流程模拟技术在油田集输与注水系统优化中的应用

1、流程模拟技术在油田集输与注水系统优化中的应用论文导读:：针对油气集输与注水系统存在设备运行效率不高、工艺流程不尽合理、能耗较高等问题，江苏油田通过引进流程模拟软件，建立油气集输和注水系统工艺流程模型，利用模型进行优化分析，提出节能降耗优化分析方案，编制工艺卡片指导优化生产，提升人员技术水平与生产效率，辅助集输与注水决策质量，使管理更加精细化、标准化、科学化，实现节能降耗。论文关键词：集输与注水，工艺模型，优化分析，流程模拟1 概述集输与注水系统生产优化开拓性地将地面流程模拟技术大规模应用在油田上游企业，不仅带来节能降耗、平安生产等直接效益，而且在提高生产决策质量、改善生产工作效率、增进人员技术

2、水平等方面能够发挥积极的管理效力，推动油田企业经营更加科学化、精细化、标准化、集约化。2 国内外集输与注水系统现状20世纪80年代后期，随着计算机技术和网络技术的迅速开展，流程工业控制开始突破自动化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合优化新模式。20世纪90年代以来，计算机集成生产系统的研究已成为自动化领域的一个前沿课题。国外大型流程企业、特别是石油化工企业均重视信息集成技术的应用，纷纷构架工厂级、公司级甚至超公司级的信息集成系统。近年来英国、美国、西欧等国家已有多家石油公司在实施流程模拟、先进控制与过程优化工程，推动了流程工业综合优化技术在实际生产中的应用，如AGIP、

3、BP、Shell石油企业都相继建立了综合优化系统。目前国际先进的油田生产信息系统是对油田生产过程进行建模 3套 艾斯本公司 3 原油处理包根据化验据模拟原油Aspen HYSYS Crude 1套 艾斯本公司 4 模型集成管理软件 1套 根据工程需求开发 3.3 集输与注水优化分析及应用对集输与注水系统进行生产优化分析是一个人工过程，即利用在流程模拟软件平台上运行的工艺流程模型，通过分析各关键节点和设备的运行参数，寻找和发现更优的运行状态的过程。经过对模型反复研究与屡次讨论，江苏油田确定了有针对性优化方向：(1) 根据不同环境温度，以5变化为梯度，保证原油正常输送的同时，调节加热炉的出口热水温

4、度。(2) 根据现场工艺条件，将现有回水伴热工艺调整为去水伴热工艺，提高伴热效率。(3) 将站内原油储罐设备保温盘管位置由底部保温改造为油水界面层保温，减少沉降污水带走热量。(4) 通过改变天然气处理塔的进料位置，节约再沸器的能耗。(5) 将站内锅炉蒸汽冷凝水进行有效回收，合理利用热能量。(6) 根据管网压力需求，适当降低站内循环热水泵的出口压力，减少阀组人工控制带来的阀降。(7) 对中转站至联合站之间的支干线进行改造，调整管网之间的参数匹配。(8) 由于生产年限比拟长，造成设备老化，设备效率较低，从而需要进行设备的更新改造。(9) 建议推广利用如太阳能、电能、风能、地热能等可再生的清洁能源，

5、逐步减少对原油、柴油、煤炭等非清洁能源的依赖。(10) 注水系统中高压注水井比例较小时，可降低注水站注水泵的泵压，从而降低干压，并在高压注水井进行增注措施或增加单井增压泵。(11) 对于配水间干压不均衡的注水系统，可以将配水间重新分配给其它相邻配水间，进行管网改造，实现压力合理分配。(12) 降低注水泵压力，增加个别单井增压泵，提高注水系统效率，减少注水耗电量。(13) 将压力等级分配不均匀的注水系统拆分为高压和低压系统，减少注水泵的电能浪费。通过以上方面的优化分析，在全油田找出71个节能环节，经现场落实，无费;实施42个，涉及42座中转站的77座加热炉，覆盖了176座计量站，957口油井的集

6、输生产，约占江苏油田整个集输系统的57%。在优化分析阶段，油田组织各采油厂参加了模型建立与优化分析培训，培训内容包括流程模拟软件操作使用、工艺流程模型的建立、ASW操作界面的使用等多个方面的内容【3】。一 合理制定区块电加热杆工作制度某采油厂采油队X5区块原油粘度大，油稠开采难度大，所以采用了空心抽油杆电加热技术来辅助开采，效果很好，但空心抽油杆电加热技术能耗大，存在优化空间【4】。利用模型对X5区块工艺进行分析，将以前的全天开启变为分季节间开的工作方式，显著降低了能耗。区块内某井属于某计量间，日产液量5.9t左右，井口回压约0.78MPa，井口温度约45，全天24h采用空心抽油杆电加热。利用

7、模型对3种间开加热工作制度：即启2h停1h、启1.5h停3h、启1h停2.5h，进行能耗优化计算，为了确保该方法的准确性以及生产的稳定平安，分别对这3种加热制度进行了现场测试。图3 某井电加热启生产曲线从上图可以看出，这三种工作制度下，油井的回压、产液量和井口温度都稳定，生产平稳平安，对生产影响不大，日产液量保持平稳。通过连续监测示功图，从中找出负荷的变化对产量的影响，当抽油机负荷略有变化，但它的变化又不会影响到油井的正常生产，从而确定电加热的合理工作参数范围。图4 功图的比照通过连续监测示功图，发现加热1小时停2.5小时，抽油机负荷略有变化，但不会影响到油井的正常生产，该电加热工作方式较为合

8、理。通过模拟分析，由于春冬季环境温度低，为确保生产，许庄春冬季电加热为启2小时停1小时，夏秋季启1小时停2.5小时。实施后，冬季每天节电600 kWh，夏季每天节电1290kWh。表2 不同加热制度耗电情况 加热制度 加热时间 不加热时间 耗电量 h/d h/d kWh/d 启24h 24 0 1800 启2h停1h 16 8 1200 启1h停2.5h 6.8 17 510 加热炉出口温度 产液至终点站温度 供热系统对产液的有效功率 1 0 73.20 42.00 310.9 2 5 69.40 42.00 287.4 3 10 66.05 42.00 266.2 4 15 61.96 42

9、.00 240.9 5 20 58.25 42.00 217.9 6 25 54.55 42.00 194.6 7 30 50.80 42.00 171.6 根据表5来指导操作，按四季不同的环境温度分别设置不同的炉出口温度的方式，与目前采用的固定操作温度的方式相比，即可节约71.54吨油，折合标煤约102.2t/a，减少CO2排放161.5t/a。五 间开拉油井井口中频加热器W2中转站85口油井中采用中频伴热和电伴热的油井数据下：表6 中频伴热油井数据 井号 计量间 产液量 含水 回压 井口温度 加热后温度 t/d % MPa W6-7 进拉油罐 8.4 86.5 0.07 30 35 W6-8 进拉油罐 9.6 89.2 0.08 30 35 优化建议：仅对拉油井，车拉油时开1-2小时，其余时间不开。表7 优化前后能耗比照 井号 优化前能耗 优化后能耗 节能 kw.h/d kw.h/d kw.h/d W6-7 53.3 4.4 48.9 W6-8 181.3 15.1 166.2 4 结论江苏油田通过引进世界领先、成熟的模拟优化技术，建立集输与注水系统生产工艺模拟模型