勝利油田海洋采油廠埕島中心二號(hào)平臺(tái)集輸系統(tǒng)是整個(gè)埕島海域油氣集輸的樞紐，擔(dān)負(fù)著整個(gè)海域50%以上原油的初步處理和增壓輸送任務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)包括從進(jìn)站來(lái)油匯管到出站外輸管線末端內(nèi)的所有管線和設(shè)備。2008年12月，原油進(jìn)站溫度為48.5℃，日處理液量為7236.92m3，油量為 2491.78t，年外輸油量為84104t，原油密度為0.9473g/cm3，粘度為273.84Mpa·s(60℃)，綜合含水率為64.23%。
影響海上集輸系統(tǒng)效率的因素
從廣義上講，集輸系統(tǒng)效率是指整個(gè)系統(tǒng)的能量利用率，它是系統(tǒng)能量消耗的衡量參數(shù)，對(duì)于穩(wěn)定集輸系統(tǒng)的效率，都有一個(gè)特定的值，其測(cè)量方法見(jiàn)《原油集輸系統(tǒng)效率測(cè)試和單耗計(jì)算方法(SY/T5264—1996)》。在該規(guī)范中，將原油集輸統(tǒng)效率定義為集輸系統(tǒng)各站站效與其管效乘積的加權(quán)平均值。可見(jiàn)，集輸系統(tǒng)的效率取決于管效和站效。因此，提高海上集輸系統(tǒng)效率可從提高相關(guān)設(shè)施的效率和降低處理流程的能量消耗入手。
輸油動(dòng)力設(shè)備 輸油動(dòng)力設(shè)備效率的高低將直接影響海上集輸系統(tǒng)效率，《中國(guó)節(jié)能政策大綱》中規(guī)定：油田輸油泵運(yùn)行效率指標(biāo)不低于65%，而埕島中心二號(hào)平臺(tái)輸油泵效率只有46.45%。主要原因是電機(jī)老化、磨損嚴(yán)重，輸油泵因長(zhǎng)期運(yùn)行、保養(yǎng)不到位、原油粘度高含砂等造成設(shè)備運(yùn)行效率偏低， 因此，海上集輸系統(tǒng)在輸油動(dòng)力設(shè)備方面有較大的節(jié)能挖潛空間。
熱能損耗 熱能損耗是影響海上集輸系統(tǒng)效率的重要因素之一。根據(jù)測(cè)試統(tǒng)計(jì)資料得知，埕島中心二號(hào)平臺(tái)集輸系統(tǒng)的熱損較大，主要原因如下：
①由于熱媒爐內(nèi)部加熱盤(pán)管長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，加熱盤(pán)管內(nèi)外結(jié)垢嚴(yán)重，煙管腐蝕經(jīng)常穿孔，致使加熱爐效率降低，加熱爐效率為84.5%。
②平臺(tái)管道附件如閥門(mén)、法蘭、支座等，施工中忽略了這些管道器件的保溫，而保溫前后的散熱損失差別很大。特別是在換熱器等熱力管道上，管道支座設(shè)置很多，提供了大量的散熱點(diǎn)。
輸送溫度 原油在外輸過(guò)程中，溫度將直接影響原油的粘度，埕島油田原油在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。因此，依據(jù)不同外輸液量和溫度，在滿足正常降粘輸送要求的同時(shí)，找出最小熱能消耗溫度點(diǎn)，可以提高海上集輸系統(tǒng)效率。
原油粘度 由于埕島油田原油“三高”的特點(diǎn)，油氣在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)及輸送過(guò)程中，油流阻力與原油粘度成正比。因此，在埕島油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)及輸送過(guò)程中，原油處理和輸送需要消耗大量的熱能，是影響海上集輸系統(tǒng)效率的主要原因。
優(yōu)化配套技術(shù)提高海上集輸系統(tǒng)效率
埕島中心二號(hào)平臺(tái)集輸系統(tǒng)由于投產(chǎn)時(shí)間比較長(zhǎng)，設(shè)備老化嚴(yán)重，能耗隨之增長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)影響海上集輸系統(tǒng)效率的因素進(jìn)行分析，我們圍繞提高集輸系統(tǒng)效率，對(duì)埕島中心二號(hào)平臺(tái)集輸系統(tǒng)主要進(jìn)行了以下幾方面的技術(shù)改造和優(yōu)化：
輸油動(dòng)力設(shè)備方面 更換低效輸油泵電機(jī)。對(duì)效率只有73%的1#輸油泵電機(jī)，組織進(jìn)行了更換，更換后新電機(jī)的測(cè)試效率為81.4%，效率提高了8.4%;電機(jī)加裝變頻器。埕島中心二號(hào)平臺(tái)集輸系統(tǒng)共有4臺(tái)輸油泵，1#、2#外輸泵投產(chǎn)初期使用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制，3#、4#外輸泵采用軟啟控制，目前已經(jīng)全部采用了變頻調(diào)速控制。3#、4#外輸泵使用軟啟動(dòng)裝置控制時(shí)，外輸泵是在工頻下運(yùn)行，控制原油排量需要人工頻繁地手動(dòng)調(diào)節(jié)外輸泵出口閥門(mén)開(kāi)度，當(dāng)外輸泵排量過(guò)高時(shí)，需要采用回流閥調(diào)節(jié)排量，這樣不但增加現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也白白消耗一部分能量，由于4臺(tái)泵的控制方式不同導(dǎo)致出口壓力差距大給泵與泵的配伍運(yùn)行帶來(lái)極大不便。針對(duì)以上問(wèn)題，平臺(tái)技術(shù)人員根據(jù)1#、2#外輸泵和3#、4#外輸泵運(yùn)行的效果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)使用軟啟動(dòng)裝置時(shí)，泵出口壓力約為4.1Mpa，使用變頻時(shí)，泵出口壓力約為2.8Mpa，排量約為160m3/h，因此，根據(jù)公式可以得到使用變頻時(shí)每個(gè)小時(shí)節(jié)約能量 ，由此可見(jiàn)在原油外輸中使用變頻調(diào)速技術(shù)，系統(tǒng)節(jié)能可觀，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
優(yōu)化改進(jìn)外輸泵。 更換掉已使用多年老化、磨損嚴(yán)重的1#輸油泵，使泵效由原來(lái)的46.5%提高到60.3%。改進(jìn)輸油泵的密封結(jié)構(gòu)，由環(huán)式改為機(jī)械密封，同時(shí)提高密封件質(zhì)量，以減少泄漏損失，平均提高泵效1.5%。利用3#輸油泵三保的機(jī)會(huì)，組織專業(yè)人員對(duì)泵軸 、葉輪、導(dǎo)翼、口環(huán)等部件拆開(kāi)后，重新調(diào)整間隙，并且清理打磨泵的流道、泵殼體，盡量使其表面光滑，減小泵的水利摩阻損失。保養(yǎng)后，3#外輸泵的運(yùn)行效率提高4%。
熱媒爐燃?xì)饪刂葡到y(tǒng) 優(yōu)化熱媒爐燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)，確保熱媒爐高效運(yùn)行。運(yùn)用先進(jìn)清洗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱媒爐盤(pán)管的徹底清洗。埕島中心二號(hào)平臺(tái)使用的加熱爐是由中油氣管道機(jī)械廠生產(chǎn)的 GL4700C-DY1.6Q型熱煤爐，由于投產(chǎn)時(shí)間久，加熱盤(pán)管內(nèi)外結(jié)垢嚴(yán)重，煙管腐蝕經(jīng)常穿孔，極大降低了導(dǎo)熱效果，加熱爐效率為84.5%。
為了提高導(dǎo)熱油流動(dòng)性和加熱效率，我們對(duì)3臺(tái)熱媒爐進(jìn)行了化學(xué)清洗，清洗過(guò)程中先對(duì)熱媒爐盤(pán)管進(jìn)行脫脂處理，然后清除結(jié)垢，最后鈍化預(yù)膜。通過(guò)清洗，導(dǎo)熱油流量在熱媒泵出口壓力0.6Mpa的情況下增加10m3/h，熱效率提高4%。
優(yōu)化熱媒爐燃?xì)饪刂葡到y(tǒng) 確保熱媒爐高效運(yùn)行。熱媒爐的助燃風(fēng)和燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥閥位的調(diào)整需要同步進(jìn)行，如調(diào)節(jié)不當(dāng)，則會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：兩個(gè)閥開(kāi)度值調(diào)的過(guò)低，就會(huì)造成壓力過(guò)低;助燃風(fēng)量大，容易造成引燃火建立不起來(lái);助燃風(fēng)量小，不利于燃?xì)獾某浞秩紵ａ槍?duì)熱媒爐實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)和研究，對(duì)熱媒爐的行程開(kāi)關(guān)進(jìn)行了更換，并對(duì)點(diǎn)火器和燃?xì)鈬娮斓拈g距進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)助燃風(fēng)和燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的閥位進(jìn)行了統(tǒng)調(diào)，將起始點(diǎn)閥位開(kāi)度設(shè)定在10%。通過(guò)對(duì)熱媒爐進(jìn)行的上述改造，確保了熱媒爐的平穩(wěn)運(yùn)行及燃?xì)獾某浞秩紵瑹嵝侍岣?%。
熱力管道 本集輸站根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，對(duì)熱力管道及閥門(mén)、法蘭、支座等選用全防水復(fù)合隔熱型保溫材料進(jìn)行保溫，并且優(yōu)化保溫方法，大大減少了保溫層厚度，以經(jīng)濟(jì)的保溫效果減少熱損，提高熱能利用率。
調(diào)控原油輸送溫度 埕島油田所生產(chǎn)的原油屬“三高”原油，管道輸送原油時(shí)采用加熱輸送的辦法，其目的在于提高原油的溫度來(lái)降低其粘度，減少輸送時(shí)的摩阻損失。然而溫度的高低對(duì)動(dòng)力費(fèi)用和熱力費(fèi)用影響很大，因而合理地確定油溫是一項(xiàng)重要的工作。溫度過(guò)高，原油在泵腔內(nèi)易汽化產(chǎn)生氣蝕;溫度過(guò)低，原油的摩阻損失就會(huì)增大，外輸泵運(yùn)行效率降低，造成額外的能源消耗。
針對(duì)原油加熱溫度控制問(wèn)題，利用油管摩阻計(jì)算方法，計(jì)算出原油外輸?shù)淖罴褱囟葹?8℃。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)熱媒加熱系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，將原油外輸溫度控制在58℃， 既消除了因油溫高造成的泵氣蝕現(xiàn)象，又避免了溫度低影響泵運(yùn)行效率等情況。
優(yōu)選化學(xué)藥劑，降低原油粘度 通過(guò)對(duì)乳化降粘技術(shù)和降凝減阻技術(shù)研究，并根據(jù)原油溫度與粘度的函數(shù)關(guān)系，采集了含水量不同的外輸原油樣品，進(jìn)行室內(nèi)外分析和添加破乳劑后的物性變化試驗(yàn)，優(yōu)選出能較好降低原油粘度的破乳劑。由試驗(yàn)可以看出，DEAW-25型破乳劑是一種良好的中低溫表面活性劑，具有較強(qiáng)的表面活性和潤(rùn)濕能力。它本身作為一種水溶性表面活性劑，具有兩親性，依據(jù)相似相容原理，可以在蠟晶周圍形成一個(gè)以非活性基團(tuán)為內(nèi)層、極性基為外層的分子吸附膜，使結(jié)蠟的親油表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水表面，阻止蠟晶在油管、設(shè)備上進(jìn)一步沉積，起到了一定的防蠟作用。只要初始溫度達(dá)到50℃以上，加入濃度為100mg/L，就能達(dá)到良好的降粘效果。
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