儲氣庫地面工程設計中節能技術應用
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摘要：伴隨著經濟的快速發展對于能源需求量也在與日俱增，但是在具體是的使用上還是更加著重于對清潔能源的開發和利用，尤其是對于天然氣而言本身就屬于清潔能源，其中地下儲氣庫作為長距離運輸中的起點，其作用在于對下游用戶用氣進行調鋒。此外關于儲氣庫地面建設也極其重要，為了實現綠色節能的目標，就需要對整個流程進行優化調整相關參數。
引言
通常而言，天然氣地下儲氣通常都是通過對廢棄的油氣藏進行一定的改造和優化，從而實現對資源充分利用，還有一部分是對現有自然資源比如水層和巖石洞進行改造和擴建，形成地下儲氣庫。后者從工藝的角度而言建設難度相對比較低，但由于地層溫度相對比較高考慮到邊水因素，需要在做好脫水處理才能輸入到入氣管網。因此采用節能技術，首先就需要對整個流程進行優化。
1儲氣庫地面工程概述
按照客觀條件以及地理環境的不同處儲氣庫可以分為，枯竭型氣田、含水層以及巖洞等等，主要特點就在于利用和改建枯竭氣田，具有經濟成本低可靠性強的優點。但是也必須要具備良好的封閉條件以及密閉性，儲氣不容易散溢具備較高的安全性，此外在客觀條件上也需要具備較多的采氣井可供選擇使用，周圍還需要具備完善的天然氣地面集輸以及水電等諸多附屬設施，因此建設周期比較短市場運行把握大風險小。此外在氣田的開發過程中還必須要詳細掌握其內部多種形態的翔實資料，以便于為下一步行動的開展打下堅實的數據基礎，此外還需注意枯竭型氣田也具備很大的經濟優勢，那就是在后期需墊底氣少有效減少成本支出。到目前為止，通過油氣藏改建的地下儲氣庫占據了當前所有類型的3/4以上。
2儲氣庫地面工藝
通常而言，注氣工藝在整個流程中并不是很復雜，大多數情況下氣源在經過相應的裝置進行處理后注入進口儲存。但是在實際操作過程中還需要考慮諸多客觀因素的發生，并且也需要采取對應的措施。比如底層溫度并不低，因此在儲氣庫在采出氣要進行脫水脫烴，只有在經歷了這個步驟達成相關標準才能進入到輸氣管網，因此這就是地面工程建設中最為核心的就是脫水脫烴。在經過輸送管線進入集注站后，通過一系列工序后進站冷卻，然后進入烴水露點控制裝置。
3流程優化設計
地面工程的流程完善目的主要是為了保障整個工程安全有效的運作，在展開建設設計的過程中，還需要考慮到脫水脫烴的工藝需求，為了保障工作安全有序開展，物料分析與平衡、熱平衡等幾個方面進行優化，在實現節能降耗的同時也能夠保質保量地完成工作要求，由此可見，這兩部分內容也是當前節能技術開展的主體部分，起到了關鍵性的作用。雖然采出水主要是在于因為到了油田采油后期，隨著產油量的降低不得不使用注水法，以此提高采油率但是這種情況的伴生也與地理環境有著莫大關系，由此可以得出結論地面工藝是不能夠取消、減少。至于緩釋劑由于存在特性也同樣不能取消，但是可以優化后出入到相應的位置。關于污水的處理可以通過優化工藝以此降低排放量，通過一定的工藝手段處理之后，也可以達到回收的目的。最后關于放空天然氣可以分為以下幾個步驟，首先脫硫裝置泄壓其中有一部分在經過回收以后也可以實現再利用，由于乙二醇散蒸氣為連續穩定的排放因此也可以加以利用；最后事故放空為非連續性所以不可回收利用。此外對于某些無效流量可以直接選擇取消就行了。但是由于工程建設完成以后，在實際運行與設計上總是存在某些差距，因此某些無效流量也只能夠在實際工作當中逐步進行優化，比如關于乙二醇的循環量等等。因此在此過程中就可以發現采出水、甲醇、雜質等都是屬于無效流量。但由于采出水與地理環境有著密不可分的聯系，因此在實際操作過程中還需要根據選址。在熱平衡方面，由于在工業生產活動當中有些過程是需要放出熱量，但是也有一些是需要不斷吸收熱量，因此就需要對裝置的熱量進行分析和平衡。其目的就在于合理回收，也需要根據實際需要不斷優化換熱流程。比如從某個角度來看進站天然氣的冷卻是極為典型的放熱過程，在某種程度上也可以看到可以進行熱交換，但由于在溫度上存在較大的差異，此外由于冷卻的過程中所需要釋放的熱量巨大，顯然是無法滿足節能增效的要求，因此在大多數情況下都是采用空氣冷卻不僅成本低，同時也是最為適用簡易的方法。此外根據對比等多方面的實際情況，以此確定哪些熱量和冷量可以進行回收，比如天然氣預冷可以同乙二醇富液預熱進行換熱，不僅達到了目的同時也實現對冷量對回收。
4參數優化設計
4.1規模與溫度的優化
通過有效的注氣采氣規模控制能夠有效實現能源的消耗，在一定程度上也降低了經濟成本實現了對能源的節約使用。但是從儲氣庫的采集規模首先是要清晰的了解當地地質構造，掌握相關數據并加以詳細分析其安全性，其次才是市場需求量的大小。因此采用科學合理的建設，不僅直接關系到投資的合理性問題，也直接關乎后期實際運行效率和對能源消耗的高低。由于儲氣庫是長距離氣管道的配套工程，在規模方面還需要按照季節上的因素進行適當調整，當然也不排除由于特殊情況進行應急調峰活動。但也必須要注意到堅持均勻開采和注入為首要原則，適當的控制規模，并且還需要關注上限通常而言大多數都是在設計規模的120%。在烴露點方面，不能夠低于輸送環境溫度至少也需要達到5攝氏度，但是在具體操作過程中為了達到節能，因此還是需要選擇在2攝氏度以上。
4.2注氣壓縮機優化
由于壓縮機入口在排量和溫度上都會影響到整體的實際操作效果，并且也會對人員消耗量的高低帶來明顯的作用，因此也需要結合本地區的實際情況比如地理環境等等，加強在節能方面的控制。由于入口壓力與增壓所消耗的功率并不是成正比例，因此在實際操作過程中，還需要尤其注重壓力的控制。在具體排壓的過程中，還需要采用科學合理的方式控制最終效果，對此就需要對相關參數不斷優化，采用多機組小排量的方法運行，有利于減少機械設備的損耗，同時也提高了機組工作效率。
4.3空冷器優化
對于空冷器參數控制的因素由熱負荷、介質等，但是縱觀這些因素，絕大多數都是受到工藝程度以及出氣條件制約，在很大程度上難以進行調整。卻可以在出口和設計溫度上進行小幅度調控，以此實現提高效率降低能源消耗。在實際操作過程中當進站后溫度相對比較高，因此就需要進行冷卻。而在另一方面為了盡量降低后續制冷所帶來的消耗，就有必要降低壓差。通常進站冷空氣與生產分離器氣相出口都要兩者緊密安裝在一起，優點就在于可以進一步降低負荷避免產生更多的能耗，此外在實際的調控過程中同樣會帶來消極影響比如烴水露點問題。假如進站溫度過高就會導致空氣器在冷卻后冷凝水會逐漸增多，當達到一定量的時候就會對下游管道造成一定的影響，對此為了避免出現這種情況的發生，就可以設置分離器。假如底層采出冷凝水量較少，也不會對相關設備明顯的影響，那么其位置的安裝可以設置于生產分離器氣相入口。
5結束語
綜上所述，到現階段為止，儲氣庫地面項目設計整個過程當中，就需要格外注意物料分析與平衡、熱平衡的優化問題。除此以外還需要采取措施對規模、溫度等諸多部分的參數進行優化，也可以通過對換熱器和低溫分離器進行優化，以此實現節能降耗的目標提高企業經濟效益。
參考文獻
[1]李鳳華,劉德緒,曹學文,邊江.儲氣庫地面脫水系統用能優化研究[J].當代化工,2017,46(02):311-315.
[2]文雯.文96儲氣庫注采站地面工藝能效評價技術研究[D].西南石油大學,2015.
作者:陳光 單位:大慶油田設計院有限公司