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1、油气集输系统节能降耗技术,中国石油大学（华东）储运工程系 李玉星 2008年7月30日,目录,矿场油气集输系统概述 油田生产对集输系统的要求 油气集输流程设计的总趋势 地面油气处理技术的回顾 地面工程系统的技术发展趋势 与国外的差距 油气集输系统性能评价指标 油气集输系统性能评价方法 耗能设备评价的方法 节能降耗新技术 集输系统节能模式与配套技术,矿场油气集输系统概述,1、油田生产对集输系统的要求,1）.满足油田开发和开采的要求 采输协调集输工作者应根据油田开发设计和采油工艺确定集输系统的规模、工艺流程和总体布局使油田开发、开采和集输系统互相协调、生产平稳，促进油田的开发和开采。不同的油田根据
2、特点选择不同的开采模式。,1、油田生产对集输系统的要求,2）.集输系统能够反映油田开发和开采的动态 油气在地层内运动的情况只能通过集输系统管网和设备测量所得的参数来反映。油田开发和开采的变化，反映到地面集输系统中就是：油、气、水产量、出砂量、气油比、温度、压力等参数的变化。选集油流程应有较强的适应能力和进行调整的灵活性,1、油田生产对集输系统的要求,3）.节约能源、防止污染、保护环境a.充分利用自喷井、抽油井的能量，减少转油环节，在有条件的油田提高第一级的分离压力，减少动力消耗；b.流程密闭，降低损耗；c.充分收集和利用油气资源，生产稳定原油、干气、液化石油气、天然汽油等产品，减少油田生产的自
3、耗气量；d.采用先进高效的处理设备和节能技术，如高效分水设备、高效泵等。e. 集输系统应该具有消除三废污染、保护环境的工程措施。,1、油田生产对集输系统的要求,4）.集输系统应安全可靠，并有一定的灵活性 一方面，设备应尽可能简单、安全可靠、不需要经常性的维修; 另一方面，一旦发生异常情况，要有一定的调整能力和较强的适应性。,5）贯彻“少投入，多产出”提高经济效益的原则。 油田油气集输工程设计应与油藏工程、钻井工程、采油工程紧密结合，统筹考虑。根据油田分阶段开发的具体要求，全面规划、分期实施，做到地上、地下相结合，统一论证优化，保证油田开发建设取得好的整体经济效益。,1、油田生产对集输系统的要求
4、,6）.与辅助系统协调一致集输系统还有一些配套的辅助系统，如供排水、供电、供热、道路、通讯等，一起构成油田地面总系统，互相联系、互相制约，应该统筹规划、协调一致，使油田地面系统总体最优。海上油气田生产辅助设施有别于陆上油田，考虑到海上设施远离陆地，海上运输的困难，需要设置相应生产辅助系统。,2、油气集输流程设计的总趋势,集输流程根据油田的特点和油品的性质，采取了不同的集油流程。为了达到高效节能的目的，向以下方面发展： 简化井口设备与工艺 简化计量站 尽量采用二级布站 流程密闭 完善联合站、减少占地、方便管理 提高自动化水平与管理水平,3、地面油气集输技术的回顾,近50 年来，我国油气田开发中的
5、地面技术有了长足的进步取得了很大的发展，有些获得了重大的突破，形成了具有代表性的开发模式。 整装大油田：集油系统尽量采用计量站集油流程、一级半或二级布站，简化井场设施，增强集中处理站的功能。 复杂断块和分散小油田：一般采用边勘探、边生产、滚动开发建设方式。由于断块油田的总产量较低，所以断块油田一般采用多功能油气处理设备。 稠油超稠油油田：热力开采、加热、掺水、掺稀输送 低渗透油田：一些分散的低渗透油田上不建任何固定的油气集输设施，而利用车载捞油装置完成油井的采油、拉油，比较整装的低渗透油田(安塞、靖安) 。,3、地面油气集输技术的回顾,沙漠油田：集输半径大，采油混输流程，集中处理 滩海油田（o
6、ffshore）：海油陆采、人工岛、半海半陆 海上油田：全海式开采 气田：气藏压力一般较高 、水合物 、酸气，低温集气、高压集气等。,3、地面油气集输技术的回顾,每一时期的重大发展都伴随着新工艺新技术的突破和应用 地面集输中的系统优化与区域性系统优化技术推广应用 工艺计算的准确性提高 先进工艺计算软件的应用：PIPEPHASE、HYSYS、PIPEFLOW、OLGA等以及国产化的软件。 优化方法在管径选择、集输方案优化、加密井等方面大大规模应用,3、地面油气集输技术的回顾,油气处理中分离设备的高效化改进和多样化 高效两相、三相分离器 多功能高效合一分离设备 旋流分离式紧凑式分离设备：油水预分、
7、污水处理、固液分离、气液分离、天然气脱水等 仰角式分离器 旋转分离透平分离器 基于电场、磁场、超声波方式的油水处理技术,3、地面油气集输技术的回顾,集输与处理中高效药剂的开发与应用 稠油集输中的乳化剂以及降粘剂 油水分离中的高效破乳剂 污水处理的絮凝剂 高效优质多功能处理剂的研制复配及筛选 药剂的效果越来越好，用量越来越少，费用逐渐降低,3、地面油气集输技术的回顾,油田地面生产的环保与废弃物处理技术 油田污水处理技术：回注水的达标与回注 污泥净化技术 污泥清洗和回收利用 污泥的微生物处理 污泥的焚烧 污泥的分馏裂解回收 排放天然气的回收技术： 压缩天然气技术 吸附天然气技术 液化天然气技术,3
8、、地面油气集输技术的回顾,多相混输技术的发展与应用 混输工艺计算 多相增压设备的应用 多相混输计量技术 多相混输管路清管技术 段塞流特性以及立管段塞的抑制 段塞流捕集器 混输管路的腐蚀与防腐技术,3、地面油气集输技术的回顾,地面集输系统节能降耗技术的发展 五大系统效率的提高 稳油控水技术 集输系统的评价与优化技术 集输系统的模拟仿真与用能分析技术 高效加热设备的应用 高效节能电机、变频技术的应用 余热回收与利用技术 热能综合利用技术,4、地面工程系统的技术发展趋势,低成本、节能开发 原油常温集输技术 最大限度地简化油气集输工艺流程技术 较低温度的原油脱水工艺技术 简化原油处理流程的技术 天然气
9、常温集输工艺技术 开发和推广应用节省投资节能降耗具有综合效益的联合装置,4、地面工程系统的技术发展趋势,低成本开发是油气集输处理科技发展的方向和艰巨任务 系统节能降耗技术 充分利用边缘零散井和不能进系统的天然气节能增效降低成本 开发和推广应用真空加热炉、相变加热炉和其他适用于油气田生产应用的高效加热炉和高效燃烧器 大力开发、推广应用油气田规划优化软件,4、地面工程系统的技术发展趋势,老油气田地面工程改造 通过优化改造方案，充分挖掘已有系统的潜力，解决系统及区域低效运行问题，提高效率、降低运行费用 节能降耗技术研究：高含水低温集油工艺、老井网加密、高效分离设备等技术的推广应用。 面对环保的日趋重
10、要，要加强环保工作的研究力度：污水污泥处理技术的推广与利用,4、地面工程系统的技术发展趋势,全面推动天然气地面工程技术的发展和应用 发展高压天然气集输脱水等处理加工工艺技术 开发应用高酸性天然气净化技术，开发系列天然气脱硫技术 零散天然气的回收储存与运输,4、地面工程系统的技术发展趋势,特殊油田、特殊地域、特殊方式开发的油田依赖于各专项技术的发展 低渗透油田量油技术、环状集油流程、永磁电机直流电机等节电技术 高含水油田的常温集输技术、高效游离水脱出技术 稠油油田的集输、脱水与输送技术 油田集输模式的优选,4、地面工程系统的技术发展趋势,特殊油田、特殊地域、特殊方式开发的油田依赖于各专项技术的发
11、展 稠油集输、脱水技术 滩海油田沙漠油田要研究利用油气混输技术、不分离计量技术、短流程处理技术、高度自动化技术 凝析油气田要研究高压集气、循环注气技术利用、三相不分离计量技术、高效简化凝液回收技术,4、地面工程系统的技术发展趋势,加强安全生产与先进管理有关的技术研究 腐蚀与防腐技术 安全评价与完整性管理 泄漏监测与控制技术 数字化油田 先进管理与测试手段：交接计量、液位检测、含水率测试等,5 与国外技术的差距分析,同国外相比，无论从生产指标上，还是技术设备本身，都存在着很大差距 我国油气操作成本是4.15 美元/桶，而国外公司是3.0 美元/桶左右。 我国的原油生产能耗是2 349.5 MJ/
12、吨油，国内先进水平为945 MJ/吨油，国外公司是523 MJ/吨油。 国外的同样处理量的设备体积小、结果紧凑，许多设备需要国产化、引进。,5 与国外技术的差距分析,集输系统存在的问题及与国外的差距在于： 我国游离水脱出设备脱出水含油指标普遍较高；国外的游离水脱除装置在内部结构上较为完善，流程简化程度高。目前油田的许多油站是对原大罐沉降工艺进行适应性改造，随着油量、液量发生变化，某些站内流程不尽合理，存在节能的潜力。在稠油集输工艺上，掺水输送含水率一般比较高，使系统的效率降低，在集输、处理的运行参数上、流程简化上仍存在一定的优化空间。,5 与国外技术的差距分析,目前，国内外油田集输系统在高效节
13、能设备和配套工艺技术的研究方面取得重要进展，但在集输系统的整体优化，以及低温高效破乳剂、水净化剂、降粘剂的开发研制等方面存在一定的不足，特别是针对稠油集输处理的高效化学药剂的研制方面进展不大，制约了高含水原油不加热分离技术的发展。,5 与国外技术的差距分析,在输油泵应用方面，各油田采取改型换泵、调整管网等措施使输油泵效率有所提高。输油泵效平均为64.9%,典型工程为大庆油田的69.88%。东河塘油田水平与国外水平相当，泵效达71%75%。用于稠油输送的泵一般选用稠油泵、螺杆泵，也有离心泵。泵效平均值仅为53.24%，典型值为乐安油田的60.7%。国内外在输油泵效率方同差距不大，稠油泵在可靠性和
14、防震方面都有待进一步改进。,5 与国外技术的差距分析,通过分析地面工程技术现状，找出节能降耗的空间，有针对性的采取相应措施，在加大科技投入，开发应用新技术，加强管理的同时，做好科学决策，调整油田内部燃油燃气价格，才能达到降低油田的工程投资和运行成本的目的。,6 油气集输系统性能评价指标,原油处理单耗 考核指标项 ： 集输吨油耗油（气）量（kg/t）、集输吨油耗电量（kWh/t）、集输吨油药剂耗量（kg/t）、吨油处理费（元/吨）、吨液处理费（元/吨）等。 以上指标基本上反映了集输系统生产的各个环节，但各个考核指标的关联性比较大，单独考虑往往达不到管理上整体优化的目的。 采用吨油处理费（元/吨）
15、和吨液处理费作为考核指标，而集输吨油耗油量（kg/t）、集输吨油耗电量（kWh/t）、集输吨油药剂耗量（kg/t）仅仅作为考核过程中的统计值，这样有利于发挥生产单位能动性，促使其筛选高效低温破乳剂，并优化相关的生产参数，从而降低生产能耗和运行成本。,6 油气集输系统性能评价指标,燃油与药剂消耗指标之间的关联性 吨油处理燃料消耗的主要是由两方面的因素确定的，一是原油处理所需要的工艺负荷，二是加热（锅）炉的运行效率。对于特定的油品性质，原油处理所需要的工艺热负荷是药剂用量和药剂性质决定的：首先药剂的用量和性质直接影响加热系统进口被加热原油的流量和比热，其次影响被处理原油的处理温度；同样，原油的处理
16、温度也会影响破乳剂的用量和破乳效率，因此原油生产过程中，需要在保证原油处理质量的前提下，根据特定油品性质、破乳剂的高效破乳温度区间，来优化加药量和脱水温度。,6 油气集输系统性能评价指标,单耗指标的计算,6 油气集输系统性能评价指标,6 油气集输系统性能评价指标,热能利用率 进、出联合站具有的热能差值与联合站供给介质热能的比值，以百分数表示 电能利用率 介质进出联合站具有的压力能差值之和与该站供给介质电能的比值，以百分数表示。 能源效率,6 油气集输系统性能评价指标,加热（锅）炉 加热（锅）炉运行效率是影响燃料消耗量的一个重要指标，在工艺负荷一定的情况下，燃料消耗量与其成反比关系。 由于加热（锅）炉效率的测试具有暂时性，而加热（锅）炉运行的实际效率与操作过程息息相关，不同的人或者相同的人不同的时间操作同一台加热（锅）炉，其热效率差别很大，因此加热（锅）炉的测试效率并不能真实地反映加热（锅）炉的运行水平。 加热（锅）炉的高效运行关键在于管理，通过试验和理论分析，在沿用加热（锅）炉运行效率作为考核指标的同时，增加排烟温度和氧含量作为考核指标，这样便于促进加热炉的生产管理和高效运行。,
