油田開發(fā)節(jié)能降耗探討論文
摘要：通過實(shí)地測算油田的各種設(shè)備工具，運(yùn)用物理學(xué)中有關(guān)熱學(xué)的相關(guān)知識，計(jì)算油田開發(fā)后期，加熱爐熱效率偏低、原油外輸泵等系統(tǒng)運(yùn)行效率低等促使聯(lián)合站能耗過大的因素。通過對能耗過高原因的挖掘，在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)原脫水工藝等措施來達(dá)到節(jié)能減耗的目的。
關(guān)鍵詞：油田開發(fā)；聯(lián)合站；油氣處理；節(jié)能
當(dāng)今社會科技不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，同時(shí)也需要依賴更大規(guī)模的能源。但是，很多能源屬于不可再生資源，能源在開采和利用過程中存在諸多浪費(fèi)現(xiàn)象。聯(lián)合站是油田開采的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是浪費(fèi)率較高的一個(gè)環(huán)節(jié)。如何在油田開發(fā)的晚期階段，利用某些措施和設(shè)備降低聯(lián)合站的能耗，才能將油田的開采和利用效率得到最大化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。油田開發(fā)有多種方式，注水是其中一種，通過此種方式開發(fā)油田的最大特點(diǎn)是，當(dāng)開發(fā)進(jìn)入到高含水階段時(shí)，原油含水量大規(guī)模提升，液量被開采的數(shù)量也隨之大規(guī)模提升。某些聯(lián)合站早期建造按開采的低、中水期設(shè)計(jì)，在油田開發(fā)的高含水階段，聯(lián)合站已經(jīng)不能滿足集中輸出的要求。聯(lián)合站的傳統(tǒng)加熱原油脫水工藝不合理，使得設(shè)備處理負(fù)擔(dān)增大，輸出能耗增加，生產(chǎn)損耗也同樣增加。因此，必須將一般油田采用的原油脫水工藝進(jìn)行改進(jìn)和完善，變成常溫脫水，才能在集中輸出方面大幅度的降低能耗率，促使油田正常生產(chǎn)。這不能僅僅依靠提高個(gè)體能耗設(shè)備的利用效率。
1原有工藝存在的問題
一般油田在含水開發(fā)的階段所建造的聯(lián)合站，通常情況下采取的都是兩段脫水工藝。此工藝就是指第一段脫水采用熱化學(xué)沉降的原理，通常包括加熱井排來液和沉降脫水兩個(gè)方面；二段采取電化學(xué)的原理，就是再加熱已經(jīng)通過一段脫水的原油并且再進(jìn)行電脫水。一段脫水在加熱爐中被加熱到60℃左右后，再對其進(jìn)行油氣分離、大罐重力等等方式以致沉降脫水。這樣的做法有利于提高原油的脫氣、脫水速度及效率，而且質(zhì)量較重、粘度較高的原油更適合采取這種方法。雖然兩段脫水工藝的方法行之有效，但能耗損失相當(dāng)之大。當(dāng)原油開采初期采用此種方法比較合適，但在進(jìn)入到后期時(shí)，一段加熱脫水工藝能耗大非常不適合后期脫水。進(jìn)站原油的液態(tài)含量本就偏大大、含水率較高，所有的原油投入到加熱爐中加熱，加熱爐將無法承受突然迅猛增長的'能耗與符合，同時(shí)在污水的加熱上回浪費(fèi)相當(dāng)多規(guī)模的能耗浪費(fèi)，熱能的利用率的有效性會大大縮減，造成很不必要的浪費(fèi)。
2開采聯(lián)合站的能耗狀況
聯(lián)合站在整個(gè)集輸系統(tǒng)中所扮演的角色非常關(guān)鍵，為了完成整個(gè)石油開采的全過程和所有生產(chǎn)任務(wù)，必然會消耗諸多材料和能源，比如水、電、作為燃料使用的油、天然氣、成品油等等。在所有的原材料中，水和燃料油作為燃料，占據(jù)總能耗的八成以上，耗費(fèi)量最大。排在第二位的是電能，在總能耗中將近17%。剩下的幾種能源所占的比重最小。加工原油的數(shù)量越多，聯(lián)合站的能耗就越大。通過比例可知，要減少原油開采中過程中的生產(chǎn)能耗和技術(shù)成本，就必須改進(jìn)先進(jìn)設(shè)備或完善加工工藝來降低聯(lián)合站運(yùn)作過程中的各種能耗損失。
3改進(jìn)后脫水工藝及節(jié)能潛力
如何改進(jìn)和完善聯(lián)合站的脫水工藝，放在首要地位，第一步要做的就是降低將熱爐的燃料消耗。要使能耗降低，其一是就要使脫水時(shí)的溫度降低，其二要把加熱爐高含水原油的含量也要同時(shí)降低。通常情況下，原油的含水量超過70%時(shí)，其乳狀液的連續(xù)相為水。一定量的油滴上浮的速度一般與水的粘稠度有關(guān)，但同時(shí)水的粘度受溫度的影響很小。通過這些原因?qū)Ρ瓤梢缘弥退亓Τ两捣蛛x與溫度變化的關(guān)系不大。這是常溫游離水脫除所采取的基本原理。原油開發(fā)的后期可以在原有工藝基礎(chǔ)上增加常溫脫水工藝，這是在容易在實(shí)踐上操作的原油開采改進(jìn)方法。這種方法的具體操作方式就是在井排來液中加入經(jīng)計(jì)算適量的破乳劑，這樣井排來液中就有大量的游離水，在溫度相對較低的情況下進(jìn)入分水器。在快速沉降的這個(gè)過程中可以使大部分的水分從原油中脫離出來，本來原油是高含水的，此時(shí)通過這個(gè)過程就可以變成中含水油，甚至是低含水油。原油當(dāng)中的含水量變低，再通過其他方式進(jìn)行二次脫水，這時(shí)脫出的污水就可以直接排到污水處理站，使資源得到有效利用。這樣整套的脫水工藝完全在密閉空間中處理，可以有效減少能耗的損失和浪費(fèi)。這套脫水工藝所采用的設(shè)備還安裝有排沙裝置，可以在脫水的同時(shí)拍出井排來液中的一部分沙質(zhì)，可以有效延長設(shè)備的使用壽命。因?yàn)樵谌蘸蟮墓ぷ髦羞�要進(jìn)行大罐排沙這一環(huán)節(jié)，排沙裝置可以有效為日后操作減輕工作強(qiáng)度，節(jié)約成本。采用改進(jìn)后的脫水工藝，比較不容易讓人接受的缺點(diǎn)是投資較大，整套工藝加上完善的配套設(shè)施花費(fèi)約160萬元。但這些投資都是一次性的，一次性投資后每年即可解約近50萬元的燃料花銷，兩年內(nèi)即可收回一次性投資成本。而且每臺設(shè)備的平均使用期限約為12年，總體的成本與投資核算計(jì)算下來非常有效。
4開采過程中的節(jié)能降耗
通常聯(lián)合站的原油處理設(shè)備主要包括加熱爐、沉降罐、油水泵等，提升餓這些設(shè)備運(yùn)行效率、加大設(shè)備的工作能力即可降低能耗。通常情況下，聯(lián)合站加熱爐的運(yùn)行效率在一般在75%左右，可以查詢到目前國內(nèi)先進(jìn)水平加熱爐運(yùn)行效率高出將近十個(gè)百分點(diǎn)。作為世界先進(jìn)工藝，代表世界先進(jìn)水平，美國CE公司和OLMAN公司生產(chǎn)的高效加熱爐，其熱效率可高達(dá)90%。因此通過這些數(shù)據(jù)可以看出，在提高加熱爐的效率方面仍有很大的提升空間。通常情況下，加熱爐的效率偏低主要有以下幾種原因：第一是加熱爐銘牌熱效率低；其二是工作過程中操作不當(dāng)，過剩空氣系數(shù)偏高，最高使可達(dá)3.0以上，這樣會導(dǎo)致排煙溫度較高、損失較大。為了提升加熱爐的工作效率，可以采取一些措施彌補(bǔ)，比如：采用高效加熱爐；使用自動(dòng)空氣調(diào)節(jié)器，也就是說在加熱爐的工作過程中，根據(jù)排出的煙氣中含氧量的高低，適時(shí)地調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)擋板，將過�？諝庀禂�(shù)在穩(wěn)定在1.2~1.4之間，避免不必要的浪費(fèi)。這樣的做法可以使燃料的效用達(dá)到最大化，同時(shí)排煙的溫度也能降下來，一舉兩得。除此之外，在排煙管內(nèi)加翅片管、紊流帶或循環(huán)水管等等措施都是行之有效的降排方式。降低燃料消耗只是改進(jìn)工藝的一部分，降低電能消耗也是至關(guān)重要的部分。這個(gè)部分所采取的主要方式是提高油水泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率。泵系統(tǒng)耗電量一般都是因?yàn)楸玫你懪菩实�，工作效率恒很多時(shí)候都無法達(dá)到70%。泵的實(shí)際排量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原本的額定排量，運(yùn)行效率低，造成極大地浪費(fèi)。很多時(shí)候在實(shí)際運(yùn)行中，為提高泵的運(yùn)行效率，主要采取的方式是改變泵出口閥門的開啟度。通常所使用的降低泵系統(tǒng)耗電量的方法有：根據(jù)聯(lián)合站生產(chǎn)規(guī)模的大小及時(shí)作出改變和調(diào)整，避免開采的動(dòng)力設(shè)備的浪費(fèi)和排量過大；采用目前高效新型能耗小的油水泵；采用調(diào)速技術(shù)，使油水泵在工作過程中轉(zhuǎn)速與排量相適應(yīng)，節(jié)約電能，實(shí)現(xiàn)效率運(yùn)行的最大化，并同時(shí)起到保護(hù)設(shè)備的功能；還可采取變頻調(diào)速裝置，大大提高泵運(yùn)行效率。
5結(jié)語
聯(lián)合站在油田開采的較晚階段，其綜合能耗的大小會與原油綜合含水率高低成正比。在所有的原料中，燃料消耗量，所占比重最大，其次為電能。因此聯(lián)合站內(nèi)原油處理系統(tǒng)要節(jié)能降耗，必須要降低水、燃油等燃料的消耗，同時(shí)也要降低電能消耗，改進(jìn)脫水工藝。有效的節(jié)能措施可以使聯(lián)合站泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率明顯提升。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對能源的需求量也日益增大，但能源本身又存在不可再生性和不可逆性，開發(fā)的過程又必然會造成諸多浪費(fèi)，這兩者之間存在矛盾日趨明顯。如何在聯(lián)合站開采脫水等環(huán)節(jié)中節(jié)能減耗，有助于節(jié)約資源，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。本文探測和分析聯(lián)合站運(yùn)作過程中能耗過大的基本原因，提出降耗策略，運(yùn)用到開采的實(shí)際工作環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的平衡和最優(yōu)。
作者:秦雷 單位:大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠
參考文獻(xiàn)：
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