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摘要：油气集输的主要作用是分别测得各单井的原油、天然气和采出水的产值后，汇集、处理成出矿原油、天然气、天然气凝液，经储存、计量后输送出去。油气集输系统节能降耗措施很多，降低油气损耗最有效措施是密闭集输。变频器在输油泵上广泛应用，既达到节能的目的，又方便生产管理。改变离心泵叶轮直径调节流量的方法，虽然流量在一定范围内可以保证泵在有效区内工作，能量利用经济，但不方便应用不广泛。单管循环流程在一定条件下，可以做到既节气又省电。
關键词：油气集输系统；能耗节点；离心泵叶轮；节能降耗
油田油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。从油井到计量站、接转站，再到联合站，形成了相互联系、配套的地面工程系统。油气在集输过程中的许多环节，有节能降耗的潜力可挖。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析，提出了变频器节能降耗，利用单管循环流程优化节能，密闭集输流程改造降低油气损耗等措施，分析在生产中的应用效果。
1集输工艺概述
油气集输生产环节大致分为6个方面，油气集输过程各个生产环节形成相应的单元工艺，根据各油田的地质特点、采油工艺、油气物性及自然条件等方面的不同，将油气各单元工艺合理组合，形成不同的油气集输工艺流程。各单元工艺组合原则是：油气密闭输送、密闭处理；操作平稳可靠，产品质量稳定；化学助剂相互配伍；尽量利用自然能量。油气集输工艺流程按油气输送的形式分为油气分输流程、油气混输流程；按油气集输系统的布站方式可分为一级半、二级和三级布站集输流程；按油井集输方式可分为单管加热（或不加热）流程、双管掺热水流程和三管热水伴随流程。油气集输系统分为集输、脱水、稳定和储运4个过程，根据目前集输生产的能耗统计分析，这4个过程中集输能耗约占集输总能耗的60%-80%，因此，降低集输过程能耗是集输系统节能的关键。
2油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析
2.1集输系统效率低下。集输系统效率主要由电动机运行效率、泵运行效率和管网运行效率三部分组成。现有的机泵多为离心泵，离心泵存在着水力损失、容积损失和机械损失，不可能将所有的机械能都转换成有效功，降低了离心泵的效率。离心泵的工况和输油管网是否匹配，是影响集输系统效率重要因素。
2.2工艺流程不合理。减少油井至计量间散热损失，是集输过程节能的主要环节。降低集输管道热传媒温度值，可以减少热损失，管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道直径、管道的埋深及保温有关。
2.3开式流程油气储存损耗大。原油在集输过程中开式流程，油气与空气直接接触，油气蒸发损耗严重，平均油气损耗0.8%左右。油气进入储油罐，又从储油罐放油，这个装卸过程中，储油罐不能充分密闭，存在油气蒸发损耗。油气在储存过程中，由于液位的变化，罐内气体容积的变化，油气向外排出的油气损耗叫大呼吸损耗。油品静止储存过程中，外界大气温度（或压力）变化而产生油气蒸发损耗叫小呼吸损耗。两部分统称呼吸损耗。
3油气集输系统节能降耗技措与实践
3.1应用变频调速器降低输油泵耗电
（1）交流电变频原理。变频调速系统由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后，在位处理器的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。因电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可以任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。
（2）离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。离心泵的相似定律：
Q/Q1=n/n1
N/N1=（n/n1）3
式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的转速。
在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。（3）外输油泵，通过更换安装变频控制柜，系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障，手动切换到工频档，在变频维修期间可以保证输油泵的运行，满足生产需要。使用变频后，电动机的工作电流，由70安降为40安年节电 10.8万kwh，收到了明显的效果。
3.2改变泵的叶轮直径节能
在输油过程中，油量变化频繁，造成管压与泵压不匹配，出口阀门大量节流，浪费电能，通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮，达到管压与泵压相匹配，降低能耗。叶轮直径（D）不宜切削过多，否则影响泵效。外径允许切削量与比转数Ns的关系如表所示。油田接转站主要在修泵更换叶轮时曾用过，效果良好。
3.3单管循环集输流程应用
单管循环流程就是计量间（或分水器）掺水到达第一口油井后，与单井产液混合，然后流向下一口井，接着与下一口井产液混合。依次类推，最后回到计量间（或分水器），单井的掺液，以串联方式连接于环上。该工艺采用单井不加热，减少天然气消耗。该流程与传统流程相比，使用管线短，管网散热少。某区块全部油井来液通过分离器将油、水分离，通过一台螺杆泵将原油打入系统流程，分离出的水经另一台螺杆泵打入循环系统，作为掺水使用。变频控制装置通过分离器内双法兰液位计测出的最高液面和油水界面的变化，自动调节油路、水路螺杆泵的排量，以达到整个系统的平稳运行。这套分水循环系统投运后，使得该区块油井回压降低0.4-0.6Mpa，效果显著。同时，单拉井全部进系统生产，全年可节约电费、倒油运费80余万元。
3.4密闭流程改造降低油气损耗
减少储罐的油气损耗，首先应杜绝油气漏损，检查闸门是否关严，焊缝是否漏气，罐顶量油孔在量完油时要及时盖好，油罐保温层要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸损耗。采用密闭集输工艺是降低损耗的根本措施。在可能的条件下，采用密闭缓冲罐，代替常压储罐。用压缩机自动从常压油罐抽气，并将抽出的气体送到轻油回收装置进行处理，降低损耗。收集呼出的油品蒸气，回收损耗油品。经常检查维护好呼吸阀，保证储罐的承压能力，降低呼吸损耗。在固定油罐上应用呼吸阀挡板，可减少蒸发损耗20-30%。接转站通过改造，将2个常压储油罐，更换为一个事故罐，采用密闭集输流程，彻底解决了油气损耗问题，年节气20万立方米。
参考文献：
[1]宋铁，雍自强.油田企业节能技术与实例分析.北京：中国石化出版社，2016.04
[2]吉效科.油田设备节能技术.北京：中国石化出版社，2015.02
關键词：油气集输系统；能耗节点；离心泵叶轮；节能降耗
油田油气集输系统指油气生产过程中原油及天然气的收集、处理和输送。从油井到计量站、接转站，再到联合站，形成了相互联系、配套的地面工程系统。油气在集输过程中的许多环节，有节能降耗的潜力可挖。本文通过对油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析，提出了变频器节能降耗，利用单管循环流程优化节能，密闭集输流程改造降低油气损耗等措施，分析在生产中的应用效果。
1集输工艺概述
油气集输生产环节大致分为6个方面，油气集输过程各个生产环节形成相应的单元工艺，根据各油田的地质特点、采油工艺、油气物性及自然条件等方面的不同，将油气各单元工艺合理组合，形成不同的油气集输工艺流程。各单元工艺组合原则是：油气密闭输送、密闭处理；操作平稳可靠，产品质量稳定；化学助剂相互配伍；尽量利用自然能量。油气集输工艺流程按油气输送的形式分为油气分输流程、油气混输流程；按油气集输系统的布站方式可分为一级半、二级和三级布站集输流程；按油井集输方式可分为单管加热（或不加热）流程、双管掺热水流程和三管热水伴随流程。油气集输系统分为集输、脱水、稳定和储运4个过程，根据目前集输生产的能耗统计分析，这4个过程中集输能耗约占集输总能耗的60%-80%，因此，降低集输过程能耗是集输系统节能的关键。
2油气集输系统能耗影响因素及存在主要问题分析
2.1集输系统效率低下。集输系统效率主要由电动机运行效率、泵运行效率和管网运行效率三部分组成。现有的机泵多为离心泵，离心泵存在着水力损失、容积损失和机械损失，不可能将所有的机械能都转换成有效功，降低了离心泵的效率。离心泵的工况和输油管网是否匹配，是影响集输系统效率重要因素。
2.2工艺流程不合理。减少油井至计量间散热损失，是集输过程节能的主要环节。降低集输管道热传媒温度值，可以减少热损失，管道热传媒温度与油井的输油温度有关。总热阻与管道直径、管道的埋深及保温有关。
2.3开式流程油气储存损耗大。原油在集输过程中开式流程，油气与空气直接接触，油气蒸发损耗严重，平均油气损耗0.8%左右。油气进入储油罐，又从储油罐放油，这个装卸过程中，储油罐不能充分密闭，存在油气蒸发损耗。油气在储存过程中，由于液位的变化，罐内气体容积的变化，油气向外排出的油气损耗叫大呼吸损耗。油品静止储存过程中，外界大气温度（或压力）变化而产生油气蒸发损耗叫小呼吸损耗。两部分统称呼吸损耗。
3油气集输系统节能降耗技措与实践
3.1应用变频调速器降低输油泵耗电
（1）交流电变频原理。变频调速系统由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时，首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后，在位处理器的调控下，用逆变器将直流电在逆变为电压和频率可调的三相交流电源，输出到需要调速的电动机上。因电机的转速与电源频率成正比，通过变频器可以任意改变电源输出频率从而任意调节电机转速，实现平滑的无极调速。
（2）离心泵变频调速节能原理。离心泵变频调速是通过变频器的频率来控制输油泵电机的转速，从而达到改变泵的排量目的：变频器频率增大，电机转速增大，泵排量上升；变频器频率减小，电机转速降低，泵排量下降。在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。离心泵的相似定律：
Q/Q1=n/n1
N/N1=（n/n1）3
式中Q——泵的排量，m3；N——泵的功率，Kw；n——泵的转速。
在使用变频调速装置后，流量调节时泵出口阀门处于全开状态，使原来消耗在阀门上的泵管压差消除了，以降低输油泵电机运行电流，达到节能降耗的目的。（3）外输油泵，通过更换安装变频控制柜，系统设置工频、变频切换功能。一旦变频出现出现故障，手动切换到工频档，在变频维修期间可以保证输油泵的运行，满足生产需要。使用变频后，电动机的工作电流，由70安降为40安年节电 10.8万kwh，收到了明显的效果。
3.2改变泵的叶轮直径节能
在输油过程中，油量变化频繁，造成管压与泵压不匹配，出口阀门大量节流，浪费电能，通过切削叶轮或更换大小不同的叶轮，达到管压与泵压相匹配，降低能耗。叶轮直径（D）不宜切削过多，否则影响泵效。外径允许切削量与比转数Ns的关系如表所示。油田接转站主要在修泵更换叶轮时曾用过，效果良好。
3.3单管循环集输流程应用
单管循环流程就是计量间（或分水器）掺水到达第一口油井后，与单井产液混合，然后流向下一口井，接着与下一口井产液混合。依次类推，最后回到计量间（或分水器），单井的掺液，以串联方式连接于环上。该工艺采用单井不加热，减少天然气消耗。该流程与传统流程相比，使用管线短，管网散热少。某区块全部油井来液通过分离器将油、水分离，通过一台螺杆泵将原油打入系统流程，分离出的水经另一台螺杆泵打入循环系统，作为掺水使用。变频控制装置通过分离器内双法兰液位计测出的最高液面和油水界面的变化，自动调节油路、水路螺杆泵的排量，以达到整个系统的平稳运行。这套分水循环系统投运后，使得该区块油井回压降低0.4-0.6Mpa，效果显著。同时，单拉井全部进系统生产，全年可节约电费、倒油运费80余万元。
3.4密闭流程改造降低油气损耗
减少储罐的油气损耗，首先应杜绝油气漏损，检查闸门是否关严，焊缝是否漏气，罐顶量油孔在量完油时要及时盖好，油罐保温层要保持完好。另一方面，采取措施，降低呼吸损耗。采用密闭集输工艺是降低损耗的根本措施。在可能的条件下，采用密闭缓冲罐，代替常压储罐。用压缩机自动从常压油罐抽气，并将抽出的气体送到轻油回收装置进行处理，降低损耗。收集呼出的油品蒸气，回收损耗油品。经常检查维护好呼吸阀，保证储罐的承压能力，降低呼吸损耗。在固定油罐上应用呼吸阀挡板，可减少蒸发损耗20-30%。接转站通过改造，将2个常压储油罐，更换为一个事故罐，采用密闭集输流程，彻底解决了油气损耗问题，年节气20万立方米。
参考文献：
[1]宋铁，雍自强.油田企业节能技术与实例分析.北京：中国石化出版社，2016.04
[2]吉效科.油田设备节能技术.北京：中国石化出版社，2015.02