集输系统双管掺水工艺节能优化运行研究

某区块采用双管掺水集油工艺流程,由于现场无法判断掺水参数与现场工况的关系,导致回液温度远高于原油凝点,造成能源浪费,超出了经济运行成本区间。针对上述问题,利用Pipesim软件实现工艺建模,分析了掺水参数与工艺热能损失、井口回压、回液温度、工艺压能损失及能耗损失占比等参数的定量关系,得到了符合现场调控的一般性规律,并通过建立目标函数和约束条件,利用萤火虫算法实现了掺水比和掺水温度的自动调控。结果表明:掺水温度建议不超过75℃,掺水比不宜过高,现场调控应采用先调节掺水温度再调节掺水比的操作方式;随着掺水比和掺水温度的增加,单井运行费用存在最低值;经算法优化后,不同单井掺水比和掺水温度均有不同程度下降,预计每天可节约运行费用0.5万元~1万元。

单管环状掺水工艺节能优化研究

为实现单管环状掺水工艺的节能降耗,通过Pipesim软件建立掺水工艺流程,模拟了不同参数对回液温度和掺水总量的影响,得到了不同井口温度、不同地温条件对集油环临界产液总量的影响,并建立以掺水温度及掺水量为决策变量,以运行费用最低为目标函数的优化模型,通过引入惩罚函数对序列二次规划算法进行改进,实现决策变量的求解。结果表明:除产液量外,掺水量、掺水温度、井口温度和地温均与回液温度呈正相关;井口温度越低、地温越低,所需的集油环临界产液总量越大;当实际产液量大于临界产液总量时,可实现常温输送,无需掺水操作。工艺优化后全年总运行费用可减少29.6万元,其中水力费用减少了3.9万元,热力费用减少了25.7万元。

老油田掺水工艺能耗分析及节能优化技术研究

为实现老油田地面掺水工艺的简化优化,在水力和热力计算的基础上,利用Pipesim软件实现了双管掺水工艺、首端环状掺水工艺和末端环状掺水工艺的建模,研究了不同掺水方式、掺水量及掺水温度对能耗和运行费用的影响,并以总运行费用最低为目标函数,对不同工况下的最佳运行参数进行了求解。研究结果表明:随着掺水温度的升高,掺水系统的耗电量有所下降,随着掺水比的增加,耗电量呈先增加后降低再增加的趋势;耗气量与掺水温度和掺水比均呈正相关,在掺水比1.4之后的耗气量增幅不大;双管掺水工艺的运行费用最高,末端环状掺水工艺的运行费用最低。通过最优化求解,获得了不同月份的最优掺水温度和掺水量,工艺简化后,运行费用降低了63.3%~68.8%,年运行费用降低了37.31万元,节能潜力巨大。研究结果可为同类老油田地面方案的实施提供实际参考。

GA与分层优化结合的掺水集油工艺参数优化

为降低进入特高含水阶段油田的掺水集油能耗,对掺水集油工艺参数进行优化。以掺水温度、掺水量、掺水压力为外层决策变量,加热炉和掺水泵运行方案为内层决策变量,以掺水集油工艺综合能耗最低为目标函数,建立掺水集油工艺参数优化模型。提出了一种遗传算法(Genetic Algorithm,GA)与分层优化结合的求解策略,将掺水温度作为染色体上的基因,先优化个体对应加热炉和掺水泵运行方案,得到个体对应的最小集油能耗,再通过种群的不断迭代进化,得到掺水集油工艺的最优参数。研究结果表明,与优化前相比,掺水温度降低8.3℃,掺水量减少131.6 m^(3)/d,掺水压力降低0.15 MPa,集输吨液综合能耗降低13.64%,优化效果良好。研究成果可为进入特高含水阶段油田降低掺水集油能耗提供借鉴。

CCUS-EOR系统掺水回注管道流动腐蚀数值模拟研究

CCUS-EOR系统中的转油站掺水回注系统管线极易受回注污水腐蚀影响而发生腐蚀泄漏风险.针对此问题,基于流体力学、电化学腐蚀原理建立了稳态非等温流动模型和腐蚀电化学模型,开展管线CO_(2)流动和腐蚀电化学特性研究,分析流速、温度、压力和pH值等因素对管线腐蚀状态的影响.研究结果表明,直管和弯管局部区域存在流速增加现象,弯管处易发生空蚀破坏;管内回注污水流速越快,pH值越低,温度越高,管线管径越小,管道内壁的腐蚀速率越高.管线设计建议优选非金属管道,若采用碳钢金属管道,工程设计上应尽量选择较大管径的管材,同时可考虑添加缓蚀剂以调节pH值,降低污水输送的温度,从而降低管道内壁的腐蚀速率.

杏北油田掺水系统全流程能量优化方法的研究与应用

油田含水率的上升和产液规模的不断增大,导致集输能耗逐年增加,如何保持开发效益,降低集输能耗,成为高含水开发阶段面临的一大难题。随着节能工作不断深入,潜力已得到很大程度的挖掘,常规技术节能空间小,能耗管控压力大。因此开展能量系统优化技术研究,该方法转变原来区域优化的方式,统筹采油井、计量间、转油站、脱水站四个环节,通过确定末端能耗需求,逐级推导前端各环节能供给的方式,指导集输系统精细化、低能耗生产运行。杏北油田自2017年应用能量优化运行技术,由点及面逐步扩大规模,已实现水驱转油站全覆盖,截至目前累计节气5 621×10^(4)m^(3),节电3 275×10^(4)kWh,为油田集输系统降本增效提供了指导依据。

转油站系统掺水集油流程参数优化研究

针对转油站系统目前高能耗的现状,本文以我国东部某油田转油站系统为例,以传统模型为基础校正了水力热力模型,回归未知参数,由此计算得出系统各节点运行参数。通过改变井口回压限制,对转油站系统掺水集油流程参数进行了优化,显著降低了集油总能耗。

油田掺水系统能耗优化对策研究

在大庆外围油田开发生产能耗构成中,掺水系统占据重要地位,掺水能耗的有效控制,对油田节能减排、降本增效工作的开展,具有重要意义。以大庆外围某油田为例,经统计,掺水用电量占据总用电量的7.2%,掺水耗气量占据总用气量的58.2%,掺水用能占据油田总用能的38.7%,掺水能耗的控制至关重要。该油田通过从掺水运行提升、管网路由优化、管网工况治理三个方面开展优化提升工作,年均减少参水耗气量为394.83×10^(4)m^(3)减少掺水用电量为310.55×10^(4)kWh,取得了良好的经济效益、社会效益及环境效益。

油田掺水系统能耗分析及评价指标建立

为提高掺水系统的用能质量和用能水平,根据流程走向,分析掺水系统的能耗现状和成因,建立了以能量损失率为评价指标的评价方法,推导出压能损失率和热能损失率的计算方法,并基于熵权法和综合影响因子对多参数影响下掺水泵和加热炉的用能水平进行了分析。结果表明:压能损失率与掺水压力呈正比,与掺水泵机组和电动机的综合效率呈反比;热能损失率与加热炉出口温度、热效率及加热炉进出口温差相关;掺水泵机组效率、加热炉热效率分别对掺水泵和加热炉的用能评价影响最大,评价结果与现场实际情况相符。采用多种措施整改后,单个掺水系统每天可节约电费96~280元,燃料气费60~264元。研究结果可为地面集输系统的节能降耗提供实际参考。

稠油掺水举升系统配套优化

胜利油田某区块主力含油层系为沙一段,属于强水敏的普通稠油油藏。目前井下抽油杆9.32万米,其中空心杆7.41万米,普通杆1.91万米。该区块采用空心杆掺水举升降粘工艺,配套修复油管,井下工具采用硬质合金斜井泵、旋转泄油器、7m打孔筛管,从近3年杆断和杆堵情况逐年增多。平均掺水位置915米,泵深1168米,掺水位置过深,造成掺水热量浪费。为此该区块推行一井一策管理,提出“一换、二提、三放”三步管理法,优化抽油杆组配,使用“四优”掺水管理办法,即:优化掺水方式、优化掺水量、优化掺水温度、优化掺水压力;形成一井一策的掺水优化管理模式,可实现根据季节温度变化,周期特点,远控近调动态柔性掺水。

降低油井掺水量的技术攻关与方法实践

油田开发过程中,油水混合液在从井筒向上举升及由地面向联合站输送过程中,常因流体黏度高、凝固点高,不能满足举升和集输要求,需要对井筒或地面的流体进行加温处理,目前各油气田常用采出液中分离出的处理水加热形成热掺水作为伴热介质,达到提升流体流动性的目的。但在生产过程中,为满足伴掺条件,需要对掺水进行加温、增压,必然产生一定的费用,同时高矿化度的热掺水对井筒举升工具和地面输送管道产生严重的腐蚀、结垢问题,在治理时也形成了高昂的治理费用。通过对掺水系统进行工艺改造和管理创新,年降低掺水用量20.52×10^(4)m^(3),初期创效160万元,对同类油田降低掺水量,实现节能减排有良好的借鉴意义。

掺水燃烧对天然气发动机排放性的影响机理研究

掺水燃烧是稀薄燃烧天然气发动机用于减少排放污染物NOx的有效方法之一。基于水的热力特性及天然气燃烧特性对天然气掺水燃烧过程中污染物生成的机理进行了分析;并基于实验数据对进气管水喷射下稀薄燃烧天然气发动机主要排放污染物进行了测量。研究表明:掺水燃烧过程中,发动机缸内温度大幅下降,有效抑制了热力型NO的生成。水在参与燃烧过程中生成大量OH基有效抑制了快速型NO的生成。在转速1800rpm、水喷射量0.92g/s下,NOx下降70.4%。掺水燃烧过程产生的OH基同时有效促进了CO氧化生成CO_(2)。在转速1000rpm、水喷射量0.92g/s时,CO减少22.2%。

基于不同管道布置方式的油田掺水系统优化研究

为了降低油田站场集输系统能耗,以基于不同管道布置方式的双管掺水、末端掺水、首端掺水及分支掺水为研究对象,通过软件建模计算,分析了掺水温度、掺水比及掺水方式对掺水能耗及运行费用的影响,通过计算结果可以得出,掺水系统耗电量随掺水温度的上升而下降、随掺水比先上升后下降再上升;掺水系统耗气量随掺水温度和掺水量的上升而上升;掺水系统运行费用随掺水温度的上升而上升、随掺水比上升先上升再下降,而后再上升。双管掺水、首端掺水、末端掺水和分支掺水相比,双管掺水方式运行费用最高,分支掺水方式运行费用最低。

可变比例掺水甲醇燃料供给系统原理性设计

船舶主机排放NO_(x)需要满足IMO TierⅢ的要求,基于MAN主机给出的甲醇掺水可有效降低排放NO_(x)的实验数据,设计了淡水掺入甲醇的供给系统。船舶燃料通过设计的甲醇燃料供给单元和淡水供给管路,再经比例混合供给主机。对二级加压加温、比例供给、消除管路气阻、惰化防爆安全等重点问题和关键点展开分析。该设计可实现淡水和甲醇按指定比例混合,压力和温度满足主机使用要求,分析表明,在主机负荷25%时,淡水可实现掺混质量流量比0.8,在主机负荷100%时,淡水可实现掺混质量流量比0.4,并可根据负荷变化实现比例可变。

基于稳定氧同位素的葡萄酒掺水鉴别方法研究

为了准确鉴别葡萄酒是否掺水,试验制备不同稳定氧同位素(δ^(18)O)分布范围的水,添加外源水发酵获取不同酒精度的葡萄酒,采用水平衡仪-稳定同位素质谱仪(EQ-IRMS)测定葡萄酒中水的δ^(18)O。结果表明:发酵前后葡萄汁中水的δ^(18)O仅相差0.03‰;掺入不同稳定氧同位素的外源水,掺水量与葡萄酒中水的δ^(18)O呈良好相关关系,当葡萄汁中水的δ^(18)O与外源水δ^(18)O的绝对值相差4.48‰时,模型可判断至少5.5%的掺水量。通过建立基于稳定氧同位素的掺水鉴别模型,可为葡萄酒掺水鉴别研究和相关标准的建立提供科学合理的技术手段及数据支持。

中东地区高盐重质原油电脱盐掺水工艺优化研究

针对中东地区原油高盐、重质的特点,根据国内外先进的脱盐工艺流程,开展脱盐工艺优化研究。对一级洗盐流程、二级洗盐流程和二级洗盐+级内循环流程进行了分析对比,通过理论计算优化洗盐掺水比例,经现场数据验证,推荐二级洗盐+级内循环流程。该流程可以大大降低洗盐水量、有效提高洗盐水的利用率、降低下游污水处理设施及蒸发池的负担。同时,对电脱盐洗盐掺水量、掺水水质、洗盐水掺入位置、掺水混合强度进行了优化研究,为不同工况下原油的洗盐掺水设计提供参考。

降低联合站掺水炉排烟损失方法研究与实践

X作业区A联合站B#掺水炉长期低效运行,为了提高B#掺水炉的运行效率,专门对其运行的数据进行分析和试验。从测试数据中发现第二、第三季度排烟温度超标是导致其低效运行的原因。于是对可能影响其运行效率的原因进行排查,根据排查结果最终找到一种可以提高运行效率的方案,并将此方案应用到实际生产中。预计全年平均运行效率提高1.13%,年节约耗气3.15×10^(4) Nm^(3),为X作业区节省生产成本约5.17万元。作业区现仍有十余台加热炉需要进行节能改造,所以提高剩余加热炉的运行效率,将作为下一步工作的重点。

利用短路效应减低环状掺水集输流程能耗方法

针对油田常规环状掺水集输流程特点,分析常规流程的掺水量与掺水温度、系统总能耗之间的关系,找出常规流程存在的节能"瓶颈",借鉴地下埋管换热器"热短路"现象,提出新的环状掺水集输流程,建立2种环状集输掺水环路的能量平衡模型.结果表明:(1)掺水量增加,环路温度降低,联合站掺水温度越高,环内温度波动越大;掺水温度高,系统能耗大,掺水量低,掺水量和系统能耗随着温度变化曲线存在交叉点.(2)常规流程的节能"瓶颈"是考虑保证联合站回油温度时,需使计量间回油温度高于联合站回油温度,从而使计量间内各环回油温度不低于联合站回油温度.(3)新的环状集输掺水环路使满足系统运行的掺水量和系统总能耗减小,计量间内环路回油温度降低,计量间环路能耗减小20%左右.该研究结果对于指导油田环状掺水集输流程改造具有一定的借鉴作用.

最佳掺水率和EGR组合下喷油正时对柴油机性能的影响

基于AVL⁃fire软件,以TBD234V6型柴油机为原机,在掺水率9%和EGR率0.1(最优组合)下,选定研究的低中高负荷的代表工况点分别为25%负荷、50%负荷、75%负荷,调节喷油提前角,研究柴油机性能.研究表明:低负荷时,喷油提前角为25°CA时,最高燃烧压力较高,燃油消耗率最低,排气中NO和SOOT含量满足排放条件,此时,喷油提前角不用调整;中负荷时,最佳喷油提前角为26°CA;高负荷时,最佳喷油提前角为27°CA.

降压掺水器的研究与应用

目前原油集输中采用的两管掺热水集输流程存在掺水量不易控制、井口回压高等问题。新研制的降压掺水器利用射流泵将掺入热水的压能转换成功能，并作用于油井井口排出液体，增加其动能，降低压能，从而达到了降低井口回压之目的。介绍了降压掺水器的结构和工作原理，以及确定降压掺水器特性参数的室内试验流程，给出了降压掺水器降压的相关计算公式，通过实例介绍了降压掺水器的射流泵工作参数优化设计过程和现场应用情况。