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1、胜利勘察设计研究院胜利勘察设计研究院 主讲主讲人：人：郭长会郭长会 油气集输系统节能新技术油气集输系统节能新技术 二零一三年七月二零一三年七月 目录目录 一、概述一、概述 二、设备节能二、设备节能 三、工艺节能三、工艺节能 四、能流分析与节能四、能流分析与节能 五、几点思考五、几点思考 一、概述一、概述 胜利油田主力单元已经进入高含水和特高含水期、 三次采油化学驱的大部分单元进入后续水驱阶段，吨油 能耗和生产成本大幅上升，给油田的高效开发造成巨大 压力，如何结合油田实际情况，从系统工程的角度出发 ，降低油田生产能耗，已是刻不容缓。 一、概述一、概述 2005年胜利油田分公司开发生产系统自用原
2、油41.42万吨，自用天然气2.8亿方。稠油热采占 52%、集输系统约占48%，节油节气是重点。 用电4045亿度，其中注水用电占51%左右， 注水系统节电是重点。 胜利油田集输系统用能现状胜利油田集输系统用能现状 油田五大系统结构关系图油田五大系统结构关系图 最小理论能耗 地层供液能力 油层、水层压力 机采系统工作制度 流量、压力、层位 产液量、原 油含水率 机采系统效率 井 下 效 率 地 面 效 率 抽油泵生产性能参数 杆-管性能、状况 盘根盒性能 抽油机工作性能参数 电机性能 机采系统单耗 污水处理系统 污水处理成本 注水井参数 注水管网压力、损失 注水管网效率注水站效率 注水泵效率
3、站内节流 注水系统效率 最小理论能耗注水系统单耗 注汽井参数 注汽管网损失 注汽锅炉效率 站内损失 蒸汽干度 供热系统效率 最小理论能耗 注汽单耗 机泵电能消耗 原料油量及其含水率 脱水工艺及其运行参数 井 口 回 压 分离器、分水器、沉降罐 加热炉效率 机泵能耗及效率 站内损失 最小理论能耗 集输系统单耗 集输系统 供电系统输 出电能（有 效负荷、电 网损失） 注汽电能单耗 注汽燃料单耗 集输电能单耗 集输燃料单耗 吨油成本 药剂单耗 电能单耗 集输药剂单耗 集输系统效率 药剂单耗 电能单耗 高含水期油田原油生产主要是以油藏为核心的注采循环过程，油藏的动态特性决定原油生 产的最小能耗，在最小
4、能耗一定的情况下，原油生产成本，是由油田机采、集输、注水、 供热和供电系统的效率决定的，同时，这五大系统又存在一定的相互制约关系，从系统工 程的角度出发，对配套系统进行优化调整，将成为今后节能工作的重点方向。 油井 计量 接转站 污水处理 注聚 注汽 天然气原 油 污 水 注水 井口加 热输送 原油加 热输送 蒸汽发 生器 集输系统主要用能环节 泵、风机、压缩 机和脱水设备 联合站 原油加热处理 稳定和输送 集输集输系统用能主要工艺环节系统用能主要工艺环节 去天然气增压站 分离缓冲游离水脱除器 井场井场 转转 油油 站站 脱脱 水水 站站 计量阀组间计量阀组间 计量分离器 转输泵 掺水加热炉
5、掺水泵 脱水炉 净化油缓冲罐 外输泵 脱水器 预脱水器 去污水处理站 去原稳 集输系统主要耗能设备集输系统主要耗能设备- -加热炉加热炉 集输节能研究的核心问题集输节能研究的核心问题 在能流图上以能流分析为基本工具 分层次把握用能薄弱环节 分层次协调能流关系 针对集输工艺特点找用能薄弱环节，提出配套节能模式 如何找 ？ 如何提 ？ 能流关系不协调 能流渠道不通畅 能流配置不合理 关键耗能环节：加热炉换热器结垢 工艺复杂能流出现短路 能流方向不合理 站与站之间能流分配不合理 站内设备工艺节点参数不合理 压能变热能 未按能量品味进行梯级用能 热能大量散失到环境中 大量污水余热未利用 集输系统用能薄
6、弱根源集输系统用能薄弱根源能流不协调能流不协调 能 量 损 失 大 能 量 投 入 高 能流 网络 效率 不高 油田集输总能系统油田集输总能系统 集输总能系统是根据工程热力学原理，提高能源利用水平的概念、方法、相应 的能量系统：按照能量品味对能量进行梯级利用，从总体上安排好热、电、药剂与物流 热力学能等各种能量之间的匹配关系与转换使用，在系统高度上综合利用各种能源，以 取得更好的总效果，而不仅着眼于单一生产设备或工艺能源利用率或其他性能指标的提 高。 第一代总能系统：提高单一设备能量利用率 第二代总能系统：基于温度对口、梯级利用提高站库层面 不同处理工艺环节整体能量利用效率 第三代总能系统：基
7、于能的品味实现资源-能源-环境一体化 协调兼顾油气集输、环境等诸领域问题 集油接转系统 加热系统 脱水加热炉 外输加热炉 分离储存系统 三相分离器 二次沉降罐 净化罐 热化学沉降 一次沉降罐 动力系统 原油脱水泵 原油外输泵 污水脱水泵 其他动力设备 集 输 系 统 原油外输系统 集中处理系统 油水分离 原油脱水 油气分离器 电化学脱水 原油储存 集油输送 就地分水 集输系统处理设备、工艺、系统集输系统处理设备、工艺、系统 集输系统节能技术与节能方案集输系统节能技术与节能方案 药剂节能、工艺节能、设备节能、系统节能。关键在于如何平衡效率与能力的关系。 原油加热破乳 原油电脱水 大罐沉降分水 油
8、气水三相分离 管道破乳 原油热化学沉降脱水 原油分水率 时间或工艺流程 司托克斯公式： 热化学脱水 化学脱水 电热化学脱水 低温破乳 强化聚结 高含水期集输系统关键部位： 加热炉。 原油不加热预分水设备。 电脱水设备。 站内脱水工艺流程、装备。 集输系统存在的主要问题： 加热炉运行热效率低。 原油一次处理达标率低、不达标原油回掺量 大。 被加热原油含水率高。 破乳剂低温性能差。 原油不加热预分水工艺不完善。 老站设备散热损失大。 集输系统节能潜力： 低温高效破乳剂的研究应用。 高效分水设备的应用。 提高加热炉运行效率。 容积式脱水泵及其变频控制技术的应用。 优化脱水工艺流程，减小原油回掺处理能
9、耗。 老站关键设备的保温。 不同层面具体用能薄弱环节不同层面具体用能薄弱环节 目录目录 一、概述一、概述 二、设备节能二、设备节能 三、工艺节能三、工艺节能 四、能流分析与节能四、能流分析与节能 五、几点思考五、几点思考 大中型水煤浆锅炉 高效三相分离器 设备节能 高效加热炉 高含水原油电脱水器 老化原油处理装置 一 设备节能 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜 板 组 波 纹 板 组 整 流 板 组 射频 导纳 仪 溢 油 挡 板 进 口 气 出 口 水 出 口 油 出 口 布 液 管 来液特点 胜利油田密度大、粘度 高、油水乳化严重、含 砂量高、分离难度大 三采采出液
10、处理难度大 解决思路 快速稳定 高速沉降 提高容积利用率 结构优化 高效内构件开发 工艺配套 技术方法 胜利油田处于高含水期开发阶段，围绕高含水、稠油、含聚采 出液处理，胜利设计从科研攻关等基础研究到推广应用，经过了 多代人的努力，形成了以高效三相分离器为代表的高效油气处理 技术。该项技术获得胜利石油管理局科技进步一等奖，并且在各 油田得到广泛的推广应用，取得了良好的经济效益和社会效益。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 （1）分离器的材质是透 明的有机玻璃。 （2）气液预分离技术。 （3）在油水分离室5和 沉降室6处有两组各三 个取样口。 为了进行三相分离 器的优化，研制
11、了便 于观察的透明有机玻 璃三相分离器。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 聚结板A聚结板B 聚结板C聚结板D 分离构件 配套了室内实验流程，对进出口构件、分离构件等开展了优化 筛选实验研究。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 图9 油出口含水量沉降时间曲线 图10水出口含油量沉降时间曲线 图11 前上含水量和后上含水量油相沉降时间图12前中和后中含油量水相沉降时间 图13前下和后下含油量水相沉降时间 通过检测前后的参数 ，研究了不同填料的 分离效果。 聚结分离构件结构型式的试验 模拟筛选 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 聚结构件的
12、作用是利用聚结材料的表面特性和结构形式，加快小 油滴的聚并，在合理的结构形式下进行快速分离。 不锈钢锈钢 波纹纹板填料与 聚氯氯乙烯烯波纹纹板填料 的聚结结效果最好，考 虑虑材料的抗老化性， 选择选择 不锈钢锈钢 材料。 聚结分离构件材质的试验模拟筛选 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 入口分离构件的数值模拟筛选 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 聚结分离构件的数值模拟筛选 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 聚结分离构件的数值模拟筛选 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 聚结分离构件的数值模拟筛选 高效三相分离器的开
13、发与应用高效三相分离器的开发与应用 通过测试三相分离 器的红外温度场， 进一步研究了分离 器的流场分布规律 、死区位置。 设备流场的红外温 度场研究 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 根据理论分析和内构件 的研究，优化了三相分 离器结构尺寸。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 进口采用旋流预分离筒， 提高了气液的分离效率， 可以减小气相空间，增加 油水的有效
14、容积，提高油 水的分离效果。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 进口布液管增加延伸直管 ，增加分离器的有效分离 长度，提高分离效率 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 进口管后设迷宫整流板 ，进行整流，并且具有 除砂、聚结的作用 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水
15、出口 油出口 布液管 利用波纹板进行油气水得 聚结，提高分离效率 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 采用斜板聚结分离填料，实 现聚结和分离作用的合一， 提高油水的分离效率。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 采用射频导纳油水界面检测仪，检测 控制油水界面，简化水腔结构，增加 了设备的有效容积。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波
16、纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 气出口设除雾器，保证 天然气的分离效果。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 斜板组 波纹板组 整 流 板 组 射频导纳仪 溢 油 挡 板 进口 气出口 水出口 油出口 布液管 分离器底部设冲砂盘管和 集砂包结构，保证可靠清 砂，防止泥砂在分离器内 的淤积，保证油水的分离 效率。 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 研制了多种控制系统 ，可以实现PLC、工 作站、联网等多种控 制方式 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 采用SolidWorks 软件，实现了设备 结构、工艺配管、 设备撬装化的三维 设计。保证产品结 构合理，操作方便 。 3、 配管设计方案 高效三相分离器的开发与应用高效三相分离器的开发与应用 SXF高效三相分离器的系列化 结构形式4：（中重质原油带加热三相分离器） 结构形式1：（轻质原油三相分离器） 结构形式2：（中重质原油三相分离器 ） 结构形式3：（轻质原油
