集输系统能耗节点分析与节能降耗对策探讨
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摘要：油气集输系统节能降耗措施很多，降低油气损耗最有效措施是密闭集输。变频器在输油泵上广泛应用，既达到节能的目的，又方便生产管理。改变离心泵叶轮直径调节流量的方法，虽然流量在一定范围内可以保证泵在有效区内工作，能量利用经济，但不方便，应用不广泛。单管循环流程在一定条件下，可以做到既节气又省电。
关键词：油气生产；集输系统；环节；节能降耗
油田油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。从油井到计量站、接转站，再到联合站，形成了相互联系、成龙配套的地面工程系统。油气在集输过程中的许多环节，有节能降耗的潜力可挖。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析，提出了变频器节能降耗，利用单管循环流程优化节能，密闭集输流程改造降低油气损耗等措施，并分析了在生产中的应用效果。
1集输工艺概述
油气集输的主要作用是分别测得各单井的原油、天然气和采出水的产值后，汇集、处理成出矿原油、天然气、天然气凝液，经储存、计量后输送出去。油气集输生产环节大致分为6个方面，油气集输过程各个生产环节形成相应的单元工艺，根据各油田的地质特点、采油工艺、油气物性及自然条件等方面的不同，将油气各单元工艺合理组合，形成不同的油气集输工艺流程。各单元工艺组合原则是：油气密闭输送、密闭处理；操作平稳可靠，产品质量稳定；化学助剂相互配伍；尽量利用自然能量。油气集输工艺流程按油气输送的形式分为油气分输流程、油气混输流程；按油气集输系统的布站方式可分为一级半、二级和三级布站集输流程；按油井集输方式可分为单管加热（或不加热）流程、双管掺热水流程和三管热水伴随流程。油气集输系统分为集输、脱水、稳定和储运4个过程，根据目前集输生产的能耗统计分析，这4个过程中集输能耗约占集输总能耗的60%-80%，因此，降低集输过程能耗是集输系统节能的关键。
2油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析
2.1集输系统效率低下。集输系统效率主要由电动机运行效率、泵运行效率和管网运行效率三部分组成。现有的机泵多为离心泵，离心泵存在着水力损失、容积损失和机械损失，不可能将所有的机械能都转换成有效功，降低了离心泵的效率。离心泵的工况和输油管网是否匹配，是影响集输系统效率重要因素。
2.2工艺流程不合理。减少油井至计量间散热损失，是集输过程节能的主要环节。降低集输管道热传媒温度值，可以减少热损失，管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道直径、管道的埋深及保温有关。
2.3开式流程油气储存损耗大。原油在集输过程中开式流程，油气与空气直接接触，油气蒸发损耗严重，平均油气损耗0.8%左右。油气进入储油罐，又从储油罐放油，这个装卸过程中，储油罐不能充分密闭，存在油气蒸发损耗。油气在储存过程中，由于液位的变化，罐内气体容积的变化，油气向外排出的油气损耗叫大呼吸损耗。油品静止储存过程中，由于外界大气温度（或压力）变化而产生的油气蒸发损耗叫小呼吸损耗。这两部分统称呼吸损耗。
3油气集输系统节能降耗技措与实践
3.1应用变频调速器降低输油泵耗电
（1）交流电变频原理。变频调速系统由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后，在位处理器的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。因电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可以任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。
（2）离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。
离心泵的相似定律：
Q/Q1=n/n1
N/N1=（n/n1）3
式中Q――泵的排量，m3；N――泵的功率，Kw；n――泵的转速。
在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。
（3）外输油泵，通过更换安装变频控制柜，系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障，手动切换到工频档，在变频维修期间可以保证输油泵的运行，满足生产需要。使用变频后，电动机的工作电流，由70安降为40安年节电10.8万kwh，收到了明显的效果。
3.2改变泵的叶轮直径节能
在输油过程中，油量变化频繁，造成管压与泵压不匹配，出口阀门大量节流，浪费电能，通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮，达到管压与泵压相匹配，降低能耗。叶轮直径（D）不宜切削过多，否则影响泵效。外径允许切削量与比转数Ns的关系如表所示。油田接转站主要在修泵更换叶轮时曾用过，效果良好。
3.3单管循环集输流程应用
单管循环流程就是计量间（或分水器）掺水到达第一口油井后，与单井产液混合，然后流向下一口井，接着与下一口井产液混合。依次类推，最后回到计量间（或分水器），单井的掺液，以串联方式连接于环上。该工艺采用单井不加热，减少天然气消耗。该流程与传统流程相比，使用管线短，管网散热少。
3.4密闭流程改造降低油气损耗
p少储罐的油气损耗，首先应杜绝油气漏损，检查闸门是否关严，焊缝是否漏气，罐顶量油孔在量完油时要及时盖好，油罐保温层要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸损耗。采用密闭集输工艺是降低损耗的根本措施。在可能的条件下，采用密闭缓冲罐，代替常压储罐。用压缩机自动从常压油罐抽气，并将抽出的气体送到轻油回收装置进行处理，降低损耗。收集呼出的油品蒸气，回收损耗油品。经常检查维护好呼吸阀，保证储罐的承压能力，降低呼吸损耗。在固定油罐上应用呼吸阀挡板，可减少蒸发损耗20-30%。接转站通过改造，将2个常压储油罐，更换为一个事故罐，采用密闭集输流程，彻底解决了油气损耗问题，年节气20万立方米。