油气田管道节能技术探讨.pdf

技木 躅用 ， T e c h n o l o g y＆A p p l i c a t i o n ．吨 ‘ ～ | r ＼ 油气田管道节能技术探讨 李 明迪 大庆油田有限责任公司第十采油厂 摘要 目前 ，油气输送 主要 以管道运输 为主 ，油气田管道运 输 已形成一个庞 大的工业体 系，在石油天然气工业 中发挥着越来越重要 的作用。然而，油气在管道输送过程 中会产生极 大 能耗 ，为了实现油 田节能降耗 ，实现油 田经济效益的最大化，研 究和推广油 气田管道节能技 术，成为油田节能降耗 目标实现 的必然趋势 关键词 油气田 管道输送节能措施 D 0I 1 0． 3 9 6 9 ／ I ． i s s n ． 2 0 9 5 - 1 4 9 3． 2 0 1 4． 0 0 2． 0 0 9 我国已建成 “ 西气东输” 、“ 北油南运”等一系 列重 点管 道 程 ，油气 田管 道运 输 已形 成一 个庞 大 的工业体 系，在石油天然气工业 中发挥着越来越重 要的作用。降低油气输送过程中的能耗可以极大地 节 约能 源 ，具 有 十分重 大 的意义 。 1 油气 田管道节能技术 稠 油 产量 在我 国油气 产量 中 占有 重要 地位 。稠 油存在含蜡量高 、凝点高 、常温下黏度可达数千甚 至 上万 mP a s 等 特 点⋯ 。含 蜡 量高 导致 原油 内部 蜡 析出结晶，增大流动阻力 ，增加管道输送能耗。高 黏 度原 油在 常 温下难 以流动 ，通常 采用 加 热方式 增 加流动性 ，从而实现长距离管道运输。 1 ． 1 含蜡 原油 降黏 剂技术 原油降凝剂可 以有效地抑制原油组分中的石蜡 析 出，降低原油的凝点 ，与此同时原油黏度大幅度 下 降 ，从 而 大 大地 增 加 了原 油在 管 道 中的 流动 性 。 含蜡原油降黏剂技术可以实现原油管道首站一次加 剂处 理 ，不 需 在 沿途 设 加 热 站 的准 常 温 输 送工 艺 ； 同样 地 通过 采用 加 降凝 剂 ，含蜡 原 油可 实现 在冬 季 超低输量下的常温输送 ，从而产生巨大的节能降耗 效 益 。 1 ． 2加热 炉节 能技 术 加热炉是原油集输加热的主要设备，它在运行 过程中存在的主要 问题 部分加热炉燃料利用率较 低 ，燃料消耗量较大 ；由于水质等其他 因素的影 作 者简 介 李 明迪 ，2 0 0 9年毕业 于大庆 石油学院 自动 化专业 ， 主要 从事 油 田没 计 r作 ，E - m a i l l i mi n g d i p e t r f】 c h i n a ． t o n i ． c n ，地 址 黑龙江省大庆市肇州县朝 阳沟镇 大庆 油 田有限责任公司第十采 油厂规划 没计研 究所，1 6 3 l 1 4 。 I 2 2 f WW W． s y s h j n ． c o rn 响，几乎所有加热炉都会 出现不同程度的结垢 ，管 壁结垢降低 了加热炉的传热能力 ，大量的热损失增 加 了能耗 。 首先 ，利用高频震荡除垢防垢技术有效地除去 加热炉的水垢 。它的原理是 超声波直接作用于热 交换装置 内部 ，利用物垢 刚脆 的机 械特性进行 除 垢 ，这样可 以增加热传导效率 ；超声波震荡沿着热 交换 设 备 的金 属构 件传 递 至管 束上 后 ，超 声波 震 荡 导致管束上的积垢持续地剥落 ，能有效降低管束结 垢的形成速度 ；超声波传递到水中，使水 中矿化物 结 晶 ，沉淀 。防止结垢 。 其次 ，热媒炉系统可 以实现热量高效传输 ，提 高加热炉燃料利用效率。它以原油或天然气作为燃 料 ，通过 燃烧 器 在 炉膛 内燃 烧产 生 热量 ，炉 管 大部 分以对流 、辐射 的形式将热量传递给导热油，循环 泵驱 动 导热 油通 过 加热 炉 出 口进 入 换热 器 ，在 换热 器内将原油加热后循环 回热媒炉 ，持续循环 ，从而 实现以导热油为载体进行热量连续传递。热媒炉系 统 自动控制和调节系统 的实际使用水平高 ，同时采 用 余热 回收 ，节 能效 果好 。热煤 炉 系统 已经 在 国外 进 行大 规模 应用 。 近年来新型高效燃烧器 、余热回收装置技术的 应用 ，大大提高了加热炉的效率。 1 ． 3 天然气管道运输减阻剂 由于油气存在黏性 ，流动时产生剪切阻力 ，形 成能量损失。大量研究表明 ，紊流效应是限制流体 在管道流动和增加流动能耗的主要 因素。向流体 中 注入适量高分子 聚合物可以控制流体的紊流效应 ， 从而降低流体在管流 中的能耗 。 天然气作为清洁能源 ，其开发和利用的快速发 展对管道输送能力提出了更高的要求 ，因此减气阻 技术受到广泛关注。天然气管道减阻技术具有不受 管道 口径 限制 ，一次性投入低 ，无论新老管道都适 用 ，有效提高管道输送效率等优点 。减 阻剂在管道 内壁形成光滑的液膜 ，将气体一 固体 界面改变为气 体 一 液体 界面 。由于液 体界 面 比固体界 面光滑 得 多 ，这 将 大 大减 少形 成紊 流 的 可能性 ，从 而减 小 天 然气和管道内壁之间的摩擦阻力 ，降低天然气输送 过 程 中的 压降 和能 耗 。 1 9 7 9 年 天然气 减 阻剂 首次 成 功地应 用 于横 贯 阿 拉斯加 的原油管道 中，克服 了极寒气候条件 ，极大 降低 了能 耗 。在 随 后 的 i 十年 中 ，经 过 多位 研 究 者的不断努力 ，天然气减阻剂的种类越来越多 ，如 脂肪酸类 、脂肪胺类 、胺化物及酰胺化合物等。天 然气减阻剂极大降低 了天然气输送能耗 ，促进了天 然气 管 道工 业 的发展 。 1 ． 4油溶 性减 阻剂 油 溶性 减 阻剂 是 一种 用 于油 品输 送 的化 学 添加 剂 ，它能减小油 品在管 道 中的 阻力 ，起 到节能作 用 。油溶性减阻剂主要包括 一 烯烃聚合物 ，烯烃 的含碳数在 2 ～ 3 0 之间 ，优选 c ～ c ． 之间的O r_ 一 烯烃 。 催化剂通 常是齐格勒一 那塔 型催化剂 ，也可用茂金 属 型催 化剂 。油溶 性减 阻 剂 可 以应 用 在 以下 几个 领 域 减 少长 输油 管 线 中的泵 站 ，节 约 能源 ；对 于 无 法设 立 泵站 的地 理 条件 恶劣 地 段如 沙 漠 、海上 可 采 用减 阻 剂 ，减小 摩 擦 阻力 ，增 加流 动 速度 ；增 大 管 线输油量 。减租剂的效果 与注人方式等因素相关 。 油溶性减阻剂注入设备 、注入地点 、注入溶度 ，以 及 注 入 速度 都属 于广 义 注入 方式 。因此 在 实 际操作 过程 中不仅要结合油 品特征 ，优选减阻剂 的种类 、 相对分子质量 、注入浓度 ，更应该注意优化出合适 的注入装置 ，以及注入时流体流动速度等。 1 ． 5 变频 调速 离 心输油 泵 变 频 调速 在 泵节 能方 面 有 十分 明显 的优 势 ，但 并 不是 有 流量 和 压力 变化 的地方 都 可 以采用 变 频调 速 。调节 范 围不 能过 大 ，否则 会 影 响油 泵 自身 效率 和 电动 机 效率 ，同时 应该 避 免调 定 速泵 和 配套 电动 机进 入 低效 区 。变频 调 速 一般 在 7 5 ％～ 1 0 0 ％之 间 比较合理。变频变压输油调节效果好于变频恒压 输 油 ， 因此 在 油气 管 道输 送 中 ，尽量 采 用变 频 变压 输油 。在调速和定速联合输油时 ，推荐采用调速泵 的工 频高效 区扬 程稍微高 于定 速泵 的变频 调速模 式 ；也可 以采用并联运行泵全部变频调速模式 ；传 统离心输油泵一调二定 、多定模式需要经过细致的 苫 技术 应用 ， T e c h n o lo g yA p p l ic a t io n 计算 ，这样才能达到最优运行效果。变频调速不适 用 于 流量 较稳 定 、工 况点 单 一 以及静 扬 程 占总扬 程 比例较大的输油系统 ；它主要应用于流量 不稳定 、 变 化频 繁且 幅 度较 大 、经 常流 量 明显 偏小 以及管 路 损失 占总扬程 比例较大的输油系统 ，因此应该结合 油气管道实际工况优选变频调速。 1 ． 6 L N G技 术 液 化 天 然 气 的体 积 只 有 同 量 气 态 体 积 的 1 ／ 6 2 5 ，因而将其液化之后 ，有利于 降低储存 和运 输成 本 ，极 大 减少 管道 运输 的能耗 。天然 气相 对 原 油而言 ，压缩 性 比较强 ，考虑 到其 管道输送 的能 耗 ，可 以大力 发 展液 化 天然 气 L N G来 解 决 输送 能耗 难题 ，同时增 加天 然气 利用 经济 效益 。 2 小 结 目前 在油 气 长输 管 道领域 ，油气 输送 工 艺 、运 行 设 备 以及 L N G技 术 的研 究 均 获 得 了很 好 的发 展 。 针 对 管道 长距 离 运输 上 出现 的 问题 ，采 用含 蜡 原油 降黏剂技术 ，改善原油常温流动性 ，降低输送过程 中加 热补 充能 量 ；采 用 天然气 减 阻剂 技术 ，进一 步 增加油气运输量 ；应用高频震荡除垢防垢技术和热 媒 炉 系 统 ，能 够 有 效 增 加 加 热 炉 对 燃 料 的 充 分 利 用 ，提高加热炉的热利用效率 ，减小加热过程中的 能 耗损 失 ；油 溶性 减 阻剂 可 以减少 普 通原 油输 送 能 耗 ，解 决 沙漠 、海 上 等 恶劣 环 境 下 管 道 输 油难 题 ； L N G技 术 可 以有效 解决 我 国天 然 气供 需地 域 之 间的 矛盾 ，减少初期投资压力 ，有利于开辟海上天然气 运输 通道 ，减 少不 必 要 的能耗损 失 。 目前 ，我 国 的油气 长输 管 道输 送 丁艺 方法 与 国 外的水平相 当，然而在管道的运行管理和主要输送 设备的有效利用水平上还存在一定 的差距。应进一 步 向 国外 学 习 管道输 送 的 节能 降耗 技术 ，进一 步 开 发新 的节能技术 特别是 L N G技术 ，从而降低油 气管 道能 耗 ，促进 我 国油气 田管 道工 业 的发展 。 参 考文献 [ 1 ] 刘 飞． 油气 长 输管 道节 能 技术研 究 [ J ] 管道 技术 与设 备， 2 0 1 2 0 5 5 7 5 9 [ 2 ] 张其滨天然气 管道输 送减 阻剂研 究 [ J ] ． 天然气 技术 ． 2 0 0 8 2 4 8 5 0 ． [ 3 】富雯婷． 油溶性减阻剂的研究进展 [ J 】 ． 辽宁化工， 2 0 0 g ， 38 51 55． 收稿 日期 2 0 1 3 一 l 1 2 0 口 l u 年 第 期石 油 石 化 节 能l 2 3