陇东油田提高集输系统效率技术研究与应用
机采系统效率提升技术与日常管理
一、机采系统效率基础理论
（二）有杆泵影响系统效率因素分析 1. 地面因素对机采系统效率的影响
（3）皮带传动影响
工程上常用的皮带的传动效率都比较高，最高可达98%，即其传动损失仅为2%。窄V 联组带较之使用其它类型的皮带，损失最小，传动效率最高达98%，并且带轮直径和宽度 都明显减小。经现场实测，使用这种传动带比使用普通三角带平均可节电2.5%。因此， 在我国现有技术条件下，带传动部分效率的提高潜力已很小。
H
Hd
( p0
pt ) 1000 g
(H x
Hd )(
0)
当机械采油井的有效扬程小于零时，上式计算方法不适用。
式中: Hd——油井动液面深度，m； P0——油管压力，MPa； Pt——套管压力，MPa； Hx——油管吸入口深度（斜井应是垂直深度），m；
ρ0——原油密度，t/m3.
k1——配用电压互感器变比倍率，常数； Np——有功电能表耗电为lkW·h时所转的圈数，r／(kW·h)； tp ——有功电能表运转nP圈所用时间，s。
一、机采系统效率基础理论
（一）系统效率概念术语
2、抽油机井有效功率
P2
QH g
86400
3、有效扬程
式中：P2——有效功率，kW； Q ——油井产液量，m3/d； H ——有效扬程，m； ρ——油井液体密度，t/m3； g ——重力加速度，g =9.8m/s2。
提纲
一、机采系统效率基础理论 二、提高机采系统效率的方法 三、提升机采系统效率的技术配套
一、机采系统效率基础理论
（一）系统效率概念术语
1、抽油机井输入功率
P1
3600np k Np tp
集输系统节能配套工艺技术应用探讨
大港 油 田长输 管 线 从 小 大 站到 滨 海 站共 有 １０ ２ ｋ 中 间经 过 ５个 大 站 进 行加 热加 压 ． ｍ， 由于 该 系 统 建 设较 早 ，受 当时 工艺 技 术 的限制 以及 投资 等诸 多 因素 的影 响 ， 油方式 采用 开式 进罐 流 程 ． 输 即站站进 罐、 站站 加压 、 站加 热 的运行 方式 。其 节能技 术应 站 用 主要体 现在 以下 几 个方 面 ：
采、 供配 电等 四大 系统 ， 集输 系统 主要 是 电耗 和热 而 耗 集输 系统 热耗 主要 分布 在单 井井 口加热 ，计 量 站 、 转 站外 输 加热 ， 合 站 原油 脱 水 处 理 加热 、 接 联 掺 水 加热 、外输 加热 等环 节 。集输 系 统 电耗主 要分 布 在 单 井 拉油 点 （ 电加 热 ） 接 转 站 外 输 泵 ． 合 站 脱 ， 联
①应用新型加热炉 ， 提高加热效率
大港 油 田成立 四十年 来 ．随着 地 面集输 系统 的 逐 步 完善 ，加 热炉 已经应 用 各 种 加 热炉 ８０余 台 ０ 但是 ， 目前使 用 的加热 炉多 为七பைடு நூலகம்、 十年代 应 用 的水 八
以看 出 。 系 统 的节能 潜力是 巨大 的 该
２ 输 油 系统 节 能 技 术 应 用 分 析 、
① 简化 板桥 油 田单管 井 口加热 流 程 ．去除 井 口
加 热 炉
板桥 油 田经过 多 年开 采 ． 油井含 水不 断 上升 ． 绝 大 部 分 油井 含 水 达 ８ ％以上 ．油 井 产 气 量 逐 年 减 ０
施 历经 多年 的运 行 ． 老化严 重 ， 系统 更新 维 护 的工 程 量 逐年增加 ， 集输 系统能耗 呈现大 幅上升趋势 。 油 田生产 能 耗 主要 集 中在 油 气集 输 、注 水 、 机
油田集输系统的能耗分析与节能措施_
油田集输系统的能耗分析与节能措施随着石油资源会逐渐变少，更会成为关系国家安全的战略资源，因此，必须高度重视油气的集输节能措施的落实，油气生产企业加大研发攻关，不断完善油气集输系统，确保我国油田节能工作实现快速提高。
标签：油田集输系统;能耗分析;节能措施现阶段我国的油田集输系统的能源消耗还是非常大的，但是我们针对不同的情况可以应用不同的节能技术对能源消耗进行有效地降低。
一、集输系统相应能耗现状能源消耗以及油气损耗等都未能与节能要求相契合，而其能耗原因如下：首先，集输工艺未能与现代开采相适应。
现阶段开采愈加复杂，导致开采更富难度。
而部分集输系统仍以传统集输为基准，使其性能、适应性等无法与油田开采契合，再加之集输能耗不容忽视，使其能耗愈加显著。
其次，油水处理愈加困难，开采技术推动诸如新型设备等投至油田开采，在使开采得以强化的同时，油水性质则因特殊油藏而改变，使油水处理受限。
第三，就集输设备而言，其并未与现代开采相接轨。
现阶段，诸如油田开采以及设备使用等相应时限过长，使得集输管网、设备等产生腐蚀、老化，再加之检查维修未以相应标准为导向，使其集输效率未能得以强化。
第四，油田生产需油水灌以及分离器等多类设备不断运转，不论是检修时间还是备用设施等相对缺乏，导致检修愈加困难的同时，也无法就其能耗进行高效把控。
二、强化集输节能的有效措施简述1、以热泵为基础对油污水相应余热等进行回收热泵主要以循环原理为基础，确保载热工质可对余热进行吸热，同时于高温处实现热回收。
油田集输以热泵为基础，可推动低温位热向高温进行转换，使其能源利用得以高效强化。
热泵回收应以油田实际为导向，采取诸如压缩式、吸收式等多类热泵方案对相应余热实现有效回收，确保出水温度以及节能效用等得到高效提升。
2加热炉节能技术加热炉的作用范围比较广，通过其作用可以实现油井常见的掺水、热洗、脱水、采暖伴热等环节综合为一体，是一种效能非常的机械设备。
虽然可以通过加热炉提高油气生产中的工作效率减少能源的消耗，但是不同的加热炉产生的效果是不一样的，因此，在加热炉的选择上必须严格按照油气生产企业的实际情况通盘进行考虑，从而选择质量合格、处理效率最高的加热炉，倘若选择的加热炉不合格或者效率不高，那么在實际的生产中，对节能降耗的促进作用是相当有限的，很难达到理想的效果。
油田油气集输系统的节能降耗技术探析
程并 进行 优化 ，提 高 系统 的额 效率 ；利 用 自动 补偿技 术 降低 油气 集输
系统 开发 过程 中的消 耗 ，便于 提高 电力能效 的综 合 利用 率 ，节 能 的效
果十 分明显 。 析
１ ． 国 内外油气 集输 系统概 况
成 油气 集输 系统 耗 能过 多 的主要 原 因 。近 几 年来 ，国 内从 新采 取 一种
存在 的 问题有 油水 处 理耗 能高 、损 耗 高和计 量 混乱等 。新 问题 的 出现 阻碍 了 油水处 理 的进 行 ，加上 设施 状况 差 ，急需 加大 力度 改造 ；尤 油 气 损耗 高主要 是在 油 气开 发的 过程 中挥 发 耗能 高 ，急 需加 大密 闭运 行
的推 广和应 用技术 等 。
３ ． 运 用 油水 泵变 频技 术 来提 高机 泵 的运 行效 率 ，可 以节约 在 油气
集输 系统 开发 过 程 中浪费 的能 耗 ；利 用先进 的科 学技 术 改造传 统 的流
理 设计 出新 的分 离器 或 者在 原有 的分 离器 上进 行 改造 ，从 而提 高工 作
化 液 ，流动 的 阻力 下降 ，液 含水 增加 ，产 液温 度 不断 上升 直至 接 近原
油凝 点 ，可直接 输送 ，不需要 加热 。 ２ ． 设 置节能技 术
２ ． 油 气 集输 系统 是 开 发 油 田的 核 心 骨 干 ，还 是 重 要 的 安 全 防 护
系 统
油气 集输 系统 非常 复 杂 ， 目前 最主 要 的是热 力 、动 力及 分 离设 备 的效 率 。热 力设 备 其实 就是 加热 炉 ，主要 用来 供 能 。根据 热 力学 第一 定律 对 其进 行平 衡 角度 分析 ，找 出影 响 因素 ，加 以完 善 ，提 高热 力设
油气田集输站场工控系统国产化替代应用研究与实践
881 研究背景与意义国产化和信息技术应用创新（以下简称“信创”）的提出，无论是从国家领导层面的指导思想、还是到具体的方针政策都有“据”可依。
2022年9月，国资委内部指导信创的79号文件要求所有“央企+国企+地方国企”应在2027年全面落实国产化替代，涉及生产制造与研发系统原则上宜“能替就替”。
各地政府、国企和央企纷纷响应国家号召，促进国产化工作在本地落地生根，带动信息化和工业化进行转型。
现阶段，国产处理器工作站、国产操作系统与数据采集与监视控制系统（SCADA）软件等产品及体系正蓬勃发展，基本实现了工控系统上位机、下位机国产软硬件产品从“可用”到“好用”及“易用”的跨步发展[1]。
工控系统是油气田安全生产的关键系统，为避免异常情况下，“卡脖子”等技术封锁的因素影响安全可控生产，因此有必要加快推进国产化替代工作，并指导后续建设与改造。
2 油气田集输站场工控系统现状分析2.1 基础情况油气田集输站场工控系统分为上位机与下位机系统，主要包括：基本过程控制系统 BPCS （RTU/PLC/DCS）、安全仪表系统（SIS） 、工作站、服务器、操作系统软件、SCADA系统软件及相关辅助设备等见图1。
油气田集输站场工控系统作为数字化气田的自动化生产基础系统，确保了工业基础设施自动化运行、生产数据与操作高质量管控[2]，有效支撑了公司“单井无人值守、大中型站场少人值守、气田分区联锁控制和远程支持协作”的生产管控新模式。
通过现场调研、座谈交流与查阅资料，深入掌握各单位在集输站场工控系统方面开展的工作，整理形成制约气田集输站场工控系统安全可控稳定运行的问题清单，系统了解了公司各生产单位的典型经验做法，尤其在技术攻关、机制体制创新、精细生产管理方面获取了很多启发，为进一步提升安全高效、自主可控生产保障能力，夯实公司数字化、智能化油气田建设基础提供了借鉴与启示。
图1 典型油气田集输站场工控系统架构2.2 风险影响因素2.1 基础设施可靠性和功能性（1）老区油气田集输站场工控系统设备在役使用时间过长老区油气田集输站场工控系统投产建设时间普遍较早，随着使用年限的增加，部分服役10余年的工作站、服务器、自动化控制器（RTU/PLC/DCS）等，已到系统设备故障频发期，系统出现设备老化严重、运行不稳定、数据可靠性降低等问题，容易造成数据采集传输中断、远程控制执行异常，影响无人值守站场自动化生产的可靠性，导致天然气站场安全生产运行的风险增加。
机采系统效率及抽油机电量在线计量研究与应用(汇报材料) ppt课件
统
措施
4
汇报提纲
一、立项背景 二、项目组织及运行情况 三、计划完成情况 四、形成的创新成果 五、成果应用及前景评价
PPT课件
5
二、项目组织及运行情况
油气工艺研究院、数字化与科技信息中心、工艺所、作业区组成研 究团队，联合开展技术攻关。
技术指导 项目课题长
项目主要研究 人员
姓名 王军锋 刁海胜 辛盛 孙明 李峰 郑国玉 周维琴 霍露 魏瑞军 朱天明 甘庆明 周康荣 韩涛 辛宏 韩二涛
2、研究目标
通过重新梳理前端实测的三相电参，充分利用“油井生产决策和工 艺专家系统（油气院功图系统）” 中的动静态数据，开发信息管理平台， 实现系统效率与电量的在线测试及能耗的宏观评价。
PPT课件
3
一、立项背景
3、主要内容
系统效率在线测试具备了良好的数据采集基础、科学的计算方法和成熟的分 析手段，因此该项目的核心内容就是解决以下三个环节的问题：
以实测电参数与功图计产结果为 基础
计算井下效率 计算地面效率
计算系统效率
绘制泵况宏观控制图
绘制抽油机井系统效率宏观控制 图 应用抽油机井系统效率仿真评价 技术
PPT课件
抽
油
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机
井
系
统
效
率
宏
对抽油机井系统效率水平
观
、节能潜力与低效原因的
分
宏观评价
析
优
化
对抽油机井系统效率水平与提
系
高潜力的精细分析，指导节能
第二阶段 2016.5-2016.7
1、初步完成软件设计（1套）； 2、完成软件开发调试，软件应用与完善； 3、完善软件，达到验收条件；
老油田集输系统现状及改进策略
油气田地面工程第 ２ ９卷 第 １期 （０ ０ １ ２ １． ）
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ０ ６ ６ ９ ． ０ ０ Ｏ ． １ ｏ ： ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ — ８ ６ ２ １ ． １ ０ ４
老油 田集输 系统现状及改进策略
李 建 粱婷 刘伟 吴艳。
（ ．新 疆油 田采油 二 厂 ；２ 青海 油 田采 油二 厂 ；３ １ ． ．西南石 油大 学）
９ 以上 ，原 因 是 这 些 管 线 的 液 量 大 ， 管 线 的 热 损 Ｏ
失相对少 ，使得管效较 高。部分管 线输送 液量较小 ，
流 速 低 ，摩 擦 阻 力 损 失 和 热 损 失 很 大 ，可 通 过 优 化
优 化管 网 ，使 流 体 在经 济 流 速 下输 送 ；简 化 流 程 ， 减 少摩擦 阻力损 失 和热量 散失 。 （ ）某油 田开发 初期 ，原油 含水 较低 ，黏度 相 ２ 对 较高 ，到 了 油 田开 发 中后 期 原 油 含 水 率 不 断 增
关 键 词 ：油 田 ； 集输 ；系统 ；效 率
１ 集 输 系统 效 率 影 响 因素分 析
从广 义上讲 ，集输 系统 效率 是指 整个集 输 系统
的能量利 用率 ，即从 井 口开始算 起 ，经过计 量 、接 程 的 能 量 利 用
费 用 ， 又 降 低 摩 擦 阻 力 和 热 能 损 失 ，可 有 效 地 保 存
原始 能量 。
口加 热 降黏变得 多余 。因此 ，在 集输 过程 中再进 行 加 热就没 有必要 了。原 油 自身能 量不 足 以完 成 自身 的集 输 和 处 理 ，需 要 加 热 、加 压 来 补 充 能 量 ，加 热 、加压 目的是 为原 油补充 能量 ，但 这个过 程其 实 是在 增加 “ 液体 ” 的能量 。在油 田开发 中后 期 ，含 水高 达 ８ 以上 ，水 的能量 的增加其 实是 无用 功 。 ０
油气集输联合站油气水三相分离技术研究
油气集输联合站油气水三相分离技术研究油气集输联合站作为天然气和石油的集输、处理和储存的重要设施，是油气田开发和输送系统的关键组成部分。
在油气集输联合站中，油气水三相分离是一个重要的技术环节，它直接关系到天然气和石油的提纯和提纯后的产品质量，同时也关系到环境保护和资源利用的效率。
油气水三相分离技术是指在天然气和原油的生产和加工过程中，将其中的天然气、原油和水等不同相的物质进行有效的分离，从而实现不同相物质的提纯和分离。
该技术一般包括物理分离、化学分离和生物化学分离等方法，以及各种设备和工艺的结合应用。
油气水三相分离技术的研究对于提高油气田生产效率、减少环境污染和资源浪费具有重要的意义。
油气集输联合站中的油气水三相分离技术研究，需要考虑如何在复杂多变的工况下，实现高效分离、低成本运行和稳定可靠。
这需要对分离设备、分离工艺以及分离控制系统等方面进行深入的研究和优化。
分离设备是油气水三相分离技术中的核心部分。
在油气集输联合站中，常用的分离设备包括油气水分离器、旋转流体分离器、离心分离器、过滤器、分离塔等。
这些设备需具有良好的分离效率、抗冲刷能力和抗腐蚀能力，并且需要考虑设备的运行成本和维护难度。
对分离设备的结构设计、材料选择和加工工艺等方面进行研究是十分必要的。
分离工艺是影响油气水三相分离效果的另一个关键因素。
优化分离工艺可以提高分离效率和产品质量，减少能耗和运行成本。
研究可采用的物理分离、化学分离和生物化学分离等不同的分离工艺，并结合实际工况进行工艺参数的调整和优化，是油气水三相分离技术研究的重点之一。
分离控制系统是保证油气水三相分离运行稳定可靠的关键环节。
在油气集输联合站中，运行条件常常多变，例如流量、压力、温度等参数的变化都会影响到分离的效果。
如何通过自动化控制技术和智能化控制设备，实现对分离过程的实时监测和控制，是需要深入研究的一个重要方向。
油气水三相分离技术的研究需要从分离设备、分离工艺和分离控制系统等多个方面进行综合研究和优化。
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１ １ ３ 锅 炉 、加 热 炉 效 率 ．．
１ 陇 东 油 田集 输 系统 现 状 及 存 在 问题
依 据 标 准 Ｓ ／ ２ ５ ２ ０ 《 田生 产 系统 节 Ｙ Ｔ６ ７ － ０ ７ 油
能监 测 规范 》 的有关 规定 进行监 测 。２ １ 年对 陇东 ００
式 可 知 ，它主 要 由管 网系统 、集 输设 备 、热 力 系统 过 量空 气 系数 为 ２６ ，平均 热效 率 ７ ．８ ． ３ ７８ ％。监测 的
３ 部 分 组 成 ，只有 将 系 统 的 ３ 部分 相互 衔 接 协 热 效率 数据 远远 达 不到锅 炉 、加 热炉 石油 行业 标 准 大 大
３ 电容补 偿 柜 缺 乏 维修 ，控 制 器 和 电 容损 坏 ） 现象 严 重 ，配 电系统 运行 在无 补偿 状 态 ，造成 功率
因数 非 常低 。
４ ）加 热 炉燃 烧 器 配 置 非 常简 陋 ，热 效 率 不 到
６％。 ９
油 田油气 工艺研究 院，７ ０ ２ 。 １０ １
．． 集 输 系 统 是 油 田整 个 生 产 系统 的 重 要 组 成 部 １ １ ２ 输 大户 。 目前 ，长庆 油 田在
按 照 标 准 Ｓ ／ ２ ４ ２ ０ 《 田生 产 系 统 能 Ｙ Ｔ５ ６ － ０ ６ 油
用 锅 炉 １３台 ，加 热 炉 ２ １０台 ，输 油 泵 １６ ２台 。 耗 测 试 和计 算 方 法 》 ４ ４ １ ，并 依据 节 能 监 测 中心 《 作业
拉小 车 ” 的现象 。系统 运行效 率 低 、能耗 高 、设 备 安 全隐 患大 、维护 费用 高 。
第 一 作 者 简 介 ： 张 倩 ， １９ 年 毕 业 于 中 国 石 油 大 学 （ 京 ） ９９ 北 ，工 程 师 ， 从 事 油 田 节 能 方 面 的 生 产 管 理 和 科 研 工 作 ， Ｅ ｍａ ： — ｉ ｌ ｚ ３ ｃ ＠ｐｔ ｃｉａｅｍ． ，地 址 ： 陕西 省 西 安 市 未 央 区 明 光 路 长 庆 ｑ 一ｑ ｅ ｏｈｎ ． ｃ ｒ ｏ ｎ
调 起来 ，合 理 配置 生产 设备 和优 化设 计 系统 生产 参 的节能评 价值 ，节 能潜 力很 大 。 数 ，才 能实 现系统 效率 的提 高 。
１ １ 集输 系统现 状 ．
１ １ １ 地 面 场 站 管 网 ． ．
１ ２ 存在 问题 ． １ ）输 油 泵 电 动 机 服 役 期 长 ，老 旧现 象 严 重 ， 电动机 自身 能耗大 ，运 行工况 差 。
集 输 系统 效率是 指 整个 系统 的能量利 用 率 ，它 油 田 １１０台锅 炉 、加 热炉 进 行 了测试 ，平 均 额定 ３
是 系 统 能量 消 耗 的衡量 参 数 。 由系 统 效 率计 算 公 功 率 为 ４ ８ Ｗ ，平均 排 烟 温 度 为 １ ８５℃ ，平均 ６ ．ｋ ５ ８．
陇东 油 田老 区块 经 过 近 ４ 年 的 开 发 ，产 量 逐 ０
２ ）输 油 泵 问 断或 者 小 排 量 输 油 ，处 于 低 负荷
步 递减 ，现有 生产 系统 经过 长期 运行 ，油气 站场 接 运行 状 态 ；而输 油泵 的选 型却较 大 ，造成 “ 大马拉
收 处理 的液 量减 少 ，规模 相 对较 大 ，出现 了 “ 马 小车 ” 现象 。 大
等现 状和 存 在 的 问题 ，开展 了集输 管 网优化 变频 调速 、无功 补偿 、 高效 燃烧 器 远 红 外涂料 等 节 能技 术研 究 ，并进 行 了现 场应 用 实施后 ，节能 效 果明显 ，具有 良好 的社 会 效 益和 经济 效
益 ， １ 节 电 总量 为 ７ ． 年 １ ７×ｌ ｗ ，节 约原 油 总 量 ２１ ４ｔ 燃 煤 ４Ｏ ｔ ２ ｋｈ Ｏ ５ ５ 、燃 气 总量 ３ ０ ４ × Ｏ Ｏ ． ５
８ ．％ ，加 热 炉 平均 热 效 率 为 ８ ．％ ，输 油泵 平 均 值 为 ０７ ，平 均 节 流损 失 率 １ ． ４７ ５６ ． ７ ０７ ％。有 部 分 输 油 泵
效 率 为 ５ ．％ ，与 中石 油 股份 公 司平 均水 平 相 比还 效率 达 不到合 格 ，更达 不到 节能评 价值 。 ７ ４
１ 节 能 总 效 益 达 １９ ４ ６ ×１ ： 同 时 减 少 了碳 排 孜 ｍ， ０ ． ９ 元 ８ ０
关键 词 集输 系统 效率 管 网优 化 高效 燃烧 器 远红 外涂料 节 能
Ｄ ： ３ ６ ／ ． Ｓ ． ０ ５ １ ９ ２ １ ． ０ ０ ５ Ｏｆ １ ０． ９ ９ ｉ ｉ Ｓ１２ ９ — ３． ０ １ ． ０ ｒ ４ １
锅炉 年耗 能为 １ ０ ｔ ７Ｘ１ 标煤 ，加 热炉 年耗 能为 ３ ５×
指 导 书 》 中的相 关 部 分进 行 测 点 布置 和 参 数测 试 。
１ 标 煤 ，输 油 泵年 耗 能 为 ２５×１ 标 煤 。根 据 针 对 陇 东油 田 ５ 单位 共 监 测输 油 泵 ７ ３ ，经测 ０ｔ ． ０ｔ 个 ９ 台 ２ ０ 年 节 能 检 测 中心 的检 测 ，锅 炉 平 均 热 效 率 为 试 ，输 油泵机 组效 率平 均为 ４ ．３ ０９ ７２ ％，功 率 因数平 均
技木・ 皿用
Ｉ
陇 东 油 田提 高 集输 系统 效 率 技 术 研 究 与 应 用
张 倩 王 林 平 刘 一 山 。 王 曼 杨 会 丰
（． 庆 油 田分 公 司油 气 工 艺 研 究 院 ；２ 低 渗 透 油气 田勘 探 开 发 国家 工 程 实 验 室 ） １长 ．
摘要 针对 陇 东油 田集输 系统地 面 场站 运行 能 耗 高 、输 油 泵效 率 不合 格 ，加 热 炉热 效率低