应从以下几个方面着手。首先，选择效率高的加热炉；最近这几年，有很多新的燃烧、换热和传热技术逐步的应用到加热炉的生产制造中，生产出的新产品有常压高效节能水套加热炉、真空相变加热炉、分体相变加热炉等，吉林油田英一连选用的是真空相变加热炉［6］，其设计热效率最高可以达到88% 以上；其次，为了使燃料充分燃烧，要选择优质的燃烧器，这是提高加热炉效率的先决条件，控制空气过剩系数在合理的范围内，降低无谓的热量损失，能够使加热炉的运行热效率提高近10%；再者，还要实现对加热炉的精细控制，最大限度的降低集输加热系统的能耗，精细控制主要体现在能够避免浪费的能量、充分合理的运用所具有的能量、加热炉的工作时间等方面［7］；还可以对加热炉的燃料结构随季节的变换进行调整，用合成天然气替代原有的燃料，这样可以通过火用分析进行二氧化碳的捕获，减少温室气体的排放［8］；最后，在生产过程中，要加强对各设备的维护，定期清除各设备上的污垢，有必要安装物理清洗和除垢装置［9］；同时在生产管理中，还要加强对防腐保护层维护管理，降低加热炉的散热损失，提高加热炉的加热效率。

2.2 不加热集油及低温集油工艺技术

我国东部地区的油田中的油井采油时常用三管伴热和双管掺水集油，这种技术耗费了大量的能量，为了改善这种不利情况，许多油田都采用了新的原油集输技术，如油井的不加热集油，它分为双管不加热集油、单管不加热集油、掺低温水集油、掺常温水不加热集油和季节性不加热集油［10］；在油田的开采中后期，其含水量会非常高，这就导致了油井采出液的流变性、物性都适用于不加热集输或低温集输。不加热集输或低温集输工艺的应用要考虑多方面的因素，最重要的就是要分析清楚原油流变性与温度、含水率、剪切速率之间的关系，加强集油管道保温以保证集油生产正常进行。

辽河油田的稠油集输系统［11］，是把原来三管伴热的输送流程，改进为井口掺液输送的双管流程，这样有效降低了输送成本；大庆油田在低温集油工艺方面进行了大量的规模试验，合理配置了油井掺水温度和掺水量等参数，油井的掺水温度从以前的70 ℃下降到目前的60 ℃，部分单井掺水量从原来的0.70 m3/h下降到现在0.30 m3/h［12］，从而达到节能降耗的目的；大港油田采用单管常温集油技术简化原有的油气集输系统的工艺流程，主要是在单管加热流程中取消了井口加热炉，精减了加热保温系统，降低投资和管理成本，节能效果显著［13］。

此外，在不加热向外集输油气时，全场要求所有的转油站启运掺水炉，提高掺水温度清洗地面管线［14］，以减少资源的浪费。

2.3 油气混输技术

此项技术是在海洋石油业刚发展起来的技术，主要是把从油田刚采出来的油、气、水混合物不经分离，直接采用混输泵将它们输送到集中处理站进行综合处理［15］，避免了以前对油气进行分离时天然气压缩机、原油外输泵、三相分离器和输油输气管道的使用，而只是需要混输管道和混输泵就可以达到目的，如长庆油田的混输工艺与传统的油气分输技术相比降低井口回压，减小集气管道的长度，减少了设备的投资，并且还使油气混合物的处理流程得到了简化，更加便于管理，适应能力强，范围广，避免油田滚动开发后期伴生气量下降时集气管道能力过大造成的风险和浪费［16］，使油田的投资回报周期缩短，节约了能源，提高了油田的经济效益和整体效益，既很好的达到了节能的目的，又延长了油田的使用寿命，因此，油气混输技术具有很好的应用发展前景。我国已经有油气田应用了油气混输的管输技术。

2.4 高效三相分离技术

高效三相分离器改变了油气处理的三段分水模式，在油田开采的中后期含水率上升或者要求二段沉降脱水的时候，可以把流程改调为二段三相分离的脱水流程或三相分离、溢流沉降的二段脱水流程［17］，这样不仅使脱水流程简化，而且还降低了能量损耗，同时也提高了原油处理站的技术水平；这项技术的最大优点就是在来液的油品性质及综合含水率发生变化时，油水界面可以调整，并且它的加热盘管只对上部的低含水油加热，油气水得的分离全部靠自动控制，分离效果良好，例如HNS高效分离器，其单位体积的处理能力是传统设备的5倍以上［18］，但是这种高效分离器需要根据不同油品性质进行有针对性的开发，灵活性不是很强。

3 其它技术在油气集输系统中的应用

（1）计算机信息技术的快速发展成熟使得它可以运用在油田开采中，帮助油田在开采过程中实现信息化管理，它将是未来集输系统的发展方向，以技术进步和数字化建设提升企业生产技术水平，以现代信息技术提升数据采集效率和处理能力逐渐成为集输系统建设的重要组成部分，它能够完善整个油田的生产运行系统，提高效率，节约能量。

（2）随着石油的开采，油田中石油的储量越来越少，大部分油田都会采用注水开采，这就不可避免的造成了开采出来的石油含水量在不断的增加，使处理原油的设备变得更加复杂，消耗的能量也显著的增加。油水泵变频技术利用先进的科学技术改造传统的流程并进行优化，在油田开采过程中的应用油水泵变频技术能够提高泵及泵机组的运行效率，再结合变频调速和自动检测等技术，对一个完整的闭环系统能够进行自动控制，提高了电力能效的利用率，有效的节省了电能［19］。另外，Vladimir Shumilin［20］等人研究了油井开发中后期产液量上升的油井的计量，对于使用了多相流量计计量的井，他们提出了一些现场的节能操作，提高了深井泵的工作效率，加快了油气的生产速度，减少了油井的产水率，从而达到节能降耗的效果。

（3）在油气集输系统中输送石油天然气的管道经过长时间的运行工作，通常情况下都会发生老化、腐蚀等问题，这就造成了管道的泄漏，同时引起能量的损耗。采用泄漏检测技术能及时发现泄露点，做出应对措施，所以管道泄漏检测技术对节能有很重要的意义。泄漏检测技术有很多种，我国常用间接检测法，它是根据因管道泄漏引起的参数变化进行检测的［21］，主要包括检漏电缆法、压力点分析（PPA）检测法和负压波法等。

（4）此外，还有一些技术都具有良好的节能效果，如辽河油田提出的高温热源泵空调系统、无功动态自动补偿技术、闪光塔原油蒸馏技术、井下分离技术［22］、热泵回收含油污水余热技术等，其中余热利用技术可以节省高达21%的燃料［23］，使油气集输系统的能耗大大降低，有很好的发展前景。

4 结束语

油气集输系统是油田的重要组成部分，它的正常运行才能保证油田的稳定生产，但它同时也是油田中主要的耗能系统。因此，油气集输系统应积极采用以上这些高效的节能设备和先进的节能技术，并不断地进行改进和参数优化，还要加强有效的科学管理。从而减少油气的消耗，节约能量的使用，缩短油田开发的周期，不断的节约成本，使油田系统高效、稳定的发展。

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Energy-saving Technology of Oil-gas Gathering and Transportation System

GAO Li-bo
（China University of Petroleum， Beijing 102249， China）

Abstract:In recent years， various industries and fields in the social production practice， regard the improvement of energy efficiency， energy saving and consumption reduction work as the focus. Oil-gas gathering and transportation system consumes large amounts of energy during operation. In addition， as the life-span of oil field increases， the energy consumption of the system will continue to increase. For this kind of phenomenon， some energy-saving technologies of oil-gas gathering and transportation system were introduced， such as heating furnace energy-saving technology， no heating and low temperature oil gathering technology， oil-gas mixed transportation technology， high efficiency three-phase separation technology， and so on.

Key words:Oil-gas gathering and transportation system； Energy consumption； Energy saving and consumption reduction

中图分类号：TE 83

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-0361-03

收稿日期：2015-11-04

作者简介：高利波（1991-），男，河南洛阳人，中国石油大学（北京）在读硕士研究生，2014年毕业于辽宁石油化工大学油气储运工程专业，研究方向：油气集输及地面工程。E-mail：1095350171@qq.com。