引言

目前,在集输管道施工中多数仍采用手工焊或半自动焊接,人工敷设管线的施工工艺,焊接质量受焊工技能水平影响较大,工人劳动强大,焊接效率低。而采用全自动固定焊接工作站施工工艺,焊工将提前设置施焊管径的焊接参数,施工过程中,只需操作遥控器按钮就可以实现管线自动化焊接作业,焊后进行力学试验,结果显示焊接接头韧性、强度等指标都能满足规范要求。同时,全自动焊接可以显著降低工人劳动强度,提高焊接效率,最大程度地减少人为因素给管道焊接质量带来的不可控风险,有效保障了焊道的焊接质量和焊接过程的稳定性。

1油田地面建设集输管道的基本构造

油田集输管线作为油气生产中的关键基础设施，其组成和质量对于整个油田的运营安全和效率具有决定性影响。集输管线通过将阀门、支架、管件、仪表及管材等多种部件相互连接，构成了一个复杂的循环系统。这个系统的设计要求高度密封，以确保输送介质的安全和防止环境污染。管道材质的选择多样化，包括碳钢、高合金、低合金以及有色金属等，每种材质都有其独特的性能和适用场景。碳钢管道因其成本效益高而被广泛应用于多种介质的输送中。然而，管材的选用需综合考虑输送介质的性质，包括是否腐蚀性、是否属于危险品等以及管道所承受的压力等级，以保证管道系统的安全运行和长期稳定。在集输管线的建设中，管材的质量尤为关键。任何表面缺陷如重皮、折叠、裂纹或夹渣等都可能成为安全隐患，导致腐蚀、磨损等问题的发生，进而影响到整个油田生产的安全性和可靠性。因此，对管材进行严格的质量控制，选择合适的管材类型和加工形式，对于保障油田集输管线系统的稳定运行至关重要。

2集输系统用能评价指标体系的建立

集输系统涉及诸多动设备、静设备，每个设备的耗能情况也不相同，为了便于后续用能分析，将其分为联合站子系统、接转站子系统和井口子系统三部分。每个子系统之间采用灰箱模型，即只关注与子系统相关的带入能、带出能、供给能、燃料能和能损失，对于子系统内部的能流关系不作关注。联合站和接转站子系统均选择热能利用率、电能利用率、单位液量集输电耗、单位液量集输气耗和单位液量集输综合能耗作为基础评价指标；井口子系统的耗能设备仅为井口加热炉，该子系统选择热能利用率和单位液量集输气耗作为基础评价指标。其中，热能利用率和电能利用率属于能效指标，其余指标属于能耗指标。各项指标的计算方法参照SY/T6066—2021《原油输送管道系统能耗测试和计算方法》及GB/T33653—2017《油田生产系统能耗测试和计算方法》等相关规范。

3油田地面建设中集输管道施工技术研究

3.1三相分离器操作温度

传统的重力分离设计只能粗略估算水滴的最小分割粒径，无法确定油相出口含水率。在此，根据分离器尺寸、采出液性质和处理量，分别建立水滴最小分割粒径与油相出口含水率，油滴最小分割粒径与水相出口含油量的关系，核算现阶段分离器的运行条件和操作温度是否满足要求。其次，监测不同工况条件下的油相出口含水率和水相出口含油量，通过回归分析建立关系曲线。随着分割粒径的增加，不同指标均迅速降低，不同的是油相出口含水量在水滴最小分割粒径大于370μm以后，保持在稳定状态。这是由于油相黏度比水相大，密度比水相小，从油相中分离水滴比从水相中分离油滴需要更多的范德华力，此过程更为困难。从两种分割粒径的大小也可看出，水滴最小分割粒径大于油滴最小分割粒径。

3.2辅助工具

(1)管口参数测量仪　技术人员普遍采用内径千分尺、游标卡尺、钢卷尺等测量工具对管道测径,控制管口变形量,该方法测量精度低。全自动固定焊接工作站采用管口参数测量仪对管口参数进行测量,其工作原理为:通过电子感应和数字显示模块测量管口周长和直径的最大值、最小值。当需进行组对的两管口周长一致时,即可进行组对作业,从而提升管道组对精度,保证整体施工质量。(2)耐低温焊接预热装置　低温环境中,管道组对前往往采用人工预热的方式对管口进行预热处理,管材升温速度慢。耐低温焊接预热装置是采用感应效应对管口进行预热的设备,其以大功率柴油发电机组为电源,将中频交流电输入到感应加热线圈中对管口进行加热,自带预热系统和保温系统,可在管端建立足够的储热段,减缓管口的热量散失,从而保证焊道的总体力学性能。该装置辅助固定焊接工作站在冬季施工时发挥出全自动焊的优势。(3)简易托管小车　油田站外集输管线敷设多采用高约1.3m,长约8m的炮车,敷设时将管线放置于炮车上,炮车沿管线设计路径分管堆进行卸管,最后使用机械设备对管线进行移动伸展。而简易托管小车高约0.5m,有轮式和爬犁式2种形式,可以根据敷设地势情况进行选择应用,管线焊接完成后将管线放置于托管小车的专用卡具内,卡具与管线之间使用胶皮进行隔离,管卡使用弹簧卡扣进行固定,管线与辅助小车固定完成后,由胶轮焊车牵引小车带动管线前进,整个过程需根据管线挠度控制前后两辆小车之间的距离,有效避免了行进过程中管道防护层被破坏。

3.3燃烧器自动调节技术

对于待整改的接转站，从以下几点进行完善：将加热炉燃烧器更换为全比例自动调节机制，在主燃料点火后，立即对燃烧工况进行调整，确定主燃料输出量与一次风和二次风之间的匹配关系，根据要达到的出口温度，实现空气和燃料比的自动跟踪调节，保证燃烧效率在最佳状态。对D-5接转站内的油炉和水炉共计6台均进行燃烧器调整，调整后预计加热炉热效率可提高3%~5%。

3.4耐低温焊接预热装置　

低温环境中,管道组对前往往采用人工预热的方式对管口进行预热处理,管材升温速度慢。耐低温焊接预热装置是采用感应效应对管口进行预热的设备,其以大功率柴油发电机组为电源,将中频交流电输入到感应加热线圈中对管口进行加热,自带预热系统和保温系统,可在管端建立足够的储热段,减缓管口的热量散失,从而保证焊道的总体力学性能。该装置辅助固定焊接工作站在冬季施工时发挥出全自动焊的优势。

3.5吸收式热泵技术

将低品位的排烟热能和采出水热能进行回收，实现能源的梯级利用。根据站内用电负荷和用热负荷，产生的热量可以满足夏季站内基本需要，在冬季热量不够的情况下，还可以采用站内的加热炉燃烧天然气来满足站内的用热需求。该项技术应用，单位液量集输气耗可降低10%~20%。

3.6辅助工具

(1)管口参数测量仪。技术人员普遍采用内径千分尺、游标卡尺、钢卷尺等测量工具对管道测径,控制管口变形量,该方法测量精度低。全自动固定焊接工作站采用管口参数测量仪对管口参数进行测量,其工作原理为:通过电子感应和数字显示模块测量管口周长和直径的最大值、最小值。当需进行组对的两管口周长一致时,即可进行组对作业,从而提升管道组对精度,保证整体施工质量。(2)耐低温焊接预热装置。低温环境中,管道组对前往往采用人工预热的方式对管口进行预热处理,管材升温速度慢。耐低温焊接预热装置是采用感应效应对管口进行预热的设备,其以大功率柴油发电机组为电源,将中频交流电输入到感应加热线圈中对管口进行加热,自带预热系统和保温系统,可在管端建立足够的储热段,减缓管口的热量散失,从而保证焊道的总体力学性能。该装置辅助固定焊接工作站在冬季施工时发挥出全自动焊的优势。(3)简易托管小车。油田站外集输管线敷设多采用高约1.3m,长约8m的炮车,敷设时将管线放置于炮车上,炮车沿管线设计路径分管堆进行卸管,最后使用机械设备对管线进行移动伸展。而简易托管小车高约0.5m,有轮式和爬犁式2种形式,可以根据敷设地势情况进行选择应用,管线焊接完成后将管线放置于托管小车的专用卡具内,卡具与管线之间使用胶皮进行隔离,管卡使用弹簧卡扣进行固定,管线与辅助小车固定完成后,由胶轮焊车牵引小车带动管线前进,整个过程需根据管线挠度控制前后两辆小车之间的距离,有效避免了行进过程中管道防护层被破坏。

3.7高频电场清垢技术

采用高频电场对集输、掺水和热洗系统中的加热炉内进行清垢除垢，不仅具有灭菌灭藻的功能，还具有磁化效果。其中，燃烧器自动调节技术和节能燃烧技术是针对单体加热炉进行实施，吸收式热泵技术和高频电场清垢技术是在上述两项措施实施后，针对所有接转站内的所有加热炉进行实施的。从节能效果上分析，节能燃烧技术的节能效果最为明显，其次为燃烧器自动调节技术和吸收式热泵技术，高频电场清垢技术的节能效果一般。

3.8节能燃烧技术

主要是采用膜法富氧燃烧，将富氧膜制成膜组件，根据空气中各物质在膜中的渗透能力不同，选择合适的膜进行氧气富集，将膜组件与燃烧器相连，给炉膛局部增氧以促进燃料的完全燃烧，减少炉内积碳灰，降低不完全燃烧热损失。将燃烧器更换为全比例自动调节机制，并配合膜法富氧燃烧技术后，加热炉热效率可提高6%~10%，节能效果显著。

4实例分析

某采油厂下辖8个区块，每个区块集输系统包含若干联合站、接转站和单井，以A区块为例，统计其相关数据。其余区块情况相似。核算不同区块集输系统的相关数据。先对数据进行无量纲化处理，再计算差异度和熵值权重，对于联合站子系统，热能利用率和单位液量集输气耗的权重值较大，这两个指标均与加热炉相关，联合站内的加热炉不仅要对各接转站来液进行加热脱水处理，还要负责对原油稳定工艺、天然气凝液回收工艺和站内采暖等实施供热，各类塔器底部的重沸器均采用燃料气作为热源，导致热力能耗较大。对于接转站子系统，同样是热能利用率的权重值最大，接转站负责将采出液进行预处理，同时还涉及将部分采出水回掺，虽然接转站的处理液量较联合站小，但考虑到回掺水的加热量较大，故接转站的热能利用率权重结果大于联合站。对于井口子系统，热能利用率的权重结果略大于单位液量集输气耗。在得到熵权结果的基础上，计算灰色关联系数和关联度。根据灰色关联度的大小，判断其与标杆值的接近程度，当关联度为0.8~1时，认为该区块的综合用能水平已达到标杆值；当关联度0.6~0.8时，认为该区块的综合用能水平较好，可适当整改；当关联度低于0.6时，认为该区块的综合用能水平较差，应立即进行针对性地整改。其中，D区块的综合用能水平最差，该区块联合站子系统的热能利用率较低，同时单位液量集输电耗和较大，最终导致单位液量集输综合能耗超过了标杆值；接转站子系统的情况与联合站子系统基本相同，除热能利用率优于标杆值外，其余指标的用能效果劣于联合站子系统；井口子系统的热能利用率和单位液量集输气耗均优于标杆值，说明井口加热炉运行良好，燃料气从化学能向热能转化的效率较高。D区块共有5个接转站，可能存在某个能耗大、能效低的接转站直接影响整个接转站子系统的用能水平，进而从能流上影响联合站的运行。

结语

综上所述通过研究发现，在油气集输处理的过程中，由于所需要的设备数量较多，工艺较为复杂，因此，整个油气集输系统的能耗相对较高，针对此问题，油田企业需要根据自身的实际情况，采取加热炉节能降耗、余热回收、低温集油、油气混输以及实现油气集输系统信息化管理等多种措施，降低集输系统的能耗，提高油田企业的经济效益。

参考文献

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