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[摘 要]针对目前热采注汽系统节能措施和节能产品主要针对某一个环节单个节能产品的节能效果进行检测、评价的现状，提出了将注汽系统作为一个整体，给出了热采注汽系统能耗监测要求、程序与方法、数据分析评价方法。形成了热采注汽系统综合能耗监测数据分析及评价方法。
[关键词]热效率 注汽系统 监测方法 效果评价
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0012-01
稠油热采注汽系统一般由注汽锅炉、地面注汽管线和注蒸汽井筒三大部分组成。在稠油热采注汽生产运行中，无论是产汽、输送还是注汽等环节，都存在着不同程度的热量损失。油田生产统计表明，目前热注炉出口蒸汽干度一般在70%～75%之间，与行业标准要求有一定的差距[1]，据测算传输到井底的蒸汽干度仅为30%～40%，有些井井底干度更低，严重影响了注汽效果和热采的经济性。为了降低稠油热采成本和提高经济效益，近年来辽河油田公司陆续研制和推广了注汽系统节能产品，实施了节能技改措施。
1、注汽系统热工监测系统
注汽系统由注汽锅炉、地面注汽管线和注蒸汽井三大部分组成。
2、注汽系统热工监测要求
为确保热采注汽系统监测结果的有效性，对注汽系统热工监测提出了具体要求。
2.1 工况稳定
⑴采用正、反平衡法试验相结合进行注汽锅炉监测，以正平衡法试验测得的效率为主，反平衡为辅。
⑵监测在炉子实际运行负荷下进行，负荷范围应在±10%以内。
⑶监测在炉子热工况稳定时进行。监测从开始到结束时刻不少于4小时。
⑷监测期间对燃油或天然气取样，测算其热值。
⑸监测是在管内输送介质温度、流量、压力等工艺参数运行稳定时进行。监测期间要求保持工艺参数不变，以避免因工况不稳定而造成的监测误差。
2.2 测试仪表要求
监测用测试仪表应能满足测试的要求，仪表应完好，在检定周期内，测试精度满足要求。超声波流量计、燃烧效率分析仪、压力表、風速仪选择精度在±0.5的测量仪器，测量注汽井筒及油层段任意深度蒸汽压力、温度、流量的仪表应满足测量温度精度±0.5℃、压力精度0.001F.S、流量精度±0.3的要求。
2.3 风速和风向的影响
由于监测期间的环境风力和风向的变化均难以满足稳态监测的要求，在监测过程中遇有风速和风向变化较大时，采取局部遮挡措施，并测量该时刻的风速，在数据处理时进行修正。
2.4 日照影响
为避免日照对监测结果的影响，监测期间需采取遮阳措施。
3、注汽系统热工监测程序及方法
3.1 注汽锅炉热效率的监测
⑴利用锅炉在线仪表监测燃油流量、蒸汽压力、蒸汽温度，利用超声波流量计监测锅炉给水流量，利用温度计监测水进口温度与环境温度，采用氯根滴定法测量蒸汽干度，以此为基础完成锅炉正平衡效率的监测。
⑵利用燃烧效率分析仪在锅炉排烟处进行烟气分析、排烟温度的监测，完成锅炉反平衡效率监测。
3.2 地面输汽管线保温监测
⑴采用热流计法、表面温度计法相结合，在管内输送介质温度、流量、压力等工艺参数运行稳定的条件下进行热损失监测。
⑵监测时根据管道表面保温状况选取管段，每段选3个截面，每截面采用斜对角取2点再加1个相邻点的3点监测方案。
3.3 注汽井筒监测
采用高温四参数吸汽剖面监测仪对注汽井筒及油层段任意深度蒸汽压力、温度、流量参数进行测量，并通过计算得出井筒内蒸汽干度、热损失等参数。
4、 热采注汽系统综合能耗测试评价分析
4.1 注汽系统综合能耗测算结果
通过对9个未采取任何节能技术措施的注汽系统的注汽参数作了全面监测，将有代表性的3个注汽系统能耗的测算结果列于（见表1）。
4.2 注汽系统测试评价分析
以10#站—齐108-16-28井注汽系统为例，以系统各部分热量及热损失测算结果，对注汽系统的用能现状进行分析：
（1）系统能源利用率较低。按设计要求，系统能源利用率可达到70%～75%。实测值与之相比，降低了10～15个百分点，可见该系统还有较大的节能潜力。
（2）注汽系统能量损失中，产汽环节占44.3%，输汽环节占21.5%，注汽环节占34.2%。在蒸汽产、输、注过程中能损比例大致为2.1：1：0.6，而正常三者比例应该是5：1：1.表明注汽系统薄弱环节是地面注汽管线与注汽井筒等环节。
（3）地面注汽管线能量损失率为11.6%，正常值在3%左右，高出8个百分点，分析其主要原因在于地面输汽管线采用的保温结构及保温材料不适合热注管线保温的特殊要求（如震动、启停频繁等），特别是各种管件（阀门、管线、卡箍和井口装置）保温效果差或不进行保温，导致管线热损失严重超标。
（4）在注汽环节中，井筒能量热损失为18.4%，热损失较大。种种因素导致井筒隔热效果不良。
（5）产汽环节运行热效率80.9%，设计值85%，低4.1%。究其原因，主要是注汽锅炉排烟温度过高（268.8℃）及空气系数偏大（1.49）。
5、 结论
（1）提出了将注汽系统作为一个整体，开展系统综合能耗监测评价分析的方法。
（2）通过监测、计算分别给出了注汽锅炉、地面注汽管线和注汽井筒三大部分的能耗指标、能量损失率及注汽系统热效率，指出了注汽系统的薄弱环节（地面注汽管线与注汽井筒），为热采注汽系统的节能工作有效开展提供了有力依据和技术支持。
参考文献
[l] SY/T 6086—94热力采油蒸汽发生器运行技术规程.1994.
[2] GB 8174-2008设备及管道保温效果的监测及评价.2008.
[关键词]热效率 注汽系统 监测方法 效果评价
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0012-01
稠油热采注汽系统一般由注汽锅炉、地面注汽管线和注蒸汽井筒三大部分组成。在稠油热采注汽生产运行中，无论是产汽、输送还是注汽等环节，都存在着不同程度的热量损失。油田生产统计表明，目前热注炉出口蒸汽干度一般在70%～75%之间，与行业标准要求有一定的差距[1]，据测算传输到井底的蒸汽干度仅为30%～40%，有些井井底干度更低，严重影响了注汽效果和热采的经济性。为了降低稠油热采成本和提高经济效益，近年来辽河油田公司陆续研制和推广了注汽系统节能产品，实施了节能技改措施。
1、注汽系统热工监测系统
注汽系统由注汽锅炉、地面注汽管线和注蒸汽井三大部分组成。
2、注汽系统热工监测要求
为确保热采注汽系统监测结果的有效性，对注汽系统热工监测提出了具体要求。
2.1 工况稳定
⑴采用正、反平衡法试验相结合进行注汽锅炉监测，以正平衡法试验测得的效率为主，反平衡为辅。
⑵监测在炉子实际运行负荷下进行，负荷范围应在±10%以内。
⑶监测在炉子热工况稳定时进行。监测从开始到结束时刻不少于4小时。
⑷监测期间对燃油或天然气取样，测算其热值。
⑸监测是在管内输送介质温度、流量、压力等工艺参数运行稳定时进行。监测期间要求保持工艺参数不变，以避免因工况不稳定而造成的监测误差。
2.2 测试仪表要求
监测用测试仪表应能满足测试的要求，仪表应完好，在检定周期内，测试精度满足要求。超声波流量计、燃烧效率分析仪、压力表、風速仪选择精度在±0.5的测量仪器，测量注汽井筒及油层段任意深度蒸汽压力、温度、流量的仪表应满足测量温度精度±0.5℃、压力精度0.001F.S、流量精度±0.3的要求。
2.3 风速和风向的影响
由于监测期间的环境风力和风向的变化均难以满足稳态监测的要求，在监测过程中遇有风速和风向变化较大时，采取局部遮挡措施，并测量该时刻的风速，在数据处理时进行修正。
2.4 日照影响
为避免日照对监测结果的影响，监测期间需采取遮阳措施。
3、注汽系统热工监测程序及方法
3.1 注汽锅炉热效率的监测
⑴利用锅炉在线仪表监测燃油流量、蒸汽压力、蒸汽温度，利用超声波流量计监测锅炉给水流量，利用温度计监测水进口温度与环境温度，采用氯根滴定法测量蒸汽干度，以此为基础完成锅炉正平衡效率的监测。
⑵利用燃烧效率分析仪在锅炉排烟处进行烟气分析、排烟温度的监测，完成锅炉反平衡效率监测。
3.2 地面输汽管线保温监测
⑴采用热流计法、表面温度计法相结合，在管内输送介质温度、流量、压力等工艺参数运行稳定的条件下进行热损失监测。
⑵监测时根据管道表面保温状况选取管段，每段选3个截面，每截面采用斜对角取2点再加1个相邻点的3点监测方案。
3.3 注汽井筒监测
采用高温四参数吸汽剖面监测仪对注汽井筒及油层段任意深度蒸汽压力、温度、流量参数进行测量，并通过计算得出井筒内蒸汽干度、热损失等参数。
4、 热采注汽系统综合能耗测试评价分析
4.1 注汽系统综合能耗测算结果
通过对9个未采取任何节能技术措施的注汽系统的注汽参数作了全面监测，将有代表性的3个注汽系统能耗的测算结果列于（见表1）。
4.2 注汽系统测试评价分析
以10#站—齐108-16-28井注汽系统为例，以系统各部分热量及热损失测算结果，对注汽系统的用能现状进行分析：
（1）系统能源利用率较低。按设计要求，系统能源利用率可达到70%～75%。实测值与之相比，降低了10～15个百分点，可见该系统还有较大的节能潜力。
（2）注汽系统能量损失中，产汽环节占44.3%，输汽环节占21.5%，注汽环节占34.2%。在蒸汽产、输、注过程中能损比例大致为2.1：1：0.6，而正常三者比例应该是5：1：1.表明注汽系统薄弱环节是地面注汽管线与注汽井筒等环节。
（3）地面注汽管线能量损失率为11.6%，正常值在3%左右，高出8个百分点，分析其主要原因在于地面输汽管线采用的保温结构及保温材料不适合热注管线保温的特殊要求（如震动、启停频繁等），特别是各种管件（阀门、管线、卡箍和井口装置）保温效果差或不进行保温，导致管线热损失严重超标。
（4）在注汽环节中，井筒能量热损失为18.4%，热损失较大。种种因素导致井筒隔热效果不良。
（5）产汽环节运行热效率80.9%，设计值85%，低4.1%。究其原因，主要是注汽锅炉排烟温度过高（268.8℃）及空气系数偏大（1.49）。
5、 结论
（1）提出了将注汽系统作为一个整体，开展系统综合能耗监测评价分析的方法。
（2）通过监测、计算分别给出了注汽锅炉、地面注汽管线和注汽井筒三大部分的能耗指标、能量损失率及注汽系统热效率，指出了注汽系统的薄弱环节（地面注汽管线与注汽井筒），为热采注汽系统的节能工作有效开展提供了有力依据和技术支持。
参考文献
[l] SY/T 6086—94热力采油蒸汽发生器运行技术规程.1994.
[2] GB 8174-2008设备及管道保温效果的监测及评价.2008.