中國石油油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望
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[時間:2008-11-24 振威石油網(wǎng) 關(guān)注度:0]
摘要:中國石油油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望
王懷孝 劉飛軍 余績慶 陳由旺 中國石油天然氣集團公司
摘 要： 回顧了中國石油推進油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展的工作歷程，總結(jié)了在地面工程優(yōu)化簡化、抽油機系統(tǒng)、放空天然氣回收、原油常溫集輸、稠油...
中國石油油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望
王懷孝 劉飛軍 余績慶 陳由旺 中國石油天然氣集團公司
摘 要： 回顧了中國石油推進油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展的工作歷程，總結(jié)了在地面工程優(yōu)化簡化、抽油機系統(tǒng)、放空天然氣回收、原油常溫集輸、稠油熱采和油氣田高效節(jié)能設(shè)備等方面節(jié)能技術(shù)取得的進步和發(fā)展。提出在當前國家強化節(jié)能、油氣田開發(fā)難度日益增大的形勢下，發(fā)展節(jié)能技術(shù)是油氣田企業(yè)轉(zhuǎn)變增長方式的重要途徑。結(jié)合國內(nèi)外油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展動態(tài)，對未來油氣田主要生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)需求進行了展望，提出了地上地下整體優(yōu)化、油田采出水余熱利用、不加熱集油、稠油熱采、新能源與可再生能源利用等技術(shù)發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：油氣田 節(jié)能技術(shù) 發(fā)展 展望
前言
中國石油天然氣集團公司（以下簡稱中國石油）到目前已經(jīng)發(fā)展成為一家集油氣勘探開發(fā)、煉油化工、油品銷售、油氣儲運、石油貿(mào)易、工程技術(shù)服務和石油裝備制造于一體的綜合性能源公司。公司既是能源生產(chǎn)大戶，也是能源消耗大戶，近年來年均綜合能源消耗量約占全國能耗總量的2%-3%。油氣田生產(chǎn)是公司的主營業(yè)務板塊之一，能源消耗量約占全公司的一半，節(jié)能降耗工作對于中國石油改變經(jīng)濟增長方式、建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)至關(guān)重要。
根據(jù)研究，節(jié)能的三種途徑包括：結(jié)構(gòu)節(jié)能、技術(shù)節(jié)能和管理節(jié)能，其中，我國當前技術(shù)節(jié)能的貢獻率僅為13.4%。這就意味著，按照當前技術(shù)進步的節(jié)奏是無法滿足實現(xiàn)“十一五”節(jié)能目標的要求，發(fā)展節(jié)能技術(shù)的空間很大，而且必須要加快技術(shù)進步的步伐�？偨Y(jié)和回顧油氣田節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，展望未來技術(shù)需求，對于提高油氣田生產(chǎn)能源效率意義重大。
一、中國石油油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展回顧
（一） 節(jié)能技術(shù)推進工作回顧
中國石油對油氣田業(yè)務節(jié)能技術(shù)的發(fā)展高度重視，通過節(jié)能技術(shù)攻關(guān)研究、節(jié)能示范工程建設(shè)、節(jié)能技術(shù)交流、節(jié)能專項投資等多層次的推進，不斷提高油氣田節(jié)能技術(shù)水平，深挖節(jié)能潛力。
1、開展節(jié)能潛力研究，推進節(jié)能示范工程建設(shè)
積極開展油氣田能耗現(xiàn)狀調(diào)研、節(jié)能潛力分析、節(jié)能技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略等方面的研究，促進了節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。例如，1999年完成的《石油及石油石化建設(shè)工程技術(shù)經(jīng)濟水平調(diào)查與研究》課題，對國內(nèi)外油氣田工程建設(shè)和生產(chǎn)運行情況、技術(shù)發(fā)展趨勢等進行了全面的調(diào)查，對國內(nèi)外技術(shù)經(jīng)濟水平進行了比較，總結(jié)分析了存在的差距，提出了發(fā)展目標的措施建議。2002年～2004年期間開展的《油氣田節(jié)能潛力研究》和《油氣田節(jié)能示范工程應用研究》，對大慶、遼河、新疆等10家油氣田開展了油氣田“五大系統(tǒng)”能耗和節(jié)能技術(shù)調(diào)研，組織各油田篩選編制節(jié)能示范工程方案，最終確定大慶高含水和新疆稠油熱采兩個節(jié)能示范工程并組織實施，極大推進了先進、典型節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。
2、組織節(jié)能技術(shù)交流，推動節(jié)能技術(shù)傳播應用
自2001年以來，在全公司范圍內(nèi)以多種形式舉辦多次大型節(jié)能節(jié)水技術(shù)交流會，通過大會交流、出版發(fā)行節(jié)能節(jié)水技術(shù)交流文集和技術(shù)指南等，促進了先進適用的節(jié)能節(jié)水技術(shù)的推廣應用。公司從2001年～2006年相繼舉辦了4屆油氣田節(jié)能技術(shù)專題交流會，2004年中國石油勘探與生產(chǎn)分公司分別召開了“優(yōu)化”和“簡化”現(xiàn)場會，各油氣田企業(yè)也都積極開展節(jié)能技術(shù)交流、培訓，取得了良好效果。真空加熱爐、常溫集輸、抽油機井優(yōu)化、放空天然氣回收綜合利用等節(jié)能技術(shù)得到推廣應用。節(jié)能技術(shù)交流會已經(jīng)成為經(jīng)驗交流、技術(shù)交流、信息交流的有效平臺。
3、設(shè)立節(jié)能專項投資，加快重點節(jié)能技術(shù)發(fā)展
堅持“突出重點、效益優(yōu)先、典型示范、成熟先行”的原則，結(jié)合老油田二次開發(fā)，優(yōu)先安排實施技術(shù)成熟、效果顯著、具有典型示范作用的重點項目，實施一批以機采、注水、電力系統(tǒng)節(jié)電和集輸系統(tǒng)節(jié)氣、節(jié)油為重點的節(jié)能技術(shù)改造項目，加大伴生氣回收利用的力度。從2004年起重點組織實施了優(yōu)化簡化“雙十”工程，連續(xù)三年安排了優(yōu)化簡化“雙十”工程專項項目。“十一五”期間，編制了油氣田節(jié)能專項規(guī)劃，計劃在油氣田業(yè)務投資48億元節(jié)能專項項目，目前已經(jīng)下達24億元投資。這些工作有力推進了節(jié)能技術(shù)發(fā)展，提高了系統(tǒng)運行效率。
4、建立技術(shù)推廣目錄，引導成熟節(jié)能技術(shù)推廣
對于已有成功應用案例，技術(shù)成熟、適用性強、效果顯著的節(jié)能節(jié)水技術(shù)，中國石油計劃分批建立推廣目錄，結(jié)合設(shè)備更新淘汰重點組織推廣應用。2008年，已經(jīng)列入第一批推廣目錄的節(jié)能節(jié)水技術(shù)共計36項，同時列入的第一批淘汰目錄的低效高耗設(shè)備共計17大類32種。
（二） 節(jié)能技術(shù)發(fā)展取得的成果
從上世紀80年代初國家有計劃開展節(jié)能工作，到21世紀國家強化節(jié)能工作以來，油氣生產(chǎn)節(jié)能工作和節(jié)能技術(shù)在不斷發(fā)展和提高。從初期打基礎(chǔ)，堵跑、冒、滴、漏；到開展單元設(shè)備、單項工藝的節(jié)能技術(shù)改造；再到開展系統(tǒng)優(yōu)化，提高系統(tǒng)的運行效率；進而注重各耗能系統(tǒng)和相互之間節(jié)能技術(shù)的完善配套，按品位實行能源梯級利用。油氣田節(jié)能技術(shù)不斷朝著深入細致和提高效益的方向發(fā)展，取得了很大的突破。以下是對近年來取得較大突破節(jié)能技術(shù)的總結(jié)。
1、系統(tǒng)優(yōu)化
對油氣田地面工程系統(tǒng)進行優(yōu)化是提高油氣田系統(tǒng)效率的重要方面。為了適應老油氣田開發(fā)形勢的變化，中國石油管理層從上游業(yè)務發(fā)展戰(zhàn)略的高度，提出“全力做好新油田優(yōu)化和老油田簡化兩篇文章”，組織實施了優(yōu)化簡化“雙十”工程，加大了以“關(guān)停并轉(zhuǎn)減”為主要內(nèi)容的調(diào)整改造和配套節(jié)能技術(shù)改造，逐步形成了一套行之有效的調(diào)整改造模式和技術(shù)措施。從2004年～2006年累計實施優(yōu)化簡化重點工程60項，工程實施后滿足了地面建設(shè)“技術(shù)先進適用、流程集約簡化、投資經(jīng)濟合理、安全環(huán)保達標”的要求。地面工藝流程更加簡化，單管流程增加了28%；投資和運行費用得到有效控制，節(jié)省建設(shè)投資23億元，年節(jié)省運行費用8.9億元；能耗有所降低，噸油綜合能耗下降了7%。
遼河油田通過大力實施“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、減”等簡化措施，近幾年已累計關(guān)閉聯(lián)合站、采油站、注水站、輕烴站76座，停運各類生產(chǎn)設(shè)備998臺，裝置2套，合并各類設(shè)備151臺、管線31條，計量接轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)計量站54座，單井拉油改轉(zhuǎn)輸444口，變壓器減容412臺，泵減級54臺。轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式及實施工藝節(jié)能技術(shù)改造97項，實現(xiàn)降本增效達3億元。
吉林扶余油田整體改造后，3座原油集中處理站調(diào)整為1座，接轉(zhuǎn)站由原來的25座減少到6座，原油外輸口由3個減少為1個，原321座計量站調(diào)改為199座閥組間，23條集輸干線優(yōu)化為12條。通過簡化優(yōu)化地面集輸流程，加大節(jié)能型設(shè)備的推廣應用，有效提高了地面系統(tǒng)的運行效率，降低了油氣集輸損耗，實現(xiàn)年節(jié)約自用原油1.7萬噸，節(jié)電2000萬千瓦時，形成了具有典型示范意義的“扶余油田模式”。
長慶西峰油田2003年投入正式開發(fā)，按照建設(shè)“新世紀示范油田”的要求，建設(shè)初期就確定以降低建設(shè)投資，提高開發(fā)效益為目標，以創(chuàng)新優(yōu)化，應用先進適用的工藝技術(shù)為指導思想，通過不斷創(chuàng)新、實踐和探索，成功應用了井口功圖計量、油氣密閉集輸、原油三相分離、氣體綜合利用、穩(wěn)流閥組配水、井站自動化等多項工藝技術(shù)，形成了具有長慶低滲透油田特色的“西峰模式”技術(shù)，西峰油田地面系統(tǒng)通過不斷優(yōu)化，油田地面建設(shè)水平不斷提高，工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新，噸油綜合能耗從125千克標煤/噸下降到90.3千克標煤/噸。
2、抽油機及其配套節(jié)能技術(shù)
機械采油是油田主要的采油方式，機采井占采油井98%以上。經(jīng)過長期發(fā)展，抽油機系統(tǒng)從地面到井下，已經(jīng)形成了一整套節(jié)能技術(shù)，如抽油機專用節(jié)能電動機、節(jié)能型抽油機、窄V型聯(lián)組皮帶、調(diào)心石墨盤根盒、抽油桿柱扶正器等，并通過優(yōu)化匹配達到最佳節(jié)能效果。
在系統(tǒng)設(shè)計方面，華北油田自主開發(fā)了抽油機優(yōu)化設(shè)計軟件，將抽油機系統(tǒng)作為一個整體，根據(jù)油井的動液面、原油粘度、含水率和油氣比等因素，對沖程、沖次、泵掛深度、管桿柱等進行優(yōu)化組合，優(yōu)化確定機采參數(shù)，達到提高整個系統(tǒng)效率的目的。目前該軟件已經(jīng)推廣到每個采油廠。
在抽油機方面，經(jīng)過各油田多年來對100多種機型的試驗應用，逐步形成了目前具備結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用、能耗低等優(yōu)點的節(jié)能抽油機，如異型游梁式抽油機、異相曲柄復合平衡抽油機、擺桿式游梁抽油機、摩擦換向抽油機、下偏杠鈴抽油機等。
在電機方面，針對抽油機的負荷特點，廣泛應用了高（超高）轉(zhuǎn)差電機、雙速電機、永磁電機、變頻調(diào)速電機等，形成了石油天然氣行業(yè)標準《CJT系列抽油機節(jié)能拖動裝置》（SY/T5226?2005）。例如，大慶油田“十一五”以來，對6600多口井實施了節(jié)能技術(shù)改造，其中，包括更換節(jié)能抽油機、節(jié)能電機和控制箱，實施抽油機和電機節(jié)能改造等，措施井平均單井日節(jié)電25kWh，抽油機系統(tǒng)效率平均提高3個百分點。
3、放空天然氣回收技術(shù)
長期以來，國內(nèi)油田一直處于滾動開發(fā)中，各單井試采時，試采的天然氣由于沒有配套設(shè)施只能長期放空，造成了油氣資源的浪費和對周邊環(huán)境的污染。為了解決天然氣放空問題，中國石油開展了專項治理工作，目前已經(jīng)在塔里木油田、新疆油田、吐哈油田、長慶油田、華北油田等重點實施了伴生氣回收工程。逐步形成了按放空形式、回收利用的難度進行分類，針對不同類型的放空天然氣，采用不同方案和技術(shù)進行回收利用的模式。
塔里木油田依托“西氣東輸”工程，2004年開始進行實施《塔里木油田放空天然氣綜合利用規(guī)劃》，主要回收方案和技術(shù)包括：針對無天然氣處理裝置或者裝置能力不足造成的放空天然氣，主要采用建設(shè)天然氣處理和增壓裝置、敷設(shè)輸氣管線等措施，收集處理放空天然氣并進入西氣東輸管線；結(jié)合油田電網(wǎng)負荷現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃，建設(shè)燃氣發(fā)電站；針對邊遠井及試產(chǎn)井放空天然氣，通過撬裝式CNG裝置收集，同時在各輸氣管道起點建立CNG卸氣站，依托已建的天然氣輸送管網(wǎng)進入西氣東輸管線。到目前為止，先后開展了輪南油田、塔中4油田、牙哈5凝析氣田、塔中串珠油田、柯克亞凝析氣田等放空氣回收工程，目前已經(jīng)形成年回收放空天然氣4億立方米能力。
4、原油常溫集輸技術(shù)
我國東部油田大部分油井主要采用運行能耗較高的雙管摻水和三管伴熱集油流程。近年來，原油常溫集輸技術(shù)得到各油田越來越廣泛的重視，各油田都根據(jù)開發(fā)階段、原油物性、氣候條件等不同條件做了大量研究和現(xiàn)場試驗工作，形成了單管常溫集油、低溫采出液游離水脫除、離心泵輸送低溫含水原油等技術(shù)，取得了很好的效果。目前，單管常溫集油技術(shù)已經(jīng)在大慶、吉林、遼河、新疆等十幾個油田得到大規(guī)模應用。在國家標準《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》GB50350-2005中，常溫集輸技術(shù)已經(jīng)成為重點推廣應用的技術(shù)。
大慶油田自2003年起，先后在采油三廠、六廠的8座聯(lián)合站實施采出液不加熱集輸處理工藝技術(shù)，41座轉(zhuǎn)油站、2377口油井實施全年停運加熱爐、摻低溫水不加熱集油，摻水溫度普遍由加熱時的65～70℃降低到30～35℃。從2003年2007年，這兩個采油廠先后有4394口油井實行了不加熱集油和降溫集油，累計節(jié)約油田氣3.5億立方米。
5、稠油熱采節(jié)能技術(shù)
中國石油在稠油主產(chǎn)區(qū)遼河、新疆油田開展稠油熱采節(jié)能技術(shù)應用，有效控制了能耗的增長。
新疆油田開展技術(shù)研究和攻關(guān)，實施了稠油開采節(jié)能示范工程項目，應用了新型高溫輻射涂料、煙氣余熱回收裝置、硬度在線監(jiān)控儀、鍋爐煙氣過�？諝饬勘O(jiān)控、鍋爐對流段翅片管硬垢清洗、蒸汽干度在線監(jiān)控等六項節(jié)能技術(shù)。經(jīng)測試，注汽單耗由86千克標煤/噸降至81千克標煤/噸，綜合節(jié)氣率大于5%，節(jié)水率大于7.5%。
遼河油田針對稠油采出水處理和資源化利用難題，通過實驗室和現(xiàn)場試驗，成功應用了稠油采出水深度處理技術(shù)，并逐步擴大工業(yè)化應用規(guī)模。自2002年以來，遼河油田利用該技術(shù)先后建成了6座稠油采出水深度處理站，目前在建的有2座�？偺幚硪�(guī)模為4.5萬立方米/天，采出水替代清水，全部回用鍋爐，實現(xiàn)循環(huán)利用。目前已累計節(jié)約清水1.2億方，同時COD減排6萬噸，BOD減排1.2萬噸。
6、天然氣井下節(jié)流技術(shù)
在天然氣井開發(fā)生產(chǎn)過程中，為防止形成水合物堵塞管道和設(shè)備，常規(guī)的地面節(jié)流工藝為井口加熱節(jié)流和井口注醇高壓集輸，都需要消耗大量能源。井下節(jié)流技術(shù)將井下節(jié)流器置于油管內(nèi)某一位置，充分利用地溫，使節(jié)流后氣流溫度高于節(jié)流后壓力條件下的水合物形成溫度，從而達到取消地面加熱保溫裝置的一種采氣工藝技術(shù)。
西南油氣田在白馬蓬萊鎮(zhèn)淺層氣藏的開發(fā)二期工程中,通過采用井下節(jié)流工藝等技術(shù)，投資費用減少600萬元，水套加熱爐燃料費減少24.84萬元／年，經(jīng)濟效益十分明顯。具有低滲、低豐度、低壓、低產(chǎn)等特點的蘇里格氣田，采用集成創(chuàng)新、整體優(yōu)化、模塊化設(shè)計的模式，形成了“井下節(jié)流，井口不加熱、不注醇，中低壓集氣帶液計量，井間串接，常溫分離，二級增壓，集中處理”的地面集輸工藝，保證了氣田大規(guī)模經(jīng)濟有效的開發(fā)。
7、高效節(jié)能設(shè)備
（1）高效三相分離器。近年來，許多油田對油氣水分離機理進行了廣泛深入的研究，先后開發(fā)出了適合本油田特點的三相分離器。高效三相分離器脫水工藝技術(shù)的成功應用，改變了油氣處理三段脫水工藝模式，簡化了脫水流程、降低了運行能耗，提高了原油處理站的技術(shù)水平。
如HNS型高效三相分離器，采用“旋流預脫氣、活性水洗滌加速脫水、機械破乳強化脫水”等技術(shù)，使設(shè)備的運行效果達到了國際同類設(shè)備的先進水平，單位體積的處理能力是傳統(tǒng)設(shè)備的5倍以上。不僅簡化了流程，節(jié)省了投資，而且節(jié)能降耗，大大降低了運行成本，得到廣泛推廣應用。
大慶、遼河等油田均根據(jù)不同的油品性質(zhì)，開發(fā)出了多種類型的高效三相分離設(shè)備。
（2）多功能處理裝置。大慶、新疆、遼河、長慶等油田根據(jù)本油田的實際，均研制出了多種油氣多功能處理裝置。
大慶油田研制了用于外圍“三低”油田的多功能處理裝置，該裝置簡稱“五合一”，具有氣液分離、沉降、加熱、電脫水、緩沖功能。該裝置在進液含水85%以上，加藥量為10mg/L，脫水溫度為45℃的工況下，其出口油中含水0.3%，污水含油1000mg/L。與同等規(guī)模的原油集輸處理站相比，該裝置可節(jié)省工程投資38%，減少占地69%，減少建筑面積76%；同時，還可大幅度減少操作管理人員及維護費用，獲得顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。到目前為止，該裝置已經(jīng)在大慶采油七廠、海拉爾等油田推廣應用，成為外圍新建油田的主要原油集輸處理設(shè)備。
新疆油田的多功能處理器，具有油氣分離、原油加熱、一段熱化學脫水、二段電化學脫水及水力清砂等功能。取代了傳統(tǒng)流程中的復雜工藝和各種設(shè)備，簡化了工藝，獲得了較好的經(jīng)濟效益。
（3）高效加熱爐。近幾年，針對油田加熱系統(tǒng)存在的加熱爐熱效率低，過�？諝庀禂�(shù)較高，排煙溫度高，燃燒不完全等問題，各油田都做了大量工作，以改善加熱爐燃燒狀況、提高加熱系統(tǒng)效率。具有代表性的是冀東、大港、大慶等油田應用真空加熱爐、相變加熱爐、熱煤爐、無機傳熱余熱利用裝置等高效節(jié)能設(shè)備。
冀東油田高一聯(lián)合站建于1989年，年原油處理能力100×104t，加熱系統(tǒng)建有三臺4t/h的蒸汽鍋爐，八臺2.32MW的管式加熱爐，經(jīng)過多年運行，加熱爐效率低下。2002年經(jīng)過論證分別用兩臺1.25MW、一臺1.0MW高效相變加熱爐，取代已經(jīng)運行14年的三臺蒸汽鍋爐。2005年又將八臺2.32MW的管式加熱爐更換為兩臺2.0MW的相變加熱爐和四臺2.0MW的真空加熱爐，新安裝投用的相變加熱爐熱和真空加熱爐效率均達到85％以上。
（4）螺桿泵采油技術(shù)。螺桿泵采油技術(shù)是一種高效的采油技術(shù)，在應用初期，在各油田存在油田適用性差，出現(xiàn)斷桿、漏油等現(xiàn)象，近年來通過對其工藝進行全面改進，形成了大中小排量系列螺桿泵、專用系列防斷脫抽油桿、無滲漏低矮型驅(qū)動裝置、螺桿泵井工況分析、診斷及監(jiān)測等核心技術(shù)以及配套技術(shù)，較好地滿足了水驅(qū)、聚驅(qū)采出液舉升的需要。例如，截止2006年9月，大慶油田在用螺桿泵井數(shù)2249口，并以每年500口井的速度增加。同抽油機井相比，平均泵效提高20個百分點，節(jié)能效果顯著。
二、面臨的形勢與任務
（一） 發(fā)展節(jié)能技術(shù)是油氣田企業(yè)落實國家要求的關(guān)鍵措施
自《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》明確提出要把節(jié)約資源作為基本國策和“十一五”末期要實現(xiàn)單位GDP能源消耗降低20％的目標以來，國家采取了一系列強化節(jié)能的政策措施，取得了很大成效。
但是，從“十一五”頭兩年的情況看，2006年全國單位GDP能耗僅下降了1.33％，2007年有所好轉(zhuǎn)，全國單位GDP能耗為1.16噸標準煤/萬元，比2006年降低3.66%，距離“十一五”規(guī)劃的預期目標仍有較大差距，節(jié)能形勢依然十分嚴峻。
2008年7月1日，國務院召開節(jié)能減排工作領(lǐng)導小組會議，聽取2007年節(jié)能減排工作進展情況匯報，安排2008年節(jié)能減排工作。會議提出了節(jié)能減排的十二條重點工作安排，其中，第六條加快節(jié)能減排技術(shù)開發(fā)和推廣，要求在重點行業(yè)和領(lǐng)域推廣一批潛力大、應用面廣的重大節(jié)能減排技術(shù)。
中國石油“十一五”的節(jié)能目標是要實現(xiàn)節(jié)能量660萬噸標準煤，其中油氣田業(yè)務要承擔近二分之一的任務。為了實現(xiàn)國家下達的節(jié)能減排目標，中國石油通過節(jié)能管理和節(jié)能技術(shù)雙管齊下，“十一五”前兩年取得了良好的效果。根據(jù)統(tǒng)計，油氣田企業(yè)在“十一五”前兩年累計實現(xiàn)節(jié)能量167萬噸標準煤，用五分之二的時間完成了近二分之一的任務。
中國石油在“十一五”初期啟動的節(jié)能“十大工程”發(fā)揮了巨大的作用。在油氣田領(lǐng)域，從2006年開始，已經(jīng)下達24億元節(jié)能專項投資項目，實施伴生氣回收利用、能量系統(tǒng)優(yōu)化、提高設(shè)備能效等工程，預計將形成節(jié)能能力120萬噸標準煤/年。目前已形成節(jié)能能力51萬噸標準煤/年，產(chǎn)生經(jīng)濟效益4.4億元/年。
在未來的幾年內(nèi)，油氣田業(yè)務將繼續(xù)深挖技術(shù)節(jié)能潛力，通過總結(jié)近年來節(jié)能項目的實施經(jīng)驗，評價篩選先進節(jié)能技術(shù)，加大推廣應用力度，繼續(xù)提高技術(shù)節(jié)能的貢獻率。預計在“十一五”后續(xù)期間將繼續(xù)投入約24億元節(jié)能專項投資，推動“節(jié)能十大工程”的深入實施。
（二） 發(fā)展節(jié)能技術(shù)是油氣田企業(yè)轉(zhuǎn)變增長方式的重要途徑
中國石油在認真學習十七大精神的基礎(chǔ)上，提出今后一個時期的奮斗目標是建設(shè)成為綜合性國際能源公司。在集團公司2008年工作會議上，蔣潔敏總經(jīng)理提出，到2015年形成綜合性國際能源公司的總體架構(gòu)。重點部署之一就是經(jīng)濟發(fā)展方式明顯轉(zhuǎn)變：技術(shù)創(chuàng)新體系基本完善，科技貢獻率、科研成果轉(zhuǎn)化率、信息化程度大幅提高，節(jié)能減排走在中央企業(yè)前列。
盡管近幾年油氣田節(jié)能技術(shù)取得了長足進步，但從總體上看，油氣田節(jié)能降耗難度日益增大，單位生產(chǎn)能耗比較高等問題仍然存在，油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆?
一是，東部主力油田相繼進入開發(fā)中后期，隨著含水率的不斷上升，產(chǎn)液量和注水量持續(xù)增加，單井產(chǎn)油量的降低，油水井總數(shù)的逐年增加，使成本控制的難度增大，水、電、氣等消耗增加；稠油油田進入高輪次蒸汽吞吐的區(qū)塊將逐年增加，吞吐熱采效果逐漸變差，油汽比進一步下降，高耗能的蒸汽驅(qū)和SAGD采油區(qū)塊增加，單位生產(chǎn)能耗總體上呈上升趨勢；新投入開發(fā)的油氣田，多為品位低、豐度低，低產(chǎn)低滲透、稠油等，也帶來能耗的不斷上升。
二是，隨著油氣田開發(fā)的延續(xù)，油氣田系統(tǒng)日益龐大。已建地面工程系統(tǒng)包括油水井16萬多口，各類站場約11000多座，各類加熱爐和鍋爐2萬多臺，各種管線15萬多公里。預計每年新增井口裝置1萬多套，各類站場1000多座，管線1萬多公里。雖然已經(jīng)淘汰了一批高耗、低效設(shè)備，但是設(shè)備老化，腐蝕結(jié)垢地面工程系統(tǒng)負荷匹配不夠平衡等問題仍然存在，各生產(chǎn)運行系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整難度逐漸加大。
作為建設(shè)綜合性國際能源公司的重要內(nèi)容之一，節(jié)能減排工作是中國石油轉(zhuǎn)變增長方式的突破口和重要抓手。新開發(fā)的油氣田，要對油氣生產(chǎn)的“油藏工程、采油工程和地面工程”全過程全盤考慮，實施油氣整體開發(fā)，在有效提高油氣資源的轉(zhuǎn)化與采出效率的同時，合理匹配系統(tǒng)能量，提高能源利用效率；對于老油田，要大力推進二次開發(fā)工程，通過組織實施節(jié)能“十大工程”，系統(tǒng)優(yōu)化，關(guān)停淘汰高耗能裝置、井、站，不斷推進節(jié)能技術(shù)進步，實現(xiàn)綜合能效持續(xù)改進。
三、油氣田節(jié)能技術(shù)展望
（一） 國內(nèi)外油氣田節(jié)能技術(shù)發(fā)展動態(tài)
1、注重應用先進節(jié)能技術(shù)
在油氣田領(lǐng)域，目前國際大型石油公司都在積極采用一些先進的技術(shù)，提高油氣田開采效率，降低能源消耗，控制溫室氣體的排放。采用的先進技術(shù)主要有：
（1）井下分離技術(shù)。采用機械或自然方法將產(chǎn)出液（氣）在地層或井筒中分離后使烴類流到地面上，水直接回到或泵入地下注水層。與采出水產(chǎn)出再回注相比，具有顯著減少地面產(chǎn)出水量、采出水升舉、處理、排污及有關(guān)環(huán)保費用，增加油產(chǎn)量等優(yōu)越性。井下分離技術(shù)正在世界范圍內(nèi)進行先導實驗。
（2）先進過程控制（Advanced Process Control）技術(shù)。以基礎(chǔ)自動化單元控制、PID控制和分布式控制系統(tǒng)（DCS）為基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、過程操作優(yōu)化和生產(chǎn)安全監(jiān)測、事故報警處理等功能。
（3）油田產(chǎn)出水循環(huán)利用。油田產(chǎn)出水與地下水源水相比溫度較高，經(jīng)過處理后循環(huán)利用，可以利用一部分熱，減少產(chǎn)生蒸汽所需要的熱量，從而降低了油田開采過程中的燃料消耗量，同時也節(jié)約了大量的淡水資源，解決了油田采出水排放造成的環(huán)境污染問題。
（4）高效保溫技術(shù)。在油氣集輸、稠油熱采工藝中，存在大量用熱過程，高效保溫隔熱技術(shù)的廣泛應用，大大提高了油田開采和用能效率。如，美國克恩河油田在稠油開采注汽管線上安裝耐高溫扶正器，采用高效隔熱管并保持并筒干燥，確保井筒損失由一般的18％降低到13％。英國石油勘探公司在Troika油田應用了真空隔熱油管技術(shù)，使油井井口油流保持較高的溫度，大大延長了絕熱出油管線中油流的冷卻時間。目前國外廣泛使用超級隔熱油管，采用了類似低溫保溫容器的多層遮熱板并抽真空的方式制造而成，其徑向的視導熱系數(shù)可降低到 0.003 W／（m?K）。
（5）油田數(shù)字化技術(shù)。最近十年出現(xiàn)了“數(shù)字油田”這個術(shù)語，用來描述跨越地理條件限制，通過信息技術(shù)，實時或接近實時地監(jiān)控和管理油田所有的生產(chǎn)經(jīng)營運行情況，使地下生產(chǎn)與地面經(jīng)營計量一體化。最近，美國《石油工藝雜志》網(wǎng)絡(luò)版發(fā)表署名TedMoon的文章，提出“運用數(shù)字技術(shù)取得下一個萬億桶石油”。
2、注重能源綜合利用
熱電聯(lián)產(chǎn)是油田生產(chǎn)能源綜合利用的有效途徑，實現(xiàn)了能源從高品位到低品位的合理梯級利用，因而高效節(jié)能。在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中，視系統(tǒng)容量和系統(tǒng)配置的不同，其綜合熱電效率可高達70%－90%。與熱電分產(chǎn)相比，為給用戶提供相同多的電能與熱能，熱電聯(lián)產(chǎn)最終總熱效率高30％。若采用燃機加余熱鍋爐的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，可得到更高的總熱效率。
國外油田在用熱規(guī)模較大的稠油熱采中廣泛應用了燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)。例如，美國的克恩河油田的稠油熱采，從最初的井底電加熱，發(fā)展到燃油燃氣供熱鍋爐，再到熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)生蒸汽。
克恩河油田從1987年開始全面采用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置。兩個熱電聯(lián)產(chǎn)站，共有8個蒸汽發(fā)生器，日供蒸汽3.9萬噸。同時，產(chǎn)生的電能還將輸送給周圍用電的消費者，給油田帶來一定的經(jīng)濟收入。通過采用高效隔熱技術(shù)和蒸汽干度控制技術(shù)，使注入地層的蒸汽干度達到了90％左右，從而提高了稠油的產(chǎn)量，降低了稠油熱采能耗。
3、注重新能源和可再生能源利用
近年來，國外有關(guān)太陽能、地熱等新能源和可再生能源在油田的應用報道不斷，如太陽能應用。委內(nèi)瑞拉一條32km長距離稠油管道采用太陽能熱二極管技術(shù)后，輸油溫度從28℃提高到60℃，輸送能力提高17%。在科威特、印度尼西亞、馬來西亞等國家和地區(qū)也有多條管道在試驗中。
約旦將太陽能集熱器用于中東某電廠對燃料油的加熱上，并成功地保持燃料油系統(tǒng)恒溫50℃以上的流動性和分散性，由此節(jié)約了5％～8％的能耗。
2003年雪弗龍公司在加利福尼亞州建立了500kW的太陽能光電設(shè)備，該示范項目是美國安裝的最大的太陽能光電系統(tǒng)，也是世界上最大系列的非晶硅太陽能技術(shù)。該系統(tǒng)與電力系統(tǒng)聯(lián)合向中途日落油田的油井泵組及石油加工廠提供電力。
（二） 油氣田節(jié)能技術(shù)需求展望
油氣田生產(chǎn)是油藏工程、采油工程和地面工程密切結(jié)合、各專業(yè)協(xié)調(diào)一致的龐大的系統(tǒng)工程。節(jié)能技術(shù)的發(fā)展要與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合，通過生產(chǎn)工藝技術(shù)的進步推動節(jié)能降耗，節(jié)能技術(shù)的發(fā)展促進生產(chǎn)工藝改進。以下是油氣田生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)節(jié)能技術(shù)需求。
1、地上地下整體優(yōu)化技術(shù)
油氣田開發(fā)是一個系統(tǒng)工程，涉及油藏描述、井網(wǎng)布置調(diào)整、采油工藝選擇和地面油氣集輸處理工藝等環(huán)節(jié)。要實現(xiàn)油氣田的節(jié)能高效開發(fā)，系統(tǒng)優(yōu)化、源頭控制是關(guān)鍵。首先要從深化油藏精細描述入手，根據(jù)地質(zhì)研究和油藏分布，綜合優(yōu)化布井和井型方案，超前謀劃地面工程；其次要總結(jié)“老簡新優(yōu)”的經(jīng)驗，合理確定穩(wěn)產(chǎn)年限和建設(shè)規(guī)模，充分考慮新型高效工藝及設(shè)備的配套和地面已建設(shè)施的銜接利用，提高地面設(shè)施的利用率和負荷率；第三要建立地上地下協(xié)調(diào)機制，綜合優(yōu)化。
發(fā)展油氣開發(fā)地上地下整體優(yōu)化技術(shù)，就是要建立一套系統(tǒng)設(shè)計模式，綜合油藏描述、開發(fā)部署、采油工藝設(shè)計、地面工程設(shè)計等領(lǐng)域的先進技術(shù)，為老油田二次開發(fā)和新油田整體開發(fā)提供方法論和技術(shù)支持。
2、機采系統(tǒng)配套節(jié)能技術(shù)
機采系統(tǒng)是油田主要用電系統(tǒng)，占油田生產(chǎn)用電的45%以上。提高機采系統(tǒng)效率，應綜合發(fā)展參數(shù)優(yōu)化設(shè)計、機桿泵、拖動裝置、配電等環(huán)節(jié)的節(jié)能技術(shù)。
（1）抽油機系統(tǒng)效率優(yōu)化設(shè)計軟件。通過對抽油機井示功圖、動液面、生產(chǎn)參數(shù)及地面設(shè)備工作參數(shù)的測試，結(jié)合對原油物性參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)參數(shù)（斜、直井）、抽吸參數(shù)、桿管柱組合等參數(shù)進行敏感性分析，對運行參數(shù)（沖程、沖次、泵徑、泵深）及匹配電機功率及其它節(jié)能裝置進行優(yōu)選，達到提高抽油機系統(tǒng)效率的目的。
（2）抽油機。發(fā)展能夠適應高含水、含砂、含石膏、含石蠟、含氣等原油抽汲和稠油低滲透油層開采的低矮型、前置式、緊湊型無游梁長沖程和液壓缸式、增大沖程游梁式等抽油機；為適應垂下井、斜井、定向井、叢式井、水平井抽汲的需要，發(fā)展斜井、叢式井抽油機、雙井平衡抽油機、緊湊型抽油機等；發(fā)展異相型、前置式、大圈式、輪式、玻璃鋼桿、六連桿等新型節(jié)能抽油機。
（3）電動潛油泵和螺桿泵。發(fā)展適應不同井深、不同排量、運行可靠的高效電潛泵和螺桿泵，以及井下傳動螺桿泵、螺桿泵專用變頻驅(qū)動裝置等。
（4）抽油機拖動裝置。發(fā)展超高轉(zhuǎn)差率電機、變頻調(diào)速電機、雙功率電機、稀土永磁同步電機等節(jié)能拖動裝置。
3、油田采出水余熱利用配套技術(shù)
我國大部分油田都已進入開發(fā)中后期，油田采出采出水水量越來越大，采出水總量在幾億立方米以上，常規(guī)油田采出水溫度為38℃～43℃、稠油油田為60℃～65℃，蘊藏著大量的熱能。油田采出水的余熱回收利用潛力巨大。
大慶、遼河等油田已經(jīng)開展熱泵回收采出水余熱技術(shù)試驗，用于站內(nèi)生活采暖，但這僅利用了很小一部分油田采出水的能量。若采用熱泵技術(shù)將油田采出水的熱量回收應用于原油集輸、處理、儲運等各種工藝，取代原有加熱裝置，將收到明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
4、油氣集輸節(jié)能技術(shù)
油氣集輸包括集油、油氣水分離、污水處理、原油外輸?shù)拳h(huán)節(jié)，工藝復雜。隨著油田開發(fā)的深入，油、氣、水產(chǎn)量和產(chǎn)出液物理化學性質(zhì)不斷變化，系統(tǒng)規(guī)模日益擴大，節(jié)能技術(shù)發(fā)展需求迫切，主要有：
（1）集油技術(shù)。深入開展環(huán)狀集油和不加熱集油技術(shù)界限的研究，推廣不加熱集油、密閉集輸?shù)鹊湍芎墓に嚰夹g(shù)。
（2）油氣混輸。推廣應用油氣混輸技術(shù)，解決邊遠區(qū)塊進不了系統(tǒng)、局部區(qū)域集輸回壓高的問題，進一步提高油氣集輸密閉率。吸收引進國外混輸泵技術(shù)，提高國內(nèi)混輸泵的可靠性和適應性。
（3）油氣處理。推廣應用新型高效油氣處理技術(shù)、污水處理技術(shù)、輸油泵變頻調(diào)速技術(shù)、加熱爐新型高效節(jié)能火嘴和自動化控制技術(shù)，加強低溫破乳劑的開發(fā)和應用，改進原油脫水工藝，降低原油處理運行能耗。
5、稠油熱采配套節(jié)能技術(shù)
我國稠油產(chǎn)量逐步提高，但是稠油開采能耗遠高于常規(guī)原油開采，注汽開采需要消耗大量的燃料，其中大多為天然氣和原油。據(jù)統(tǒng)計，2007年中國石油的稠油產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的10%，但是稠油生產(chǎn)能耗卻占油氣田生產(chǎn)總能耗的20%以上，提高稠油生產(chǎn)節(jié)能技術(shù)水平，降低稠油開采能耗的意義顯得尤為重大。
（1）注汽鍋爐節(jié)能技術(shù)。發(fā)展高效燃油替代技術(shù)、稠油區(qū)塊燃氣（煤）熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、蒸汽過熱技術(shù)和鍋爐除垢清灰技術(shù)，提高能源綜合利用水平。
（2）蒸汽管線和蒸汽調(diào)控技術(shù)。優(yōu)化注汽管網(wǎng)布置，合理確定注汽半徑，減小管道熱損失。對于蒸汽管道及支座保溫，發(fā)展高效保溫材料，優(yōu)化保溫結(jié)構(gòu)。對于蒸汽調(diào)節(jié)，發(fā)展簡單可靠的蒸汽計量、分配和調(diào)控裝置，保證每口井的注汽速度、蒸汽干度，從而提高油井的熱采效果。
（3）井筒加熱和高效保溫隔熱技術(shù)。對于稠油降粘，發(fā)展化學降粘劑替代電加熱、高效空心桿電加熱技術(shù)。對于井筒保溫，發(fā)展高效隔熱管、真空隔熱油管技術(shù)，減少蒸汽和油流在井筒中的熱損失。
6、新能源與可再生能源
我國油氣田大多地處沙漠、高原，具有豐富的太陽能、風能、地熱能等新能源和可再生能源資源，如何合理開發(fā)應用成為越來越迫切的問題。
（1）太陽能。西北地區(qū)油氣田日照強烈，長輸管道無人職守的中間站上大多以太陽能電池作電源，新疆等油田也已經(jīng)開展太陽能裝置在油田各領(lǐng)域的應用試驗。光?熱轉(zhuǎn)換應用研究的成果已廣泛應用于民用太陽能熱水器，需要進一步加強在油田生產(chǎn)加熱工藝環(huán)節(jié)的應用；光?電轉(zhuǎn)換應用研究的重點是要提高光電轉(zhuǎn)化效率及降低成本。
（2）地熱能。地熱能利用已是一種成熟技術(shù)。華北、大港等油田具有豐富的地熱資源，也已經(jīng)開展了地熱能利用的相關(guān)工業(yè)試驗，取得了較好的效果。需要進一步總結(jié)經(jīng)驗，加強直接利用中高溫地熱水替代加熱爐技術(shù)應用，同時發(fā)展地熱源熱泵應用技術(shù)，合理梯級利用地熱資源。
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