联合站生产成本问题与对策分析.doc

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联合站生产成本问题与对策分析
刘清富
（集输大队信息组）
【摘要】药剂费、电费和燃料费为联合站所消耗的主要生产费用。通过对联合站内与此三种费用相关问题的分析研究，指出了影响联合站内生产成本的主要因素，并提出一些针对性的改进措施，以达到节能降耗的目的。
【主题词】联合站 生产费用 节能降耗
孤东油田已进入高含水开发阶段，平均综合含水已超过94％，采出液中含水量逐渐增多，造成联合站生产形式日益复杂，暴露出众多的生产和管理问题。与此同时，随着企业市场化经营的不断深入，成本管理越来越成为企业经营管理的主要内容。在各项材料费用居高不下、系统改造新增投资和低成本运营难度愈来愈大的情况下，如何解决制约可持续发展的效益“瓶颈”，已经成为联合站研究的难点和重点。
1、联合站站内加药相关问题分析
为实现原油处理和污水处理，各联合站一般采用站内现有的工艺流程结合投加化学药剂的方法[1]。所需化学药剂费用为联合站生产成本的重要组成部分。添加化学药剂主要为了原油脱水，可对原油脱水困难的原因进行详细分析，以探寻节约药剂成本的可行性。
1.1．脱水难的原因[2]
(1)原油品质差
原油中胶质、沥青质、蜡含量高由于沥青质、胶质、石蜡等这些石油中天然的乳化剂的吸附作用，造成原油破乳脱水困难。
(2)原油乳状液的复杂性
油田最常见的乳状液为油包水型乳状液，采出水中还常存在水包油型乳状液。此外，原油中还含有油包水包油型、水包油包水型等复合乳状液。原油乳状液的复杂性是原油脱水困难的另一个原因。
(3)生产用剂的多样性
在油田生产中加入了大量的清防蜡剂、解堵液等表面活性剂，地层中和原油中含有胶质、沥青质、树脂、石蜡等天然表面活性物质和水湿性颗粒。这些表面活性物质在高温、高压作用下相互作用、反应，形成吸附性更强的新的表面活性剂，增强了乳化石油的表面张力，导致原油破乳脱水困难。
(4)破乳剂使用不当

由于原油组成和原油乳状液成分日益复杂，任何单一破乳剂很难适应工况的连续变化；同时还可能存在破乳剂与原油中化学物质发生反应，增强了乳化石油的表面张力或破乳剂与原油中化学物质发生中和反应，削弱了破乳剂的破乳功能，造成原油脱水困难。
(5)脱水设备和脱水工艺落后
目前，孤东油田已经进入开发后期，开采出的原油组分和物性越来越复杂，原有的破乳脱水设备和工艺流程已经不能满足目前原油破乳脱水的需要，这也是造成原油破乳脱水困难的原因之一。
1.2．对策分析
(1)选用合适的破乳剂，加强运行参数调节[3]
基于在油田生产中，原油组分不断变化的实际情况，必须要强化定期筛选破乳剂的工作。通过实践来验证某种原油乳化液使用何种破乳剂效果最好，确定破乳使用的最佳温度、最优破乳时间和最佳用量等。温度升高可以加速原油的破乳速度和效果，但同时也会使原油中某些组分焦化，影响破乳脱水效果，增加能源的消耗。在保证破乳效果、脱水水质和不产生中间乳化层的情况下，应尽量选用破乳温度较低的破乳剂。
实际生产过程中破乳剂的破乳效果与实验室的实验结果往往存在一定的差别，应当定期观察，将实际破乳脱水效果与实验结果进行对比分析，找出差距，根据生产实际及时调整原油脱水的工艺和参数。
其中优化研究重点在于以下几点：同一温度条件下，破乳剂不同用量与破乳脱水效果和时间之间的关系；同一破乳剂用量下，不同温度与破乳脱水效果和时间之间的关系以及实验室破乳效果与实际生产破乳效果之间的差距关系。
(2)引进先进技术，改造生产工艺
各联合站可积极汲取其他它油田破乳脱水的先进经验，再结合本油田原油的特性、生产的实际情况，选用国内外先进的脱水技术设备。为减少原油破乳脱水过程中，由于长距离输送的机械作用所造成原油的重新乳化和反复高温、高压处理所造成的原油中某些物质焦化所造成的破乳困难，可将电脱水器、油气分离器、加热炉、沉降脱水器等设备有机的组合为一体，制成合一设备，缩短了破乳流程，从而最终达到节约破乳剂用量的目的。
此外，加药方式可采用PID变频调节，根据来液量自动调节破乳剂加注量，这样便能达到一种最佳的加注浓度，一种最佳的平衡状态，以实现优化运行目的。
应当大力发展各种油水分离和污水处理等各种机械设备。主张以工艺流程为主，投加化学药剂为辅。因为化学药剂不但费用不菲，而且药剂之间化学反应复杂，可能相互发生反应，导致产品失效。
2、联合站内动力消耗费用相关问题分析
集输系统联合站的动力设备[4]主要是指原油外输泵、电脱水及污水外输泵、注水泵等，它们担负着油田原油及污水的收集、处理和输送的重任，是油田原油生产、处理和输送过程中的主要耗能设备之一。目前，孤东联合站动力设备运行状况欠佳，大多存在着设备老化，电机损耗大，泵效率低下，通常不到45％，“大马拉小车”的问题特别突出，运行效率低；实际运行中，主要靠改变泵出口阀门的开启度来实现排量的变化，存在节流损耗大、泵管不匹配、压差大、管网效率低及电机功率因数低等现象。对泵机组进行技术改造，提高其运行效率，经济效益非常可观，节能降耗潜力巨大。
2.1.使用变频调速技术
为降低电费成本，联合站内变频装置的使用应得到推广。应用变频技术[5]可实现对流量、压力等的闭环控制，保证生产过程的平稳、可靠；变频装置还可减少对设备的冲击，减少对机泵及球阀的磨损；变频技术节能效果尤为显著。由于生产负荷变化、生产季节变化等，机泵负荷也不断变化，对于流量变化较大的机泵负荷采用变频调速效果非常明显，而且负荷变化范围越大，节能效果越好。
因此，根据各联合站生产的实际情况，可在站内各泵机组处针对性的使用变频装置，通过对电机转速进行控制，尽量避免“大马拉小车”现象，实现生产流程平稳运行。该举措可节约大量的电力费用。
2010年—2012年，集输大队共应用变频器42台， 55kW及以上的电机基本上安装了变频器，年节电总量在130万kW·h。
2.2.其他优化改造措施
可对机泵进行针对性的拆段，减小动力投入；更换机泵叶轮，使动力投入减少；随着生产量的变化，及时凋整、更换动力设备，避免余量过大；更换新型高效油水泵等。
近两年东一联、东四联、东三联先后进行了外输泵改型，例如：东一联将功率800kW的油外输泵更换为600kW的高效泵，东三联将110kW老式机泵改为节能型新泵大大实现了节能降耗，年节约用电70万kW·h。
3、加热炉燃料费用相关问题分析
加热炉[1][6]在联合站中的耗能占有重要的地位。联合站内加热炉的运行情况通常会随生产工艺的要求而发生变化，这种变化对加热炉的经济运行会带来不同程度的影响。
3.1. 影响加热炉经济运行的因素
(1)加热炉运行负荷
受油田生产的影响，加热炉运行负荷经常发生改变。加热炉运行负荷的波动，对加热炉经济运行会产生较大的影响。当加热炉运行负荷在高负荷(70％以上)或接近满负荷时，其运行效率较高，经济性好；然而国内多数联合站由于受生产工艺和季节性的变化，加热炉常处于低负荷运行，从而造成加热炉热效率低，经济性较差。

(2)加热炉被加热介质的含水率
联合站内脱水加热炉的被加热介质是油水混合物。由于水的比热相对较高，被加热介质中含水率越高，游离水所带走的热量就越多。若原油在加热前仍含有大量的游离水，会造成多余的能量消耗，使燃料费用增多。为节约加热炉的燃料费用，必须设法降低脱水加热炉被加热介质中的含水率。
(3)加热炉的排烟温度
排烟温度的高低直接影响排烟热损失率的大小。也是影响加热炉经济运行的主要因素。排烟温度每降低12～15℃，加热炉热效率提高1％。排烟温度升高，热损失增大，热效率降低，燃料消耗增加，所以在加热炉运行时应尽量降低排烟温度。
(4)加热炉的过量空气系数
过量空气系数和排烟温度一样，直接影响着排烟热损失。它是影响加热炉经济运行的一个非常重要的参数。过量空气系数每增加0.1，排烟损失就要增加0.5％左右。过量空气系数在1.2左右时，热效率最大。过量空气系数的控制是加热炉经济运行的关键。
目前国内先进的联合站采用配有自动配风调节装置的高效燃烧器，以代替采用人工调节档板方式的老旧设备。此类燃烧器部分采用了变频调节技术，可使过量空气系数得到有效控制，实现了加热炉的经济运行。
3.2.加热炉运行参数优化研究
(1)优化脱水加热炉的加热温度
国内多数油田经过长期开采，原油含水率不断增加，原油乳状液粘度也发生了复杂的变化。随脱水温度的升高，原油粘度下降，油水界面张力下降，有利于脱水质量的提高。若采用高效的低温型破乳剂，能在加热炉加热到较低的温度下，达到原油脱水目的，因此脱水加热炉最低温度的确定还受原油脱水工艺因素的影响。
(2)优化外输加热炉出口温度
为了保证原油安全输送，必须要求原油输送温度达到一定数值。最低原油外输温度受原油物性、管道长度、管道保温情况等多种因素的影响。由于受生产工艺和测量手段的影响，实际的外输温度往往大于理论最低外输温度，因此加大了加热炉热负荷，增加了外输加热炉的能耗。为实现外输加热炉的经济运行，应在满足原油安全输送的前提下，尽量降低加热炉的外输温度，保证加热炉经济高效运行。
3.3.对策分析
(1)加强脱水前的油气水分离，选用高效三相分离器，选择合适的破乳剂，保证脱水前的油气水分离效果。
(2)选择高效燃烧器，采用自动配风装置，实现加热炉过量空气系数自动调节。
(3)根据生产工艺实际情况，优化加热炉运行工艺参数，降低脱水加热炉和外输加热炉加热温度，实现加热炉低耗高效运行。
4、结束语
本文从生产运营，成本控制的角度出发，主要分析了涉及联合站药剂费、动力费以及燃料费相关的生产工艺和重要设备存在的主要问题，并针对具体问题提出了具体性的举措，以达到节能降耗，节约成本的问题。需要特别的指出的是，涉及到具体的优化工艺运行参数时，必须考虑到整个联合站、甚至整个集输系统的整体效益，需要更进一步的深入研究和详细论证。
参考文献
[1] 冯叔初 郭揆长.油气集输与矿场加工.中国石油大学出版社，2006
[2] 赵福麟．油田化学．石油大学出版社，2003
[3] 任卓琳 牟英华 崔付义.原油破乳剂机理与发展趋势.油气田地面工程，2005.7
[4] 钱锡俊 陈弘.泵和压缩机.石油大学出版社，1989
[5] 李方圆.变频节能技术在风机、泵等通用机械中的应用.节能与安全，2008.6
[6] 邓寿禄 徐涛.集输系统加热炉的经济运行.油田节能，2006
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