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油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能潛力分析

文檔作者：成慶林。孟令德。袁永惠文檔來源：大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室		點擊數：	更新時間： 2024年06月15日
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上一篇：油田單管集油工藝設計的節(jié)能研究

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2010年第l期(總第145期) 應用能源技術
油氣集輸系統(tǒng)的節(jié)能潛力分析
成慶林。孟令德。袁永惠
(大慶石油學院提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江大慶163318)
摘要：在大慶油田某脫水站集輸系統(tǒng)能耗評價與能損分布規(guī)律前期研究的基礎上，對該
系統(tǒng)進行節(jié)能潛力預測分析。從評價加熱爐、機泵、管道等系統(tǒng)基本耗能單元的用能狀況入手，
分析影響各單元能損大小的主要因素，提出提高用能水平的節(jié)能技改措施，并預測其節(jié)能潛力，
然后通過加和得到各子系統(tǒng)乃至集輸總系統(tǒng)的節(jié)能潛力，從而可為下一步節(jié)能改造方案的技術
經濟分析提供依據。
關鍵詞：油氣集輸系統(tǒng)；節(jié)能技改措施；節(jié)能潛力
中圖分類號：，IE89 文獻標識碼：A 文章編號：1009—3230(20lO)Ol一0001—05
The Study of Energy Conservation Potentiality for
Oil·—-gas Gathering and Transferring System
CHENG Qing—lin，MENG Ling—de，YUAN Yong—hui
(Key Lab of Ministry of Education for Enhancing the Oil and Gas Recovery
Ratio，Daqing Petroleum Institute，Daqi嗚1633 18，Heilongiiang)
Abstract：On the basis of previous study about the energy consumption evaluation and energy loss
distribution law for the gathering and transferring system of one dehydrating station in Daqing oilfield，the
prediction analysis of energy conservation is done with the system in this paper．To start with the energy
utilization evaluation for the basic unit energy consumption cell such鵝heating furnace，pump，pipeline
and 80 Oil，the main factor of affecting the energy consumption of each unit is mla捌．Then the
technology measure to enhance energy level is advanced and its energy saving potentiality is predicted．In
the end the energy conservation potentiality for each subsystem a8 well as the total gathering and
transportation system is obtained，which can provide the basis for technical and economic analysis for the
next step of energy—saving revamp project．
Key words：Oil and gas gathering and transferring system；Technology measure energy conservation；En—
ergy conservati眥potentiality
O前言
油氣集輸系統(tǒng)是將油井采出液匯集、處理和
輸送的整個工藝處理系統(tǒng)，消耗著大量的電能、熱
收稿日期：2009—11—11 修訂稿日期：2009—11—30
基金項目：黑龍江省自然科學基金項目(E2007一06)；黑龍
江省高?？萍紕?chuàng)新團隊建設計劃資助(2009曲08)
作者簡介：成慶林(1972一)。女，黑龍江大慶人，副教授。
博士。
能，對系統(tǒng)進行節(jié)能測試和監(jiān)測，在評價用能狀
況、研究能損分布規(guī)律的基礎上，針對用能薄弱環(huán)
節(jié)提出節(jié)能技改措施，進行節(jié)能潛力分析，是油田
地面節(jié)能工作的重要環(huán)節(jié)之一[1]。文獻[2]依據
能量守衡與轉換的基本定律，給出油氣集輸系統(tǒng)
站、管道兩類基本研究體系的能耗評價指標，并以
其為基礎平均加權得到系統(tǒng)的能耗評價指標，包
萬方數據
2 應用能源技術2010年第1期(總第145期)
括效率、平均管線能損率及單耗等，同時選擇熱損
率和壓損率作為集輸系統(tǒng)各部分的能損分析指
標，可從縱向和橫向兩個層面對系統(tǒng)做完整的用
能評價和分析。以大慶油田某脫水站為核心，加
上其所轄的轉油站、計量間的油井為應用研究對
象，對該原油集輸系統(tǒng)開展了能量平衡測試，利用
測試數據進行用能基本單元及系統(tǒng)效率和能耗的
計算，并深入分析各段管網、轉油站及脫水站等子
系統(tǒng)的能損構成，找到了它們的用能薄弱環(huán)節(jié)[3】。
以此為基礎，由提高該集輸系統(tǒng)基本單元的用能
水平人手，提出節(jié)能技改措施，并預測其節(jié)能潛
力，從而通過加和得到各子系統(tǒng)乃至集輸總系統(tǒng)
的節(jié)能潛力，可為進一步節(jié)能技改方案的經濟分
析提供依據。
1 主要用能設備能耗評價及分析
對油氣集輸系統(tǒng)能損分布規(guī)律的研究表明，
系統(tǒng)的主要耗能設備包括加熱爐和機泵[3】。
1)JJⅡ熱爐
利用能量平衡測試計算數據，按照有關行業(yè)
標準對加熱爐的節(jié)能監(jiān)測評價結果如表l所示。
表1 加熱爐節(jié)能監(jiān)測評價結果
排煙溫度(℃) 空氣系數加熱爐效率(％)
站名爐號
監(jiān)測結果(℃) 合格指標(qC) 判定結果監(jiān)測結果合格指標判定結果監(jiān)測結果(％) 合格指標(％) 判定結果
1’加熱爐154．00 。<200 合格1．78 ≤1．8 合格78．75 ≥80 不合格
2’加熱爐84．00 ≤200 合格1．52 ≤1．8 合格77．06 382 不合格
1。轉油站
3。加熱爐131．00 。<200 合格1．84 ≤1．8 不合格76．40 382 不合格
采暖爐1lO．00 ，<250 合格1．83 42．0 合格85．17 370 合格
3’加熱爐173．00 。<200 合格1．79 ≤1．8 合格83．42 ≥∞ 合格
2’轉油站
采暖爐124．00 。<300 合格1．58 ≤2．2 合格87．22 362 合格
脫水站1。加熱爐261．00 ，<200 不合格1．78 ≤1．8 合格77．67 ≥82 不合格
對表1結果分析如下：
(1)按照行業(yè)標準SY／T6275／．,(油田生產系統(tǒng)節(jié)
能監(jiān)測規(guī)范》的指標要求，1。站的1。、2’和3。及
脫水站的l。加熱爐熱效率均不合格，主要原因是
這幾臺爐子負荷率較低，造成較大的能源浪費。
(2)l。站的4臺及2。站的2臺加熱爐排煙溫
度均小于規(guī)定值，此項指標合格，但脫水站的1’
加熱爐排煙溫度高達261 oC，嚴重超標，致使排煙
熱損失過高，應該在保證露點溫度以上的前提下，
通過除垢等強化換熱措施減小該部分的熱損失。
(3)1。站的1。、2。和34加熱爐散熱損失普遍
偏高，是由于加熱爐的工作負荷低，導致散熱損失
的比例大，可通過提高加熱爐工作負荷和加強保
溫降低散熱損失。
(4)7臺加熱爐中，只有1’站的3。加熱爐的
空氣系數略有超標(要求≤1．8)，說明該區(qū)塊爐子
的供風量基本比較合理。
2)機泵
機泵效率計算結果及節(jié)能監(jiān)測結果如表2
所示。
裹2 機泵節(jié)能監(jiān)測結果
功率因數機組效率(％) 節(jié)流損失率(％)
站名泵號
監(jiān)測結果合格指標判定結果監(jiān)測結果(％) 合格指標(％) 判定結果監(jiān)測結果(％) 合格指標(％) 判定結果
2’熱洗泵O．8cr7 30．82 不合格46．48 342 合格3．08 ≤16 合格
4。摻水泵O．＆62 30．85 合格62．54 ≥54 合格0．00 ≤16 合格
1’轉油站1。摻水泵O．908 90．85 合格45．26 ≥54 不合格0．00 ≤16 合格
1’外輸泵0．6c15 90．86 不合格56．25 ≥62 不合格O．00 ≤10 合格
3。外輸泵O．840 90．86 不合格43．61 ≥59 不合格3．53 ≤lO 合格
1。外輸泵O．878 90．87 合格36．19 ≥“ 不合格16．67 ≤lO 不合格
2。轉油站1。摻水泵O．884 90．85 合格48．43 356 不合格1．67 ≤16 合格
3。摻水泵O．887 ≥O．85 合格54．0r7 ≥56 不合格6．25 ≤16 合格
萬方數據
2010年第l期(總第145期) 應用能源技術3
功率因數機組效率(％) 節(jié)流損失率(％)
站名泵號
監(jiān)測結果合格指標判定結果監(jiān)測結果(％) 合格指標(％) 判定結果監(jiān)測結果(％) 合格指標(％) 判定結果
摻水泵0．89l ≥0．87 合格41．60 ≥64 不合格14．87 ≤10 合格
4’污水泵O．885 90．87 合格52．73 ≥67 不合格7．56 ≤10 合格
1’污水泵0．6牾≥0．87 不合格52．55 ≥67 不合格40．91 ≤lO 不合格
脫水站
2’供油泵O．977 ≥O．87 合格38．53 ≥64 不合格27．32 ≤10 不合格
4。外輸泵O．S24 ≥0．97 不合格42．85 964 不合格22．08 ≤10 不合格
3’送水泵O．＆40 ≥0．87 不合格53．75 W67 不合格0．00 ≤10 合格
對表2結果分析如下：
(1)從功率因數看，所測試的14臺機泵中的8
臺達到行業(yè)標準sY／a'6275((油田生產系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)
測規(guī)范》的指標要求，有三臺基本合格，l。轉油站
l’外輸泵、脫水站1。污水泵則相差較多，尤其是
脫水站4。外輸泵，比合格值低了39．7％。
(2)從機組效率看，只有I。轉油站2。熱洗泵
和4。摻水泵達到規(guī)定值，其余均不合格，特別是
2’轉油站l’外輸泵和脫水站2’供油泵，機組效
率均不到40％，比規(guī)定值低了20多個百分點。
(3)從節(jié)流損失率看，14臺中有4臺未達標，
說明節(jié)流損失較小，管網效率較高。
(4)綜上所述，所測的機泵大部分沒在經濟運
行狀態(tài)，主要原因是泵效不達標，但因只測試了一
個工況點，也不能認為測試結果能完全代表其能
效狀態(tài)。我們認為機組效率比規(guī)定值小15％以
下的機泵，屬于基本合格。對那些效率與規(guī)定值
相差超過20％的，則需要進行調整改造。
2 管網子系統(tǒng)節(jié)能潛力分析
以能損率，即介質進出管道消耗的能量與進
入管道能量的比值百分率，來評價管道的能耗水
平。該集輸系統(tǒng)管道平均能損率為11．8l％，井
121到計量間管道的平均能損率為8．39％，計量間
到轉油站管道平均能損率為8．50％，轉油站到脫
水站管道平均能損率為14．84％。為深入分析管
線能耗的機制，提出切實可行的節(jié)能技改措施，文
獻[4]運用管道熱力水力計算方法，對井口一計量
站一轉油站一脫水站進行了數值計算。結果表
明，管道的實際溫降普遍高于理論計算溫降，有些
還相差很糞，比如1—9’計量間到轉油站的管線、
1·轉油站(聚驅)到脫水站的管線，兩者的相差分
別高達3．6。C和9．18℃，說明這兩條管道實際運
行的效果要比設計時差很多，原因是施工埋深洗
達到設計值，有些地方的保溫層遭到破壞，使得管
線熱損失增大，能損增高。對于采用瀝青保溫的
管道應改為聚氨酯泡沫黃夾克保溫；對于某些裸
露、過溝的地方加強保溫，對埋深較淺的管道可以
采用填埋浮土的方法改善管道埋深狀況。改造后
以平均能損率降到10％計，每年可節(jié)能5．58×
106哪，折合天然氣1．30×105矗(每年按照360天
計算)。
3 轉油站及脫水站子系統(tǒng)節(jié)能潛力
分析
1)加熱爐
轉油站及脫水站子系統(tǒng)中熱耗所占比例較
大，因此對加熱爐的節(jié)能改造是關鍵，為提高加熱
爐效率，提出以下方案：
(1)l’站的1’、2。和3。加熱爐效率未達標的
主要原因是負荷率過低，只有20．35％一30．84％，
使得介質流速過低，對流散熱系數增大，散熱損失
增加，達到12．9r7％～19．66％，最終導致效率不高。
建議在考慮產量動態(tài)變化的前提下，通過合并或調
換的方式，提高爐子負荷，盡量達到70％以上，完成
經濟運行。同時采用高效保溫結構，使爐體外表面
溫度低于50℃，散熱損失降到5％以下；
(2)2’站3。加熱爐效率基本達標，但其排煙
熱損失達到10．98％，仍有節(jié)能潛力，在滿足防腐
的前提下，將排煙溫度降到160℃以下，排煙損失
可降到8％左右。
(3)脫水站l。加熱爐外輸爐排煙溫度高達
261℃，嚴重超標，致使排煙熱損失達到16．59％，
應該在保證露點溫度以上的前提下，通過除垢等
萬方數據
4 應用能源技術2010年第1期(總第145期)
強化換熱措施，將排煙溫度降到1800C以下，排煙
熱損失降到8％左右，效率達到85％以上。
經上述改造后，使加熱爐效率提高到經濟運
行所要求的下限(85％)以上。具體計算結果如表
3所示。1。轉油站加熱爐進行節(jié)能改造后，年節(jié)
省天然氣0．83×105甜(每年按210天計算)。2。
轉油站加熱爐進行節(jié)能改造后，年節(jié)省天然氣
1．65×101m3(每年按210天計算)。脫水站加熱
爐經過改造后，年節(jié)省天然氣1．53×10so，年節(jié)
省能量6．60×106MJ(每年按照360天計算)。
2)機泵
(1)2’轉油站1。輸油泵的機組效率只有
36．19％，與規(guī)定值相差27．8l％，效率低的原因運
行時間已近二十年，泵內部老化所致，建議維修或
更換。
(2)脫水站電耗所占比例最大，其中2’摻水
泵、4。外輸泵由于運行時間過長造成泵效低，建
議維修或更換；2。供油泵則因實際排量遠低于額
定排量，造成泵效較低，建議換泵。
表4為換泵改造后計算結果。由表4可見，
2’轉油站通過維修或換泵后耗電量降低了
18．97kW·h／h，年節(jié)省電量1．64×l∥kW·h(每年
按照360天計算)；脫水站通過換泵改造后耗電量
共降低了76．12kW·h／h，年節(jié)省電量6．58×10skW·h
(每年按照360天計算)。
裹3 加熱爐改造前后對比裹
改造前改造后
名稱
熱效率(％) 能損(Rl／h) 熱負荷(MW) 熱效率(％) 能損(MJ，h) 節(jié)約能量(m／h) 節(jié)省耗氣量(ng／y)
1’加熱爐78．75 599．26 O．62 85 391．88 207．37
1’站2’加熱爐83．42 S45．19 0．5l 85 323．17 Z挖．02 0．83x 10s
3。加熱爐76．40 649．28 O．58 85 370．90 278．38
2。站3。加熱爐66．96 1257．92 1．76 85 1116．69 141．22 1．65×104
脫水站1。加熱爐77．67 1980．06 1．91 85 1215．66 764．4 1．53X 105
裹4 換泵改造計算結果表
站名機泵名稱泵型號改造措施節(jié)省電量(kW·h／h)
2。轉油站1’輸油泵200D43A*3 維修或更換為200D43A*3型泵18．97
2。摻水泵200D43A*3 維修或更換為200D43A*3型泵33．34
脫水站4。外輸泵200D43A*6 維修或更換為2．00D43A*2型泵25．25
2。供油泵8SH一9 更換為6SH一6A型泵17．53
3)轉油站
根據以上改造結果，對轉油站節(jié)能改造結果
進行了預測，預測結果見表5。
由表5可見，經過節(jié)能改造后，1’轉油站站
效可以達到58．23％，比改造前提高4．Ol％；熱能
利用率達到58．69％，比改造前提高4．33％；年節(jié)
省天然氣0．83×10；so(每年按210天計算)。2’
轉油站站效可以達到54．78％，比改造前提高
1．2％；熱能利用率達到55．86％，比改造前提高
O．89％；電能利用率達到43．55％，年節(jié)省電量
1．64×105kW·h，年節(jié)省天然氣1．65×lO'矗。
衷5 轉油站節(jié)能潛力預測表
改造前改造后
計算結果單位
1。轉油站2。轉油站l。轉油站2’轉油站
站耗燃料氣量m3，h 217 189 20l 186
站耗電量k1Ⅳ·h／h 183 233 183 214
站效％ 54．22 53．58 58．23 54．78
萬方數據
2010年第1期(總第145期) 應用能源技術5
改造前改造后
計算結果單位
1’轉油站2。轉油站1’轉油站2。轉油站
電能利用率％ 39．80 40．00 39．80 43．55
熱能利用率％ ．54．36 54．97 58．69 55．86
矗，t(油) 10．85 10．92 10．05 10．74
單耗氣
疊，t(液) O．89 O．96 O．8l O．95
(kW·h)／t(油) 9．15 13．46 9．15 12．36
單耗電
(kW·h)／t(液) 0．74 1．19 0．74 1．09
kg(標煤)／t(油) 19．64 21．48 18，46 ∞．78
綜合能耗
kg(標煤)，t(液) 1．59 1．89 1．49 1．83
4)脫水站
根據以上改造結果，對脫水站節(jié)能改造效果
進行了預測。預測結果見表6。
由表6，經過節(jié)能改造后，脫水站站效可以達
到61．09％，比改造前提高6．59％；熱能利用率達
到64．93％，比改造前提高6．49％；電能利用率達
到45．26％，比改造前提高6．3％，年節(jié)省電量
6．58 x lOSkW·h，年節(jié)省天然氣1．53 x 105m3(每年
按照360天計算)。
衰6 脫水站節(jié)能潛力預測表
4集輸總系統(tǒng)節(jié)能潛力分析
根據以上預測結果，對以脫水站為核心的集
輸總系統(tǒng)節(jié)能潛力進行了預測，預測結果見表7。
表7 脫水站集輸總系統(tǒng)節(jié)能潛力預測表
由表9可見，脫水站集輸總系統(tǒng)經過節(jié)能改造
后，平均站效為58．吆％，提高了3．91％；平均管線
能損率為10％，降低了1．81％；熱能利用率為
59．57％，提高了3．76％；電能利用率為43．69％，提
高了4．32％；年節(jié)省電量8．22x 105kW·h，年節(jié)省天
然氣3．83×1療m3。
5 結束語
與能耗評價與能損規(guī)律分布的研究順序相
反，油氣集輸系統(tǒng)節(jié)能潛力分析應遵循從局部到
整體的過程，即從加熱爐、機泵、管道等基本用能
單元入手。再到管網、轉油站、脫水站等子系統(tǒng)，最
后是油氣集輸總系統(tǒng)。針對大慶油田某脫水站集
輸系統(tǒng)所提出的節(jié)能技改措施，預計每年可節(jié)省
電量8．22×l護kW·h，節(jié)省天然氣3，83×105岔，
有一定的節(jié)能潛力。但為了全面判斷該節(jié)能技改
方案的可行性，還應對其做進一步的技術經濟分
析，同時對技術的成熟性、先進性、運行中安全性、
可靠性加以綜合考慮。
參考文獻
【1]靳辛，成慶林，師祥洪．用能系統(tǒng)節(jié)能分析方法[M】．
北京：石油工業(yè)出版社，2008：164．
[2]李雪峰．油氣集輸系統(tǒng)的能耗評價與能損分析[J]．
應用能源技術，2009(6)．
[3]成慶林，余濤，袁永惠．油氣集輸系統(tǒng)的能損分布規(guī)
律研究[J]．華北電力大學學報，2009．
[4]袁永惠．油氣集輸能量系統(tǒng)的熱力學評價與分析
[D]，大慶：大慶石油學院，2009：46—50．

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