张倩王林平刘一山王曼杨会丰

（1.长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）

陇东油田提高集输系统效率技术研究与应用

张倩1,2王林平1,2刘一山1,2王曼1,2杨会丰1,2

（1.长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）

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年节电总量为712.7×104kWh，节约原油总量2 154 t、燃煤4 050 t、燃气总量300.45×104m3，节能总效益达1 984.69×104元；同时减少了碳排放。

集输系统效率 管网优化 高效燃烧器 远红外涂料 节能

集输系统是油田整个生产系统的重要组成部分，是油田生产中的耗能大户。目前，长庆油田在用锅炉143台，加热炉2 140台，输油泵1 612台。锅炉年耗能为17×104t标煤，加热炉年耗能为35×104t标煤，输油泵年耗能为2.5×104t标煤。根据2009年节能检测中心的检测，锅炉平均热效率为84.7%，加热炉平均热效率为85.6%，输油泵平均效率为57.4%，与中石油股份公司平均水平相比还存在较大的差距。

1 陇东油田集输系统现状及存在问题

集输系统效率是指整个系统的能量利用率，它是系统能量消耗的衡量参数[1]。由系统效率计算公式可知，它主要由管网系统、集输设备、热力系统3大部分组成，只有将系统的3大部分相互衔接协调起来，合理配置生产设备和优化设计系统生产参数，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

陇东油田老区块经过近40年的开发，产量逐步递减，现有生产系统经过长期运行，油气站场接收处理的液量减少，规模相对较大，出现了“大马拉小车”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。

1.1.2 输油设备

按照标准SY/T 5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》，并依据节能监测中心《作业指导书》中的相关部分进行测点布置和参数测试。针对陇东油田5个单位共监测输油泵793台，经测试，输油泵机组效率平均为47.23%，功率因数平均值为0.77，平均节流损失率10.7%。有部分输油泵效率达不到合格，更达不到节能评价值。

1.1.3 锅炉、加热炉效率

依据标准SY/T 6275—2007《油田生产系统节能监测规范》的有关规定进行监测。2010年对陇东油田1 130台锅炉、加热炉进行了测试，平均额定功率为468.5 kW，平均排烟温度为188.5℃，平均过量空气系数为2.63，平均热效率77.88%。监测的热效率数据远远达不到锅炉、加热炉石油行业标准的节能评价值，节能潜力很大。

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。

2）输油泵间断或者小排量输油，处于低负荷运行状态；而输油泵的选型却较大，造成“大马拉小车”现象。

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69%。

5）加热炉油水盘管和内壁结垢现象严重，导致设备换热效率降低。

6）部分锅炉、加热炉服役期长、性能差、能耗高，设备老化严重，热效率低。

2 陇东油田集输系统节能配套技术研究与应用

2.1 集输管网优化技术

根据有关规定及集输系统效率计算方法[1]，对整个系统能耗水平进行评价，并优化有关生产运行参数。例如，生产过程中根据不同季节调整油品的加热温度等，可减少热能消耗约30%[2]。

2010年，对该油田3个站点进行了管网优化，效果比较明显。通过计算，应用集输管网优化技术后年节电总量达228.2×104kWh。

2.2 提高输油泵运行效率

输油泵是集输系统的关键设备，直接影响输油系统的平稳运行。因此，陇东油田对效率低能耗大的输油泵应用了变频调速技术和无功补偿技术，提高了输油泵的运行效率，有效降低了能耗。

变频调速：2010年，针对26台输油泵实施了变频调速技术，平均机组效率和平均功率因数均有所提高，实施该技术后节能效果明显，见表1。

表1 2010年输油泵变频调速技术实施效果统计

无功补偿：该技术可以增加电网中有功功率的比例常数，减少发、供电的设计容量，减少投资，还可以降低线损[1]。

2010年，69台柜子实施了无功补偿技术，提高了功率因数，其效果见表2。

2.3 提高锅炉、加热炉效率

集输系统能耗中，热能损耗占到了96.2%～97.72%[2]，因此，提高加热炉效率对集输管线和设备进行保温，对降低集输系统能耗至关重要。

2.3.1 高效节能燃烧器

高效节能燃烧器在锅炉运行中有效调控炉膛燃烧状态并形成烟尘“过滤层”，将不完全不充分燃烧产生的一氧化碳、碳氢化合物、碳粒等可燃物质进行燃烧，完全燃烧殆尽，使固体燃料燃尽达到95%，实现锅炉无烟无尘排放，提高热效率。

表2 2010年无功补偿技术实施效果统计

2010年，针对陇东等油田热效率不合格的74台加热炉实施了高效燃烧器技术，有效提高了热效率，效果见表3。

表3 高效燃烧器技术实施效果统计

2.3.2 远红外节能涂料

FHC-AB远红外线辐射节能涂料技术，是一种高效节能方法。FHC-AB远红外节能涂料在高温作用下产生的红外线辐射到吸热炉管表面上时，约94%的红外线穿透管壁直接作用于被加热介质，使介质的分子、原子加剧运动，产生激烈的共振现象，并转变为热能。

2010年，对106台加热炉实施了FHC-AB远红外喷涂技术，热效率提高了3个百分点，实施效果见表4。

表4 远红外喷涂技术实施效果统计

2.3.3 高效分体相变真空炉

分体式相变加热炉由一体式相变加热炉演化产生，是将一体式加热炉锅筒内冷凝换热器外置，突破了结构限制，为加热炉热功率进一步提高提供了条件。按蒸汽运行的压力不同，可分为真空相变、微压相变和压力相变加热炉3种。

表5 相变真空加热技术实施效果统计

表6 高效真空加热技术实施效果统计

2010年，应用该技术安装了8台分体相变真空炉，热效率提高了5%，现场实施效果见表5。

2.3.4 高效真空加热炉

加热炉以相变换热方式工作。在一个只有可凝结气体的密闭容器中，中间介质吸收燃料燃烧产生的热量后汽化成气态并进入气相空间，在气相空间将汽化潜热传递给冷凝换热器盘管内的工质(如水、原油或天然气等)后，冷凝成液体回落到液相空间，再次被燃料燃烧加热蒸发。工质不断带走中间介质传递的气化潜热，燃料燃烧后不断供给中间介质燃烧热量，从而形成动态热平衡。

2010年，陇东油田应用真空加热炉8台，实施效果见表6。

3 集输系统节能技术应用效益评价

经过详细计算，得出节能总效益为1 984.69×104元。

总效益=节电总量×每度电价格（0.7元/kWh）+节油总量×每吨油价格（4 000元/t）+节煤总量×每吨煤价格（800元/t）+节气总量×每立方米气价格（1元/m3）=712.7×104×0.7+2 154×4 000+4 050×800+300.45×104=1 984.94×104（元）

4 结论与认识

1）陇东油田集输系统节能技术的应用，具有明显的社会效益和经济效益，1年节电总量为712.7×104kWh，节约原油总量2 154 t、燃煤4 050 t、燃气总量300.45×104m3，节能总效益达1 984.69×104元；同时减少了碳排放。

2）远红外节能涂料等技术经过现场应用，具有节约燃料、提高集输系统加热炉热效率的优势；但从实施过程来看，因高效期达不到3年，使用该技术后每年都要重复施工，给现场工作带来了不便。因此，建议在技术要求范围内，适当延长有效期。

3）新工艺新技术新产品在提高集输系统效率方面的应用，与集输管网优化、有效的生产管理、地质与工艺等各项措施的结合密不可分，这是油田一项长期的、有效的系统工程。

[1]万仁溥,采油工程手册(下)[M].北京:石油工业出版社，2000.

[2]李柳强.燃油锅炉热效率及影响因素分析[J].节能技术,2011(2):134-136.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.10.005

张倩，1999年毕业于中国石油大学（北京），工程师，从事油田节能方面的生产管理和科研工作，E-mail：zq3-cq@petrochina.com.cn，地址：陕西省西安市未央区明光路长庆油田油气工艺研究院，710021。

2011-10-28)