集输系统运行效率测算及评价

靖安联合站集输系统运行效率测算及改造分析

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摘要：油气集输是油田地面工程的主体, 油气集输和处理水平对油田的开发和建设起着十分重要的作用, 而我国现在还没有比较成熟的测试油田油气集输系统效率的有效方法和手段。论文对原油集输系统中有代表性的站场及管道进行集输系统效率测算、分析，并对导致系统效率低的环节进行改造，提高系统效率，可对整个油田集输系统效率定位及提高起到指导和参考的作用。 关键词：油气集输 系统效率 测算

前 言

长庆油田自投入开发以来生产已超过30年，部分老区块原油产量不断递减，含水量大幅度上升， 已全面进入高含水开发期，站库“大马拉小车”现象严重，油气集输系统的一部分管网、设备存在陈旧老化、能耗高、效率低、腐蚀严重等问题， 已进入更新高峰期，急需对集输系统进行优化改造，而我国现在还没有比较成熟的测试油田油气集输系统效率的有效方法和手段。对原油集输系统中有代表性的站场及管道进行集输系统效率测算、分析，并对导致系统效率低的环节进行改造，提高系统效率。

一、集输系统效率测算方法

根据《原油集输系统效率测试和单耗测算方法 SY/T5264-2006》对采油三厂具有代表性的大站点测算集输系统效率。

1.1集输系统效率计算公式：

1

1

[()/()]100%n

n

y y

sy si li i DWi

i i DWi i i i B Q

w R B Q w R ηηη===???+??+??∑∑

i B ——某站的耗气（油）量，m 3/h 或kg/h ；

sy η——原油集输系统效率，%；

li η——某站管道管效，%；

y

DWi

Q ——某燃料基低位发热量，kJ /m 3或kJ/kg ； si η——某站站效，%；

R ——电能的折算系数。

集输系统效率的计算公式中包括管道效率、接转站及联合站站场效率，只有每个环节的高效运行才能保证整个集输系统的高效运行。而管道效率一般都较高，约在78-93%之间，所以集输系统效率测算最关键的是测算大型站场的集输系统效率。

1.2联合站集输系统效率测算

1、联合站的能源效率：介质进、出联合站具有的能量的差值与该站供给介质能量的比值，用百分数表示。

（1）联合站进站介质带入热能按下式计算：

6r 6,h 6,6,6,i 1

C in cini cini cini E G C t ==

∑

g g

6,h C in E ——联合站进站介质带入热能。kJ/h;

6,cini G ——联合站进站的第i 种介质质量。kg/h ；

6,cini C ——对应介质比热容。kJ/kg ?℃；

6,cini t ——联合站进站的第i 种介质的进站温度。℃；

（2）联合站进站介质带入的压力能按下式计算：

63

6,6,6,6,1/10r C p i n C i n i C i n i C i n i i E G P ρ==∑g

g 6,Cpin E ——联合站进站介质带入的压力能。kJ/h; 6,Cini G ——联合站进站的第i 种介质质量。kg/h ； 6,Cini P ——联合站进站的第i 种介质的进站压力。MPa ；

6,Cini ρ——对应介质的密度。kg/m 3；

（3）联合站能源效率计算：

6,6,6,6,6,6,6,3600Choutj Cpoutj Chin Cpin

C Ch Ce

E E E E E N η+--=

+

6.Ce N ——联合站消耗电量。（kw ·h ）/h ； 2、联合站热能利用率计算：

6,6,6,6,100Chout Chin

Ch Ch

E E E η-=

?

3、联合站电能利用率计算：

6,6,6,6,3600Cpout Cpin

Ce Ce

E E N η-=

1.3管道系统效率测算

管效计算公式为：

()()i

''i i i ///100i

l i i i i i i G C t G P G C t P ηρρ??=++??

? '

i P ——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、原油稳定泵的进口、外输管末端压力,Mpa ；

i ρ——对应液体的密度，kg/m 3；

i P ——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、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 ；

l η——某类管道的管效，%。

二. 靖三联集输系统效率测算及改造措施

为了确定长庆油田采油三厂油气集输水平在国内外所处的位置, 选择了有代表性的站点测算集输系统效率。以采油三厂靖三联合站1个站点单元以及靖一联-靖三联外输管线1个管线单元为研究对象进行集输系统效率测算, 针对联合站站内主要耗能特点对其进行改造和改进，以提高集输系统效率，节能降耗。

2.1靖三联集输系统效率计算

靖三联合站2001年建站投用，年设计处理能力100万吨，是靖安油田第二大联合站，日处理液量4300m 3/d ，日接收靖一联来油860m 3/d ，靖四联来油900m 3/d ，郝坨梁盘五转来油460m 3/d ，处理后原油外交至靖惠首站和靖二联合站，站内主要分为锅炉岗、污水岗、计量岗。

锅炉岗共有蒸汽锅炉四台，其中两台四吨锅炉，主要负责靖三联轻烃厂生产用汽，两台六吨锅炉，主要负责靖三联站内和靖惠首站生产生活用汽。四台锅炉平均日耗水量238m 3/d （冬季日均用水280m 3/d ，夏季日均用水196m 3/d ）,日均消耗天然气量约19500m 3/d （冬季日均用气11000m 3/d ，夏季日均用气9000m 3/d ），日均用电量11200（kw ·h ）。污水岗主要担负着全站污水处理及污水回注，共带16口污水回注井，一口回灌井，3台3175Pa-B3回注泵、平均日注水量为1100 m 3/d 。

计量岗日处理原油约4300m 3/d,主要负责作业区及靖一联、靖四联来油、盘五转来油的原油处理及外交任务。

靖三联集输系统效率计算：

表1 靖三联集输系统效率计算所需参数

表2 靖三联能源消耗及外输、注水量

名称单位数量

燃气量m3/h416.7

用电量kw?h/h466.7

外输量m3/h179.2

注水m3/h45.9

表3靖三联集输系统效率

集输系统效率电能利用率热能利用率

33.90%30.30%44.50%

表4 靖三联系统效率与国内联合站效率对比表

经计算，靖三联集输系统效率为33.9%，电能利用率为30.3%，热能利用率为44.5%，经查阅文献，国内联合站的集输系统效率在60-70%的居多，所以靖三联集输系统效率急需提高。2.2靖三联集输系统效率低的原因分析

靖三联合站2001年建站投用，站内流程多次改造，站内工艺流程设计繁琐，导致站点运行效率低：

1、设备单机效率的影响

设备本身技术落后，设备使用年限长，设备老化，设备与生产运行不匹配等。如污水岗三台3175Pa-B3柱塞泵理论排量16 m3/h，已经服役9年，因能力不够两次调参至21 m3/h，但实际排量15 m3/h左右，与实际生产不匹配。

2、锅炉蒸汽利用不充分

锅炉蒸汽乏水温度高，蒸汽使用不充分，回水全部排至污水池，污水池液位高，增加沉降罐运行压力，热效率低；导致污水温度高，液下泵易发生气蚀，不上量，泵的实际液量只有18 m3/h，而额定流量为50 m3/h，实际液量只达到额定流量的36%，泵的效率较低。

3、上游油井措施的影响

井下作业如油水井措施压裂、酸化、化学堵水等因素的影响，导致产出的原油乳化液越来越稳定，形成老乳化油，处理难度大，花费成本高。每次外输需要处理液量约1000m3才能正常启输，原油外输处理时间达10小时之久，导致集输系统效率低。

4、现场操作水平的影响

巡检周期长，生产数据不能及时掌握，人工调节滞后，岗位员工的技术水平低，业务能力不强，不能正确调节等。

2.3提高集输系统效率的改造措施

1、对技术落后的设备进行更新，未更新前加强维护保养，保证在能耗较低的情况下正常运行；对站内设备根据实际参数合理调参，使其高效运行。

2、供热系统锅炉乏水回收再利用

存在问题：

（1）锅炉岗给轻烃厂供汽由于使用不彻底，蒸汽回水汽化严重，导致进冷凝罐的回水压力高，排至污水池，污水池液下泵易产生气蚀，泵不上量，污水池一直高液位运行。

（2）冷凝罐内乏水全部排放至污水处理系统，增加了污水系统的负荷。

改造措施：

在靖三联实施锅炉乏水回收再利用工程。将靖三联储罐区、靖惠首站、轻烃厂蒸汽回水再

利用，蒸汽回水先进靖三联产进、外输换热器降温后回冷凝罐，进罐之前加玻璃看窗和取样口，合格水质进软水罐直接给锅炉补水，不合格排至污水池。并在冷凝罐内添加两组盘管，为进软水罐的合格水进行预加温，同时为站内热水循环补水。

3、在靖三联新增2具日处理能力为1200 m3/d的三相分离器，加强油气水的分离，避免老乳化油的形成。

存在问题：

（1）靖三联合站原油处理系统在运行过程中1、4#5000m3沉降罐交替使用，但是因受到上游井下措施，如酸化、压裂、化学堵水、等因素的影响，每年均有数次在5000m3沉降罐内形成了老乳化油，影响正常运行，导致靖三联合站集输系统运行效率低，费用高。

（2）靖三联日处理液量为4300 m3左右，包括净化油2300 m3，毛油2000 m3，净化油和毛油在盘一转混合后输送至靖三联，造成净化油二次乳化问题，大大增加了靖三联的运行压力（沉降罐经常出现乳化层异常情况），既增加了日常工作量又浪费了能源，因此须将靖三联净化油、毛油来液分开处理。

改造措施：

（1）在靖三联增加2具日处理能力为1200 m3/d的三相分离器。

（2）新建盘古梁油田三叠系来油产进调控阀组，实现净化油、毛油分输至靖三联净化油罐及沉降罐。

4、计量外输系统外输泵优化运行

存在问题：

2009年靖一联、靖四联均向靖三联合站交接净化油，导致三联净化罐一直高库存运行，站点运行效率不高。

改造措施：

新建1具靖三联越站调控阀组及相关流程，以满足不同需求下的生产运行。

5.现代化的生产对技术员和工人有了更高的要求，要求技术员不仅要掌握自己的专业知识，还要掌握许多和生产有关的设备、电气、自动化方面的知识，全面掌握生产中的每个环节，根据实际生产的工艺参数调节生产；工人也要加强学习岗位知识，尤其是主要设备岗，要掌握设备原理和维护知识。

三、管道效率的计算

以靖一联-靖三联外输管线φ159×6为例计算管道效率：

表5靖一联-靖三联外输管线运行参数

靖一联出站参数59℃36m3/h0.5MPa

靖三联进站参数42℃36m3/h0.16MPa

经计算，靖一联至靖三联外输管线管道效率为71%，稍低于多篇文献中的80-93%。分析其原因：管道效率低的主要原因是在目前流量（1104 m3/d）下，管线能力偏大，没有充分利用，该管线为φ159×6，经济输油能力为1400-2600 m3/d；

从整个采油三厂的管线分析，我厂管线插接较多，管道效率总体稍低，今后建设管线时应该统筹规划，合理选取管线型号；既要考虑降低投资，又要考虑满足实际生产情况，尽量少使用插接方式，以减少输油“互顶”造成压力损失，降低能耗，提高管道效率。

四、结论

通过对靖三联、靖二联两个联合站以及靖一联-靖三联外输管线集输系统效率的测算，得出结论：

1、采油三厂的站场效率以及管道效率的计算表明，采油三厂的集输系统效率在国内处于较低水平。

2、计算集输系统效率，有助于我们全方位的认识采油三厂的油气集输系统水平以及能源利用状况，制定合理的改造节能计划。

3、靖三联老乳化油处理难度大，建议对老乳化油的处理方法进行研究。

4、计算中所用到的耗电量为电表读数，不是能耗测试值，存在误差；另外，油的比热、天然气热值等一些参数并非用国标方法测得，存在误差。