集输系统效率总结报告

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1、中油辽河油田分公司科技项目节能、降本新技术研究与试验油气集输系统整体优化技术研究项 目 总 结 报 告刘占广中油辽河油田分公司钻采工艺研究院二 四年十二月二十一日11 概况辽河油田位于辽宁省盘锦市。勘探开发的主要地域是辽河盆地及渤海湾北部滩海地区。油田地跨辽宁省 12 市 33 个县，勘探总面积 11.41104km2，主要开发区在盘锦、沈阳、锦州、鞍山、辽阳一带。东接沈大高速公路、北穿沈山（山海关）铁路，腹过沟海铁路。原油总资源量 48.5108t，含油面积 918.2km2，探明石油地质储量 21.1 108t，探明天然气地质储量 1784 108m3，建成 31 个油气田，原油生产能力1

2、345104t/a，天然气生产能力 8.16 108m3/a。辽河油田是一个比较复杂的油气区，原油种类繁多，有凝析油、稀油、高凝油、稠油、超稠油等。辽河油田是全国最大的稠油生产基地，稠油（50粘度 5000mPa.s左右） ，超稠油（50粘度在 81710 4mPa.s 之间）2003 年产量为 799.779104t，约占全油田总产量的 60.75%。由于稠油密度大、粘度高，给采油、集输及原油处理带来很大的困难，也决定了稠油地面工程建设的复杂性。所以地面工艺需采取相应的工艺技术，以满足集输及原油处理的要求。从以上分析可以看出，由于辽河油田分公司原油生产的特殊性，地面工程建设需根据不同的环境条

3、件、不同的原油物性，采取一系列的配套工艺技术，以满足原油生产要求。目前地面工程各系统能够满足 1500104t/a 原油的生产要求。但是由于各区块产出能力和集输处理能力的不匹配，目前需要调整、完善和改造现有的地面工程系统。主要内容如下：1）各油区由于生产能力的变化，新区块的开发造成系统能力的匹配不够合理，也需进行一定的调整、完善工作,来降低油田地面集输系统生产运行成本，盘活闲置资产。2）现有各系统装置大多建设年代较长，设备及管线老化，腐蚀比较严重，需要更新改造。3）由于原油综合含水的上升，造成污水产出能力远远超出现有污水处理能力及回用能力，污水深度处理需进一步加强，故需对污水处理装置进行必要改

4、造及增建一些污水深度处理设施，以解决污水出路问题。4）由于各生产区块原油产量和综合含水的变化，生产工艺需相应调整，以实现节能降耗。5）通过简化现有的集输流程，关、停、优化部分的计量站，降低生产运行成本。这就需要对全油田原油、天然气、污水、注水等地面工程原建规模和实际生产情2况进行系统调查、测算、分析，对国内外油气集输工艺进行调研，并根据后 5 年油田开发总体规划，提出油气集输系统整体优化方案和主要技术措施。1.1 课题背景辽河油田分公司通过 30 年的开发、建设改造和完善，已建成了 1400 万吨/年的原油生产能力。其中计量站、接转站、联合站有很大一部分是 90 年以前建站，设备严重老化，效率

5、低下，这一部分设备需要更换；油气集输站间管线及单井管线腐蚀严重，或由于原油含水的增加或生产规模发生变化，造成管线输送能力和设备处理能力不满足生产要求，这一部分管线或设备需要更换。联合站及外输首站库容量小，由于原油综合含水量逐年增加，造成原油沉降时间少，处理能力不足，且辽河油田目前生产的油品比较复杂，需分储分输，造成其库容的不足，存在这些问题的联合站及首站也需要扩容。另外，从节能的角度考虑，老化效率低下的部分设备需更换成节能设备。由于各区块产出能力和集输处理能力的不匹配，目前需要调整、完善和改造现有的地面工程系统。在改造现有的地面工程系统时，应该应用新工艺、新技术来简化现有的工艺流程，提高生产效

6、率，降低油田地面集输系统生产运行成本。牛心坨油田目前设备老化，效率低，腐蚀严重。由于原油综合含水的增加，油气集输设施效率低；由于原油物性比较复杂，造成脱水困难，需加入各种脱水药剂，使原油脱水后脱出的污水，难于处理，原有工艺流程不能够适应目前生产的需要，或原有装置老化，处理后的污水不达标，原有污水处理装置需重建或改建。为节约用水和满足环保的要求，污水需进行深度处理，供注汽锅炉使用，注水注汽不能够消耗的污水需要排放，这部分水也需要进行深度处理，因此需对油田污水处理系统进行优化改造。另外，牛心坨油田目前的原油外输、注水等系统都存在不同程度的问题，这就需要根据对该油田各系统进行效率研究，提出牛心坨油田

7、油气集输系统整体优化的主要技术措施。以达到为油田油气集输系统降低生产运行成本，优化运行状态，盘活闲置资产的目的。31.2 本项目任务研究目标：针对牛心坨油田原油集输系统所采用的集输工艺流程和实际运行情况（管网结构和腐蚀严重、设备老化、效率较低） ，分析研究该系统接转站、集中处理站内设备（泵、加热炉等）和管网的效率及能耗分布情况，找出系统效率较低、能耗较高的主要影响原因，以便为系统的调整改造提供可靠依据。主要研究内容：1、油气集输系统现状调研 国内外油田油气集输系统优化技术、措施调研。2、 牛心坨油田油气集输系统整体优化 牛心坨油田油气集输系统现状调研； 分析牛心坨油田原油集输工艺流程的结构和工

8、艺流程特点，建立系统水力分析、热力分析的数学模型及求解方法，为系统的运行模拟奠定基础； 以系统能耗最小为目标研究建立原油集输系统优化运行数学模型及求解方法； 编制原油集输系统模拟优化计算机软件。软件功能主要包括油井出油温度拟和、图形建模、系统模拟、调整改造、优化运行等功能； 提出牛心坨油田油气集输系统整体优化的主要技术措施； 牛心坨油田油气集输系统整体优化方案编制。1.3 本项目完成情况1、完成油田集输系统调研：国内外油田油气集输系统优化技术、措施调研。2、完成牛心坨油田油气集输系统整体优化方案编制：通过油气集输系统整体优化及生产参数优化，工程实施后可实现牛心坨油田油气集输系统运行效率提高 1

9、%2%。42 项目技术原理及关键2.1 项目技术原理2.1.1 测试原理本次现场测试选择的地点是牛心坨油田。共测试高二联合站一座，转油站七座，及其相应的管网。评价分析主要执行及参照的标准如下：1、SY/T 5264-1996 原油集输系统效率测试和单耗计算方法2、GB/T 3484-93企业能量平衡通则；3、GB/T 3486-93评价企业合理用热技术导则；4、SY5264输油系统动力利用率及单耗测试方法；5、GB 8174-87设备及管道保温效果的测试与评价；6、GB 3216-89离心泵、混流泵、轴流泵和漩涡泵试验方法；7、GB 12497-1995三相异步电动机经济运行；8、SY/T 6

10、421-1999设备及管道散热损失的测定；9、GB 6422-86企业能耗计量与测试导则 ；10、SY/T 6381-1998 加热炉热工测定 ；11、GB/T 3485-1998评价企业合理用电技术导则。2.1.2 能量平衡原理 对牛心坨油田原油集输系统，其能量平衡关系遵守热力学第一定律，即能量守恒原理：输入系统的能量有效利用能量各项损失能量。即：E 入 E 有效 E 损失 (2-1)式中： E 入 外界供给系统的能量之和；E 有效 系统有效利用的能量之和；E 损失 系统的各项损失能量之和。此外，系统中物料在传输与转换过程中还应遵守物料平衡方程，即输入物料应等5于输出物料及中间损失物料之和。

11、上述能量平衡方程是建立测试模型、确定测量项目、选择测点及处理数据的理论依据。2.2 技术关键2.2.1 术语解释(1) 原油集输系统原油从油井产出后，经计量、接转、脱水、稳定、外输到油库的整个工艺处理系统。(2) 原油集输系统效率被测系统各站站效与其管效乘积的加权平均值。(3) 站效介质进、出该站具有的能量的差值与该站供给介质能量比值的百分数。(4) 管效介质在各管道（外输、掺液、热水伴随、采暖、二段脱水、原油稳定）末端具有能量与介质在该管道首端具有的能量比值的百分数。(5) 站的热能利用率介质进、出该站具有的热能的差值与该站供给介质热能比值的百分数。(6) 站的电能利用率介质进、出该站具有的

12、压力能的差值与该站供给介质电能比值的百分数。(7)原油集输系统的单耗被测系统每集输 1t 液体所消耗的各种能量。(8) 外输管道单耗外输管道每输 1t 液体、距离 1km 时所消耗的各种能量。6(9) 外输管道单位散热外输管道在输送液体时管道的单位外表面积的平均散热量。(10) 加热炉效率加热炉有效供给能量与总供给能量比值的百分数。(11) 机泵系统效率油水进出泵的压能差值与机泵系统所消耗的电能比值的百分数。2.2.2 部分计算公式（1）站效计算 站效计算公式：(2-2)()/10ssabsQo式中： 介质从该站带出的能量（相对于计算参数基准） ， ；sa /kJh该站供给介质的能量， ；sb

13、 /kJh介质带入该站的能量（相对于计算参数基准） ， 。sbQ /kJh其中， （2-3）35610nsaiiGCtQ式中： 分别为各类站外输油或含水油量、采暖热水量、伴热总水量、掺液总量，iG；/th对应介质比热容， ；iC/kJgCo各类站外输出站、采暖热水、伴热热水、掺液、稳定炉出口温度， ；it Co一、二段脱水炉出口介质具有的热能， ；5Q/kJh站内各类泵出口介质具有的压力能， ；6 /7管道种类数，种。n（2-4）351214()0QGCtt（2-5） 3611/niiiip式中： 、 分别为一、二段脱水液量， ；1 /th、 分别为一、二段脱水的介质比热容， ；1C /kJg

14、C、 分别为一、二段脱水炉的出口温度， ； 2t4 o分别是各类站外输泵出口压力、掺液出口汇管压力、伴热出口汇管压力、ip二段脱水泵出口汇管压力、采暖热水泵出口汇管压力、原油稳定泵出口压力， ；MPa对应液体密度， ；i3/tm泵的种类数，种。n（2-6） 35610nsbiiQGCtQ式中： 各类站外输炉进口、采暖回水、伴热回水、油进站汇管（掺液流程） 、稳定it炉进口、外输管末端温度， ；o一二段脱水炉进口介质具有的热能， ；5Q/kJh站内各类泵进口介质具有的压力能， ；6 /管道种类数，种。n（2-7） 3511()0QGCtt式中： 、 分别为一、二段脱水炉的进口温度， 。1t3 C

15、o8（2-8） 3611(/)0niiiiQGp式中： 分别为各类站外输泵、掺液泵、伴热水泵、采暖热水泵、二段脱水泵、原ip油稳定泵的进口、外输管末端压力， ;MPa泵的种类数，种。n（2-9）ysbDWQBR 平均站效计算公式（2-10）11/nnssibisbii Q式中： 某站的站效，；si平均站效，；s某站的供给能量， ；sbiQ/kJh被测系统的站数，座。n（2) 管效计算 管效计算公式（2-11）(/)(/)10liiiiiiiiGCtpGCtp式中： 某类管道管效，。l 平均管效计算公式（2-12）1 1(/)(/)10n niiiiiiiiliGCtpGCtp 式中： 平均管效，；l被测系统的某类管道总数或总管道数。n（3）原油集输系统单耗计算 原油集输系统每集输 1t 油燃料气（油）单耗计算公式9（2-13）123()bbbM式中： 被测系统每集输 1t 油所耗燃料气（油）量， ；b 3()/mkgt、 、 分别是转油站单元、脱水站单元、原油稳定厂单元的燃料气1b23b（油）单耗量，