油气田集输系统能效对标体系研究

油气田集输系统能效对标体系研究

魏中玲,张海娜

大港油田公司第一采油厂 天津 300280

摘要：在我国快速发展过程中，市场经济在快速发展，社会在不断进步，集输系统是油气田地面系统重要组成部分，其能耗在系统总能耗中占比很高，科学控制集输系统能耗对实现油气田地面系统高效运行具有重要意义。调研多个油气田能效对标体系，认为集输系统主要耗能设备包括泵、加热炉和压缩机，探讨上述设备的能效指标及其计算方法，梳理表征系统能效水平的指标，奠定对标体系建立基础。分析四种典型能效对标方法的适用性，为构建油气田集输系统能效对标体系提出建议。

关键词：集输系统；能效对标；体系；对标分析

引言

集输工作者应根据油田开发设计和采油工艺确定集输系统的规模、工艺流程和总体布局，使油田开发、开采和集输系统互相协调、生产平稳，促进油田的开发和开采。不同的油田根据特点选择不同的开采模式。油气田在开发、生产过程中，需要大量热量用于油气的开采、集输和处理，这些热量主要依靠加热炉和锅炉提供。油气田加热炉是油气田地面集输、处理与输送各个环节中必不可少的重要生产设施之一。油井井口加热、掺水、热洗、转油站含水油外输、原油脱水、联合站净化油外输、原油稳定、成品油输运、气田的集输与处理以及地面设施的供暖和伴热等环节都离不开这一设施。

1原油集输系统能效现状及发展趋势

随着各大油田的不断开发，相应的能耗监测技术在我国得到了很大的提高。早期的监测由技术人员直接在现场进行，后期逐步实现自动化监测，并设立了专门的节能监测机构。目前，国内在能耗监测技术上的主要目标有两个：一是减少耗能实物量（输油泵、加热炉、注水泵、天然气压缩机耗能设备的耗电量、耗气量、耗油量）；二是提高设备单体效率，用以上方法最终达到监测耗能设备节能水平、提出改进建议、挖掘企业的节能潜力、提高能源综合利用水平的目的。但这些节能监测措施与国外相比，自动化程度仍旧不高，均需通过离线及在线监测值的计算得到能耗指标，且缺乏相应的能耗监测和计算工具。目前，我国油田集输系统节能技术的发展相对滞后。在能效监测方面，存在耗能设备能效监测方案不全面、不系统的问题；由于在原油集输流程中，加热炉和机泵是能量传递和转化最主要的设备，因此大多相关研究只针对加热炉和机泵展开，很少涉及其他耗能设备；与此同时，大部分研究还处于集输工艺流程调整和耗能单体设备节能的层面上，很少有学者将耗能单体设备与系统整体结合研究，通过分析单体设备能耗与系统用能的关系，发现系统中不合理的用能环节，从而制定出节能措施。有一部分研究表明：经提效后，虽然单体设备能量转换和使用效率较高，但当纳入整个集输系统之后，其能效值并不理想。因此，从整体的角度出发，分析耗能设备的优化使用和系统的整体节能问题，是十分有必要的。

2油气田集输系统能效对标体系研究

2.1指标体系构架及指标体系

根据油气田生产实际特点，构建了油气田重点用能系统的能效指标体系框架，共分为３个层级［８－９］，即宏观综合、生产系统、终端设备。在此基础上，根据ＧＢ／Ｔ　３３６５３－２０１７《油田生产系统能耗测试和计算方法》［１０］、ＧＢ／Ｔ　３３７５４－２０１７《气田生产系统能耗测试和计算方法》，进一步结合现场实际工况和测试条件等多方面因素，遵循科学合理、协调统一、适用性强、可操作性强等原则，建立了油气田重点用能系统能效指标体系，共包含３个层级１６项指标。

2.2能效水平指标

目前，描述油气田集输系统能效水平的指标是以各类能源消耗量为基础，分为集输系统宏观综合能耗指标和集输系统能源经济效率指标。集输系统宏观综合能耗指标包括集输吨油综合能耗、集输吨油耗电量、集输吨油耗气量、集输吨油耗水量和集输万方天然气综合能耗；集输系统能源经济效率指标包括产液量综合用能单耗、产油量综合用能单耗、产液量生产用电单耗和产油量生产用电单耗。为表征油气田企业的环境与社会效益，部分油田还采用能源社会效率指标，包括原油稳定率、集输密闭率、油气损耗率、天然气利用率。相关指标需结合油田实际生产状况进行合理选取，若数据或信息采集不易，则不建议采用。

2.3软件需求分析

“海上原油集输系统能效对标分析软件”以系统中主要耗能环节（包括耗能设备和海底管道）各运行参数作为研究对象，分析各环节的能耗状况。软件中包含了不同设备的指标名称和能耗计算方法，可以对不同油田各异的集输流程进行对标分析。本文海上原油集输系统中涉及的主要耗能环节较多，应能够根据不同案例油田的需要进行设备选择。因此软件在设计的过程中，按照耗能环节和计算方法的不同，分为了多个计算界面，方便单独选择某个设备、某种方法来分析局部以及整体的能耗情况，令其构架清晰。该软件能够实现的具体功能如下：1）基础数据编辑与维护主要的基础数据包括指标个数及名称、数据组个数、各指标数据值三大类。各类指标数据、标杆值可通过键盘直接输入。在预测参数优化后的设备综合能效时，调节值可直接在界面输入，预测后的热效率也会显示于界面。2）指标权重与指标综合影响因子的计算影响设备能效的每项指标所占的权重大小，是拟合曲线的重要参数，也是后期提效措施的直接依据。基础数据全部录入完毕即可进行各项计算。单击界面上对应按钮，可将指标综合影响因子与设备综合能效指标进行函数关系的拟合，能够得到拟合函数，并可将图片保存。3）指标调节与热效率预测对于综合能效指标不达标的设备，可通过调节工艺参数指标参数，预测调节后的能效值，从而指导制定出合适的提效措施。4）系统灰色关联分析分析各能耗设备与系统能效之间的灰色关联度，判别各设备对系统能耗影响程度的大小，以便有针对性地实施提效措施。

2.4运行负荷

一是油气田供热需求具有显著的季节性，即冬季高春秋低，夏季部分加热炉停运。运行负荷季节性波动较大。二是加热介质即采出液产量，尤其是井口产量波动较大。辽河油田平均热负荷率仅32%。三是加热炉的建设相对分散。所服务的集油系统一般以转油站或脱水站为单位独立存在。在油田生产中，服务于油气集输网络的加热炉相对服务于注水网络的注水泵来说，互相备用协调调度可用性差，加热炉一般无法在多个站之间备用，导致加热炉备用系数大，运行负荷率低且调整难度大。

结语

综上所述，根据已建的油气田能效对标体系，分析了集输系统重点耗能设备的指标及其计算方法，归纳了表征系统能效水平的指标，总结了四种能效对标分析方法。各项指标及其计算方法主要是参考行业标准，实际应用时需根据油气田具体情况进行相应的调整或修正。对于能效对标分析方法，油气田应该结合生产状况合理选取，建议使用直接对比和能耗（效）预测。在上述两种方法不适用的前提下，可以选择权重计算，优先考虑组合式赋权法。绩效打分作为对其他分析方法的一种补充，各油气田可自行选择是否采用该方法。随着油气田的持续开发，集输技术和工艺不断发展，油气田集输系统能效对标技术也应随之得到提升，相关标准得到修订和完善，节能降耗的目标才能得以实现。

参考文献

[1]孙春芬，赵连增，罗敏，等.储气库与油田开发协同建设经济评价模型及经济性研究[J].油气与新能源，2021,33(04):53-59.

[2]陈由旺，吴浩，朱英如，等.“双碳”背景下油气田节能技术发展与展望[J].油气与新能源，2021,33(06):6-9+26.