王俊玲，刘惠敏，刘骥飞

（华北油田采油三厂设计室，河北 河间 062450）

1 概述

留北油田位于河北省河间县、献县、肃宁县境内。目前有开发井80口，其中采油井72口，注水井8口。有联合站1座，转油站3座（路三站、路27站、留三站），计量站7座，注水站1座，污水处理站1座，配水站1座。

2 系统运行状况及设计优化

2.1 系统运行状况

（1）油田进入开发后期，产量不断下降，系统存在浪费现象严重。工艺流程运行能耗大，增加了费用，有必要进行改造。

（2）站内、站外管线运行时间长、腐蚀穿孔严重，影响了正常、安全生产。

（3）站场布局不合理，现场管理工作强度大、管理相对繁琐。

（4）站目前大部分存在设备陈旧、老化、运行效率低、管线腐蚀穿孔等现象威胁着生产安全，急需改造。

（5）站内消防道路不畅，工艺流程不合理，存在安全隐患。

（6）站内防雷、防静电设施老化，安全性能低。

2.2 设计优化

2.2.1 针对生产运行状况，优化设计

设计中，我们深入分析、研究，结合生产实际，对生产工艺进行技术、经济对比，确定运行参数，优选出的工艺方案使用性强，既经济合理又成熟可靠。在设计中，对站内工艺流程、平面布置、设备选型等进行优化，进行多方案的技术经济对比，并充分利用现有设施，确定出的工艺流程先进适用，灵活可靠，平面布置合理紧凑，设备选型先进、高效、安全。

2.2.2 设计与现场实际紧密结合

本工程在设计各阶段充分与现场实际结合，与有关部门一起，进行现场勘测、调研，与现场负责人进行详细的技术交流，了解现场操作运行情况。对已建设施的可行性进行选型计算复核的同时，听取现场人员在操作中的实际经验，综合评价，做出结论。

在设计方案过程中，就细节问题进行详细讨论，增加设计方案的可操作性。通过各职能部门参加的方案评审会，对方案进行审查，就审查意见进行讨论，对设计方案进行适当调整。

2.2.3 本工程采用先进、适用、可靠的工艺技术

（1）管网采用管架架空敷设，安全方便操作，减少腐蚀维修费用。

（2）外输油采用换热器加热输送，去掉了外输加热炉，减少工程费用，生产运行安全。

（3）采用水源井供应清水，解决了利用外站管线调水、补充及时地问题，节省管线运行维护费用。

（4）优化、简化工艺流程，拆除了废弃设施，布局紧凑美观，方便生产操作，安全可靠。

（5）采用了真空加热炉，节能高效，操作安全。

3 工艺技术与流程

3.1 路27站工艺技术与流程

3.1.1 原油集输部分

（1）计量站及单井集油工艺技术及流程。计量站及单井均采用三管伴热流程集油工艺，计量站的主要工艺流程：单井来油进计量总机关，经计量，然后进集油干线进路27接转站。

（2）路27站改造后工艺技术及流程。计量站来液进站后，先进立式储油罐，稳定后的原油进外输泵，再经换热器升温后经外输干线输至留一联，路27站改造后工艺流程如下：生产汇管来液→储罐（500 m3）→外输油泵→计量→换热器→外输至留一联。

（3）设计特点。该工艺流程的特点是：计量站及单井均采用三管伴热流程，防止高凝原油管线的堵塞，解决了管线结蜡问题。单井产量采用计量站总机关集中计量，既计量准确，又便于管理，确保了原油集输工艺的安全生产。接转站应用高效节能真空加热炉，既能加热循环水，又通过换热器加热原油，减少了外输油加热炉的工程投资及燃油运行费用，保证了原油集输工艺的正常生产，主要体现在以下几个方面：①在管线走向设计中，根据井站的相对位置，设计站外管线尽量直线铺设，节省投资，便于维修管理。②多专业管架共架设技术，将油、水、热、电、暖、仪、表等专业的管线和电缆共同敷设在油专业管线管架上，节省了占地，减少了腐蚀，使站区更加美观。③采用了换热器，以水为热媒的加热系统，取代了原油加热炉，解决了原油加热炉易结焦存在安全隐患的问题。

3.1.2 供水部分

（1）路27站建水源井1口，水源井来水经潜水泵直接进入清水管线，由清水管线输至热回水罐。补充热水循环损失。热水由热水计量后经热水泵输送到热水炉，热水加热炉将水加热后分配到热水阀组，阀组分配控制热水循环。

供水工艺流程如下：水源井来水→潜水泵→回水罐→热水泵→加热炉→水阀组（站内站外热水循环）。

（2）设计特点。站内建设水源井，清水由水源井潜水泵供给，保证了水质及水量。停用了留一联至路27站的供清水管线，减轻了留一联的清水供应压力，减少了清水的损失，消除了地方不法分子从管线调清水的可能，节约了清水管线的运行维修费用，站内增设了热水阀组，由热水阀组分配站内热水及各计量站热水循环，保证了热水循环的合理应用。

热水炉采用了高效节能加热炉，真空加热炉采用相变换热技术，燃烧器将燃料充分燃烧，通过辐射、传导将热量传递给锅壳内的中间介质——水，水受热沸腾产生蒸汽，蒸汽与低温的盘管壁换热，冷凝成水，将热量传递给盘管换热器内流动的介质。凝结后的水继续被加热汽化，如此循环往复，实现加热炉的换热。在设计上保证了加热炉壳体内压力低于大气压力，没有爆炸的危险，使用较为安全。炉内热媒介质在炉体内运行，正常情况下不会有散失，所以避免了水垢的产生，能够延长加热炉的使用寿命，由于使用蒸汽与盘管中的待加热介质进行热量交换，换热效率较高。

3.1.3 平面及竖向布置特点

站内平面布置与工艺流程相适应，根据不同生产功能和特点分别相对集中布置，结构合理，做到了管网短、流程顺，便于生产管理和操作维修，节省占地，节约投资。增建了消防道路及消防大门，畅通了消防通道，消除了安全隐患。

接转站所处地形基本平坦，根据场区地势的不同特点，室内地坪±0.00 m，道路－0.2 m，场区－0.3 m，道路雨水沿道路纵坡方向排出站外，站场四周的雨水由围墙直接排出站场，站场道路标高衔接得当，站场整平坡度0.3%，站场做适当的填方，以保证站场不受高坡段处雨水冲刷，坡向排至场区外。

3.2 留三站工艺技术与流程

设计建设输油系统和配套的燃油系统、供热系统、供注水系统、变配电照明系统，还有采暖、仪表、通讯、道路、土建等工程。

改造后的原油工艺流程：生产汇管来液→储罐（275 m3）→外输油泵→加热炉→计量→外输到留一联。

平面布置：本次平面布置图改造只是拆除两台原油炉和分离缓冲罐、分离器等，将三台换热器布置在炉子和外输泵房之间的空地上。

4 设计采用新技术、新工艺、新设备、新材料

设计，采用了多项先进技术，创多项新水平，取得了较好的经济和社会效益，采用的主要新技术、新工艺、新设备、新材料如下：

（1）总机关改造，计量间管线全部抬至地面，热回水管线架空敷设，单井来油管线安装单流阀，原值班室与计量间隔离墙拆除，工艺布局合理美观，便于管理，安全卫生。

（2）拆除了废旧设施及构筑物，减少管理费用，简化优化工艺流程，布局紧凑，方便生产操作，安全可靠。

（3）站内管网由地下和低管墩敷设改为高管架敷设，多专业管架共架设，节约占地，节省投资。

（4）输油泵、热水泵工艺管线改到地面，便于防腐蚀管理。

（5）尽量利用原有设施和设备，将留一联旧水罐改造成20 m3热水罐，节约建设投资。

（6）旧燃油箱与新建加热炉安全距离不够，且旧18 m3燃油箱容积大，燃油损耗大，安装9 m3燃油箱及燃油泵和工艺管线，节能安全。

（7）设计中采用高效真空加热炉，它具有锅壳在微负压下运行，安全高效节能等诸多优点，加热炉采用了高效燃烧器，燃油物化好，燃烧充分。

（8）设计中采用了板式换热器，板式换热器传热率高，流体流动阻力小，结构紧凑，流程组合方便，使用安全。

（9）燃油泵房、油泵房、计量总机关设计可燃气体报警仪，自动监控生产环境。

（10）采用了换热器，以水为热媒的加热系统，取代了原油加热炉，解决了原油加热炉易结焦的问题，安全高效节能。

（11）燃油箱安装了阻火器及呼吸法，卸油口采取防静电设计。燃油箱安装顶装液位计，方便计量和管理。

（12）留三站设计加药装置对外输原油加药，降低了原油黏度，减小了外输压力。

（13）留三站外输泵安装了变频器，节能高效。

5 经济效益和社会效益分析

5.1 地面建设投资

工程概算总投资：1 068.48万元。竣工决算总投资：1 011.21万元。

5.2 经济效益

（1）停运外输加热炉4台，年节省燃料油：0.3×4×365＝438 t，燃料油价格按3 717元/t计，年节省费用：438×3 717＝162.804 6（万元）。

（2）停运外输加热炉4台，停运污油泵2台，停运路27－3计热水增压泵1台，年节约用电475 200 kW·h，电费价格按0.58元/kW·h计算，年节省费用：17×24×365×0.58＝86.373 6万元。

（3）减少岗位工人8人，1人年费用：30 000元，年节省费用：8×30 000＝24.000万元。

（4）燃油泵，20 m3回水罐利旧，节省工程投资9万元。

（5）车库利用旧污油泵房改建，库房利用旧燃油泵房改建，节省工程投资6万元。

（6）停运留一联至路27站清水管线年节约运行维修费2万元。

（7）采用高效节能真空加热炉及高性能燃烧器，炉效由50%提高至80%，节省燃油，年节省燃料油40 t，燃料油价格按3 717元/t计，年节省费用：40×3 717＝14.868 0万元。

（8）将旧18 m3燃油箱减小为9 m3燃油箱，年节省油气损耗5万元。

（9）采用板式换热器，取代了原油加热炉，节省设备费40万元。

（10）留三站热水炉利旧1台，节省投资50万元。

共实现经济效益：162.804 6＋86.373 6＋24＋9＋6＋2＋14.868 0＋5＋40＋50＝400.046 2 万元。

5.3 社会效益

（1）优化简化流程，方便操作，减轻了工人的劳动强度，安全生产。

（2）合理利用其他油田设施及流程，节约改造费用，减少油气挥发及原油消耗，有利于环境保护。

（3）老油田地面工艺系统重新优化，减少了浪费，地面工艺系统调整改造，改善了整个油田的运行环境，减少了热能、电能损失。有助于油田精细管理，提高油田管理水平。

（4）调整改造后，减小了管理幅度。

（5）减少了设备、房屋、材料的维修、更换、运行费用，减少了岗位操作人员，减轻了工人的劳动强度。

（6）调整改造后，消除了安全隐患。

5.4 经济指标分析

设计中通过优化工艺流程及参数，采用高效、节能设备等措施，达到了节能降耗的目的，各类消耗指标与同类工程相比，达到国内先进水平。

1 苗承武、江士昂.油田油气集输设计技术手册[M].北京：石油工业出版社，1995

2 《石油天然气工程初步设计内容规范》（SY/T 0082.1－2006）

3 《油气集输设计规范》（GB50350－2005）

4 《石油天然气工程设计放火规范》（GB50183－2004）