当今社会科技不断进步,经济日益发展,同时也需要依赖更大规模的能源。但是,很多能源属于不可再生资源,能源在开采和利用过程中存在诸多浪费现象。联合站是油田开采的一个重要环节,也是浪费率较高的一个环节。如何在油田开发的晚期阶段,利用某些措施和设备降低联合站的能耗,才能将油田的开采和利用效率得到最大化,实现经济效益的最大化。
油田开发有多种方式,注水是其中一种,通过此种方式开发油田的最大特点是,当开发进入到高含水阶段时,原油含水量大规模提升,液量被开采的数量也随之大规模提升。某些联合站早期建造按开采的低、中水期设计,在油田开发的高含水阶段,联合站已经不能满足集中输出的要求。联合站的传统加热原油脱水工艺不合理,使得设备处理负担增大,输出能耗增加,生产损耗也同样增加。因此,必须将一般油田采用的原油脱水工艺进行改进和完善,变成常温脱水,才能在集中输出方面大幅度的降低能耗率,促使油田正常生产。这不能仅仅依靠提高个体能耗设备的利用效率。
一般油田在含水开发的阶段所建造的联合站,通常情况下采取的都是两段脱水工艺。此工艺就是指第一段脱水采用热化学沉降的原理,通常包括加热井排来液和沉降脱水两个方面;二段采取电化学的原理,就是再加热已经通过一段脱水的原油并且再进行电脱水。一段脱水在加热炉中被加热到60℃左右后,再对其进行油气分离、大罐重力等等方式以致沉降脱水。这样的做法有利于提高原油的脱气、脱水速度及效率,而且质量较重、粘度较高的原油更适合采取这种方法。虽然两段脱水工艺的方法行之有效,但能耗损失相当之大。
当原油开采初期采用此种方法比较合适,但在进入到后期时,一段加热脱水工艺能耗大非常不适合后期脱水。进站原油的液态含量本就偏大大、含水率较高,所有的原油投入到加热炉中加热,加热炉将无法承受突然迅猛增长的能耗与符合,同时在污水的加热上回浪费相当多规模的能耗浪费,热能的利用率的有效性会大大缩减,造成很不必要的浪费。
联合站在整个集输系统中所扮演的角色非常关键,为了完成整个石油开采的全过程和所有生产任务,必然会消耗诸多材料和能源,比如水、电、作为燃料使用的油、天然气、成品油等等。在所有的原材料中,水和燃料油作为燃料,占据总能耗的八成以上,耗费量最大。排在第二位的是电能,在总能耗中将近17%。剩下的几种能源所占的比重最小。加工原油的数量越多,联合站的能耗就越大。通过比例可知,要减少原油开采中过程中的生产能耗和技术成本,就必须改进先进设备或完善加工工艺来降低联合站运作过程中的各种能耗损失。
如何改进和完善联合站的脱水工艺,放在首要地位,第一步要做的就是降低将热炉的燃料消耗。要使能耗降低,其一是就要使脱水时的温度降低,其二要把加热炉高含水原油的含量也要同时降低。
通常情况下,原油的含水量超过70%时,其乳状液的连续相为水。一定量的油滴上浮的速度一般与水的粘稠度有关,但同时水的粘度受温度的影响很小。通过这些原因对比可以得知,油水重力沉降分离与温度变化的关系不大。这是常温游离水脱除所采取的基本原理。原油开发的后期可以在原有工艺基础上增加常温脱水工艺,这是在容易在实践上操作的原油开采改进方法。这种方法的具体操作方式就是在井排来液中加入经计算适量的破乳剂,这样井排来液中就有大量的游离水,在温度相对较低的情况下进入分水器。在快速沉降的这个过程中可以使大部分的水分从原油中脱离出来,本来原油是高含水的,此时通过这个过程就可以变成中含水油,甚至是低含水油。原油当中的含水量变低,再通过其他方式进行二次脱水,这时脱出的污水就可以直接排到污水处理站,使资源得到有效利用。这样整套的脱水工艺完全在密闭空间中处理,可以有效减少能耗的损失和浪费。这套脱水工艺所采用的设备还安装有排沙装置,可以在脱水的同时拍出井排来液中的一部分沙质,可以有效延长设备的使用寿命。因为在日后的工作中还要进行大罐排沙这一环节,排沙装置可以有效为日后操作减轻工作强度,节约成本。采用改进后的脱水工艺,比较不容易让人接受的缺点是投资较大,整套工艺加上完善的配套设施花费约160万元。但这些投资都是一次性的,一次性投资后每年即可解约近50万元的燃料花销,两年内即可收回一次性投资成本。而且每台设备的平均使用期限约为12年,总体的成本与投资核算计算下来非常有效。
通常联合站的原油处理设备主要包括加热炉、沉降罐、油水泵等,提升饿这些设备运行效率、加大设备的工作能力即可降低能耗。通常情况下,联合站加热炉的运行效率在一般在75%左右,可以查询到目前国内先进水平加热炉运行效率高出将近十个百分点。作为世界先进工艺,代表世界先进水平,美国C E公司和O L M A N公司生产的高效加热炉,其热效率可高达9 0%。因此通过这些数据可以看出,在提高加热炉的效率方面仍有很大的提升空间。通常情况下,加热炉的效率偏低主要有以下几种原因:第一是加热炉铭牌热效率低;其二是工作过程中操作不当,过剩空气系数偏高,最高使可达3.0以上,这样会导致排烟温度较高、损失较大。为了提升加热炉的工作效率,可以采取一些措施弥补,比如:采用高效加热炉;使用自动空气调节器,也就是说在加热炉的工作过程中,根据排出的烟气中含氧量的高低,适时地调节进风挡板,将过剩空气系数在稳定在1.2~1.4之间,避免不必要的浪费。这样的做法可以使燃料的效用达到最大化,同时排烟的温度也能降下来,一举两得。除此之外,在排烟管内加翅片管、紊流带或循环水管等等措施都是行之有效的降排方式。
降低燃料消耗只是改进工艺的一部分,降低电能消耗也是至关重要的部分。这个部分所采取的主要方式是提高油水泵系统的运行效率。泵系统耗电量一般都是因为泵的铭牌效率低,工作效率恒很多时候都无法达到7 0%。泵的实际排量远远低于原本的额定排量,运行效率低,造成极大地浪费。很多时候在实际运行中,为提高泵的运行效率,主要采取的方式是改变泵出口阀门的开启度。通常所使用的降低泵系统耗电量的方法有:根据联合站生产规模的大小及时作出改变和调整,避免开采的动力设备的浪费和排量过大;采用目前高效新型能耗小的油水泵;采用调速技术,使油水泵在工作过程中转速与排量相适应,节约电能,实现效率运行的最大化,并同时起到保护设备的功能;还可采取变频调速装置,大大提高泵运行效率。
联合站在油田开采的较晚阶段,其综合能耗的大小会与原油综合含水率高低成正比。在所有的原料中,燃料消耗量,所占比重最大,其次为电能。因此联合站内原油处理系统要节能降耗,必须要降低水、燃油等燃料的消耗,同时也要降低电能消耗,改进脱水工艺。有效的节能措施可以使联合站泵系统的运行效率明显提升。
经济的快速发展对能源的需求量也日益增大,但能源本身又存在不可再生性和不可逆性,开发的过程又必然会造成诸多浪费,这两者之间存在矛盾日趋明显。如何在联合站开采脱水等环节中节能减耗,有助于节约资源,使经济效益最大化。本文探测和分析联合站运作过程中能耗过大的基本原因,提出降耗策略,运用到开采的实际工作环节中,实现经济效益和社会效益的平衡和最优。
摘要：通过实地测算油田的各种设备工具,运用物理学中有关热学的相关知识,计算油田开发后期,加热炉热效率偏低、原油外输泵等系统运行效率低等促使联合站能耗过大的因素。通过对能耗过高原因的挖掘,在此基础上提出改进原脱水工艺等措施来达到节能减耗的目的。
关键词：油田开发,联合站,油气处理,节能
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