深入現(xiàn)場的科研人員就集輸系統(tǒng)能源消耗參數(shù)現(xiàn)場進行討論。
工程技術(shù)研究院地面工程研究所研發(fā)團隊合影。
????本報記者 景璐 通訊員 高迎春 周勇 阮龍飛????技術(shù)背景
????在采用全流程節(jié)點分析方法對稀油集輸系統(tǒng)各關(guān)鍵點存在問題進行梳理后，科研人員總結(jié)出了阻礙集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵難題——集輸系統(tǒng)能耗的評價分析方法不系統(tǒng)，不能同時兼具全流程和全生命周期；集輸系統(tǒng)工藝流程能耗節(jié)點多，無法做到優(yōu)化、簡化和標(biāo)準化；設(shè)備選型和運行不夠精細，做不到控制系統(tǒng)最優(yōu)、換熱模式最佳和加熱方式最好；在節(jié)能方面無法做到既將設(shè)備保溫到位，又將余熱資源合理利用。
????技術(shù)研發(fā)
????2017年，科研人員首創(chuàng)了一種基于工藝流程的能量節(jié)點分析方法，以集輸系統(tǒng)工藝流程為主線，生產(chǎn)設(shè)備為節(jié)點，基于物料平衡及能量平衡兩個方面，對各用能環(huán)節(jié)的能源收入量、有效利用能和損失量之間的平衡關(guān)系進行綜合分析和評價，同時，在稠油集輸節(jié)能技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，科研人員嘗試將稠油開發(fā)中的納米絕熱保溫油管“跨界”應(yīng)用在了稀油生產(chǎn)中。
????除了在傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新突破上下功夫，科研人員還集思廣益，創(chuàng)造性地利用太陽能、空氣能等新能源來降低稀油集輸系統(tǒng)的能耗。
????技術(shù)應(yīng)用
????一系列創(chuàng)新技術(shù)先后在采油二廠白25井區(qū)、準東采油廠彩南作業(yè)區(qū)和油氣儲運公司2個稀油區(qū)塊、6座站場進行了推廣應(yīng)用，累計回壓自控技術(shù)改造電加熱器191套，井筒納米隔熱保溫應(yīng)用單井3口，新能源集輸加熱裝置應(yīng)用8套，加熱爐煙氣余熱改造13臺，儲油罐罐頂保溫改造15座，實現(xiàn)年節(jié)約天然氣955萬方，節(jié)電506萬千瓦時，減少節(jié)約能源消耗成本1501萬元。
????稀油是新疆油田最主要的原油產(chǎn)品，其產(chǎn)量占原油生產(chǎn)總量的60%以上。伴隨著瑪湖、吉木薩爾等10億噸級區(qū)塊的持續(xù)開發(fā)，“十四五”末，稀油產(chǎn)量將達到原油生產(chǎn)總量的70%以上，是保障國家能源安全、增儲上產(chǎn)的絕對主力。然而，稀油產(chǎn)量不斷攀升，稀油集輸系統(tǒng)耗能必將逐年增長，制約油田高效低成本開發(fā)的問題也日益凸顯。
????為此，新疆油田公司質(zhì)量設(shè)備節(jié)能處牽頭，在油田公司范圍內(nèi)全面推進稀油集輸系統(tǒng)節(jié)能提效工作，攻關(guān)節(jié)能技術(shù)研究。其中，作為新疆油田節(jié)能評價指標(biāo)體系、管理制度制定及技術(shù)研究的主要智囊，工程技術(shù)研究院地面工程研究所的研發(fā)人員積極探索、不斷創(chuàng)新，以先進的科技成果助推油田生產(chǎn)實現(xiàn)了降本增效、綠色發(fā)展的“雙贏”。
????集輸系統(tǒng)耗能量大
????諸多問題阻礙革新
????集輸系統(tǒng)是指把分散的油井所生產(chǎn)的石油、伴生天然氣及其它產(chǎn)品集中起來，經(jīng)過必要的處理、初加工后，將合格油和天然氣分別外輸至煉油廠和天然氣用戶的工藝過程。新疆油田開發(fā)已逾60年，隨著油田開發(fā)持續(xù)推進，油田生產(chǎn)面臨著采出原油含水率持續(xù)升高等問題。集輸系統(tǒng)作為稀油生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)適應(yīng)性逐年變差，“大馬拉小車”現(xiàn)象越發(fā)嚴重，能源消耗已占到了稀油生產(chǎn)總能耗的65%以上，成為第一大耗能單元。
????針對這一問題，工程技術(shù)研究院的科研人員深入現(xiàn)場細致調(diào)研，從系統(tǒng)、工藝、設(shè)備和生態(tài)文明建設(shè)四個方面綜合考慮，致力于集輸系統(tǒng)加熱爐等主要耗能設(shè)備，梳理出煙氣余熱資源化利用率低、井筒散熱損失大、儲罐散熱損失及揮發(fā)大等眾多關(guān)鍵問題。
????其中，在采用全流程節(jié)點分析方法對稀油集輸系統(tǒng)各關(guān)鍵點存在問題進行梳理后，科研人員總結(jié)出了阻礙集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研發(fā)的關(guān)鍵難題——集輸系統(tǒng)能耗的評價分析方法不系統(tǒng)，不能同時兼具全流程和全生命周期；集輸系統(tǒng)工藝流程能耗節(jié)點多，無法做到優(yōu)化、簡化和標(biāo)準化；設(shè)備選型和運行不夠精細，做不到控制系統(tǒng)最優(yōu)、換熱模式最佳和加熱方式最好；在節(jié)能方面無法做到既將設(shè)備保溫到位，又將余熱資源合理利用。
????打破傳統(tǒng)革新技術(shù)
????節(jié)能生產(chǎn)取得實效
????面臨諸多掣肘稀油集輸系統(tǒng)節(jié)能的難題，科研人員在集輸系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備選型和余熱利用等方面，展開了長期的技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新。
????2017年，他們首創(chuàng)了一種基于工藝流程的能量節(jié)點分析方法，以集輸系統(tǒng)工藝流程為主線，生產(chǎn)設(shè)備為節(jié)點，基于物料平衡及能量平衡兩個方面，對各用能環(huán)節(jié)的能源收入量、有效利用能和損失量之間的平衡關(guān)系進行綜合分析和評價，從數(shù)百節(jié)點、上千條數(shù)據(jù)中確定出耗能關(guān)鍵節(jié)點6個，查找系統(tǒng)問題9項，為系統(tǒng)提效工作找到了突破口。
????同時，在稠油集輸節(jié)能技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，科研人員嘗試將稠油開發(fā)中的納米絕熱保溫油管“跨界”應(yīng)用在了稀油生產(chǎn)中，不僅簡化了地面工藝，還有效利用采出液的油藏?zé)崃?，實現(xiàn)了地面常溫集輸，節(jié)能效果顯著。期間，由于納米絕熱油管造價昂貴，是普通油管價格的六倍以上，如何優(yōu)化油管下入深度的疑問一度困擾著大家。為此，科研人員幾經(jīng)試驗，終于研究出了以地面水熱力計算確定井口出油溫度，通過地下溫度場數(shù)值仿真模擬反算油管下入深度的方法，經(jīng)過多種油管組合方式優(yōu)化，充分利用地層熱能，減少地面加熱設(shè)備投資和運行維護成本，提出地下地上一體化、投資效益最大化的解決方案。
科研人員在集輸處理站現(xiàn)場觀察系統(tǒng)運行情況。
針對耗能問題，工程技術(shù)研究院的科研人員頻繁深入現(xiàn)場細致調(diào)研。
為了攻關(guān)能耗難題，在嚴寒的冬季，科研人員也要堅持駐守前線調(diào)研。
????井筒納米絕熱保溫技術(shù)“跨界”應(yīng)用的成功，是稀油油藏—井筒—地面立體節(jié)能的首次實踐，是稀油地面工藝優(yōu)化、簡化的典型，為高含蠟油田的開發(fā)和輸送提供了技術(shù)借鑒。
????創(chuàng)新利用新型能源
????全力實現(xiàn)降本增效
????除了在傳統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新突破上下功夫，科研人員還集思廣益，創(chuàng)造性地利用太陽能、空氣能等新能源來降低稀油集輸系統(tǒng)的能耗。
????2018年，科研人員在白25井區(qū)單井和計量站上開展了空氣源熱泵、太陽能與空氣能組合加熱的攻關(guān)研究試驗?？紤]到應(yīng)用場地的沙漠性氣候，科研人員聯(lián)合高校和本地知名企業(yè)對板房進行了特殊化設(shè)計，有效減少了風(fēng)沙對空氣熱源泵等電器的侵蝕，大大延長了電器壽命。
????單井空氣熱源泵、計量站太陽能與空氣能組合加熱技術(shù)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)加熱方式，實現(xiàn)了空氣源熱泵在西北區(qū)域嚴寒、沙漠氣候條件的首次應(yīng)用，當(dāng)前設(shè)備已平穩(wěn)運行兩年，平穩(wěn)運行最低溫度零下34.54℃，單井空氣源熱泵加熱采出液技術(shù)綜合節(jié)能率達到40%以上，計量站綜合節(jié)能率達60%以上。
????此外，作為油田鍋爐煙氣余熱利用技術(shù)的發(fā)源地，科研人員又在注汽鍋爐煙氣冷凝技術(shù)成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合油田在用加熱爐運行實際，對加熱爐煙氣余熱資源化利用技術(shù)進行了升級。一是突破了余熱資源用于自身系統(tǒng)加熱提效的固有模式，結(jié)合設(shè)備所在站場實際，將加熱爐煙氣余熱資源用于站內(nèi)原油或站區(qū)采暖供熱，通過多冷源梯級利用，實現(xiàn)余熱資源利用率最大化；二是突出了技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟性，基于“一拖二密封閥門”的技術(shù)突破，實現(xiàn)了傳統(tǒng)“一拖一”模式（1臺余熱回收裝置回收1臺設(shè)備煙氣余熱）向“一托多”余熱回收模式的轉(zhuǎn)變，同時回收多臺設(shè)備煙氣余熱，減少了投資，提升了余熱回收設(shè)備利用率，經(jīng)濟效益顯著提升。
????集輸節(jié)能成效卓越
????助推油田綠色發(fā)展
????在不斷創(chuàng)新和突破的過程中，井筒納米絕熱保溫、井口電加熱回壓自控、加熱爐煙氣余熱利用、計量站空氣源熱泵新能源等一系列集輸系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)體系逐漸形成，為申請股份專項投資提供了技術(shù)支撐。同時，一系列創(chuàng)新技術(shù)先后在采油二廠白25井區(qū)、準東采油廠彩南作業(yè)區(qū)和油氣儲運公司2個稀油區(qū)塊、6座站場進行了推廣應(yīng)用，累計回壓自控技術(shù)改造電加熱器191套，井筒納米隔熱保溫應(yīng)用單井3口，新能源集輸加熱裝置應(yīng)用8套，加熱爐煙氣余熱改造13臺，儲油罐罐頂保溫改造15座，實現(xiàn)年節(jié)約天然氣955萬方，節(jié)電506萬千瓦時，減少節(jié)約能源消耗成本1501萬元，降低了稀油集輸系統(tǒng)單耗，推動了油田綠色可持續(xù)發(fā)展。
????此外，該技術(shù)成果已授權(quán)發(fā)明專利1項，實用型專利1項，發(fā)表核心期刊論文4篇，其中，煙氣余熱綜合利用技術(shù)和井口電加熱回壓自控技術(shù)兩項關(guān)鍵技術(shù)在國內(nèi)油田首次成功應(yīng)用，并作為典型案例，被列為《中國石油天然氣股份有限公司集輸系統(tǒng)重點節(jié)能技術(shù)》25項重點節(jié)能技術(shù)之一，為各油氣田企業(yè)、對外合作經(jīng)理部優(yōu)先推薦應(yīng)用。
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（攝影 裘新農(nóng)）
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