一（yī）、枝狀熱源供熱的現狀

    某油田位於長江中下遊地區和淮河入江流域，地下構造複雜，油藏斷塊小，地（dì）麵油井分布（bù）散，地麵供熱管網大部分采用枝狀供（gòng）熱形式。以MTZ油田為例，該油田有1個接轉站(含供熱站)、5個計（jì）量房、40口油井，其中26口油（yóu）井位於淮河向入（rù）江水道內，原油凝（níng）固點（diǎn）為40℃，采（cǎi）用熱（rè）水伴熱保溫。油井用熱主要是（shì）集油管（guǎn）線的伴熱（rè），集油（yóu）管（guǎn）線采（cǎi）用三管流程。油井熱水循環係統熱負荷占總供熱量的70%，這部（bù）分熱量中不足20%用（yòng）於油井產（chǎn）出液加熱，其餘熱量（liàng）都無償（cháng）損失。所以如何合理地（dì）對油井供熱（rè），是促進油田節能工作有效（xiào）開（kāi）展的關鍵。
    目前，油井（jǐng）熱水循環（huán）係統最主要的問題是水力失調。為了確保安全正常生（shēng）產，現場不得（dé）不采取提高供熱溫度，在小溫差、大排量下運行，增加了集油、伴熱管線與土壤之間的溫差，增加了（le）熱水循環泵的用電量，因而造成了能（néng）源的浪費。如果水力失調的問題能得到解決，真正做到按需供熱（rè），那麽供熱平均溫度（dù）在現有基礎上可以（yǐ）降低10℃左右（yòu），可節能15%～20%，同（tóng）時（shí）熱水循環流（liú）量可降低15%左（zuǒ）右，水泵電費可節約30%以上。
    

二、油田枝狀供熱係統水力失調現象突出

    采油（yóu）現場主要問題（tí）是熱水流量（liàng）分（fèn）配不均勻，導致（zhì）有的地方過熱（rè），有的地方供熱不足，所以屬於不（bú）一致失調。
    該油田采油現（xiàn）場整個管網除截止閥與閘閥外沒有其他（tā）調控設備，所以不（bú）存在（zài）動態失調的問題（tí），純屬穩態失調。失調原因有（yǒu）以下幾點（diǎn）:
    (1)由於油田供熱管網采用枝狀結構（gòu），回水（shuǐ）管線又必須給油管線伴熱，油水管線直徑存在匹（pǐ）配問題，因而（ér）不可能完全通過調（diào）整管徑實現水力平衡（héng）。
    (2)油田現有的供熱係統全部采用截止閥與閘閥調節，沒有定流量或定壓裝置，缺乏有效調節手段。
    (3)在進行熱水（shuǐ）采暖水力管網（wǎng）係（xì）統設計時，是根據最不利環路進行（háng）流量阻力計算的，最後確定（dìng）總阻力損失和流量，但是沒（méi）有進行管網（wǎng）水力平衡計算，由於考慮到保證最不利點輸送熱水，由（yóu）此選（xuǎn）擇水泵型號，難免使近端用戶壓頭過大。設計過程中考慮油田下一步新（xīn）發現油井的可（kě）能性，預留了一部分（fèn）供熱能力，從而使泵等耗能設備（bèi）選型偏大。
    (4)由於管道阻力部件（jiàn）的實際（jì）阻力係數與設計阻力係數存在較大差異，而在現有係統中尚未應用管道阻力（lì）部件，因此在根源上造成係統的水力失調。
    (5)新增油井、老油井報廢以及油井啟停等使供熱（rè）管（guǎn）網（wǎng）發生變化，油井的（de）產量、含（hán）水是不斷變化的，因而對（duì）供（gòng）熱的要求也（yě）在不斷變化（huà），需要經常進行供熱（rè）調節，否則容易（yì）造成水力不平衡。
    (6)枝狀結構（gòu）末端的油井由（yóu）於其距離集油站較遠，熱水管（guǎn）線散熱（rè）較多，供熱溫度比近點的溫度要低，而原油所要流過的距離卻比（bǐ）近的油井長幾十倍甚至上百倍，是（shì）最需要熱量的（de）地方，所以最難供的地方（fāng）恰好是最需要的地方。
    

三、解決供熱管網水力失調的途徑

    1.用（yòng）附加靜態阻力消除用戶剩餘的資用（yòng）壓（yā）頭
    附加（jiā）靜態阻（zǔ）力的措施是增（zēng）加靜態（tài）阻力設備（bèi），這樣可以消除用戶剩餘的資用壓頭。靜態阻力設備包括節流孔板（bǎn）、普通閥門（mén）、調節閥、平衡閥等。它們的共同特點是:通過人工調節設定其開度，匹配各個管段的阻力，消除剩餘壓頭，即可實現水力平衡。
    靜態阻力設備實施起來工作（zuò）量較大。首（shǒu）先，對於需要經常進行調節的係統，每次調節對靜態阻（zǔ）力設備的參數要求（qiú）均不一樣，勢必要重新加工；其次，靜（jìng）態阻力元件的設計、計算有一定的誤（wù）差，因而不一定可靠；再次（cì），由（yóu）於係（xì）統本身結垢、腐蝕等造成的（de）機械雜質沉積、管（guǎn）線直徑變化、管線表麵粗糙度（dù）改變，從而在運行過程中即使泵出口壓力（lì）相同，壓降分布也是變化的。
    由（yóu）於油田油井枝狀供熱管網的流（liú）量、剩餘壓頭相差很大（dà），對於熱水流量極（jí）低，在整個係統中（zhōng）所占比（bǐ）例小於0.1%的熱用戶（hù），可以采用靜態方法去實現。因此，該方法可作為其他方法的補充。
    2.用附加壓頭（tóu）提高用戶不足的資用壓頭
    當係統循環水泵實際揚程不夠時，需要用附加壓頭的（de）方法提高用戶不足的資（zī）用壓頭。它的特點是除了具有“附（fù）加阻力”平衡技術所能獲得的節能效果外，可使總水泵電耗（hào）大大降（jiàng）低，節能效果更顯著。
    但是，對於油（yóu）田枝狀供熱係統，由於規模較小，供熱點比較分散且沒有規律性，通（tōng）過增加附加（jiā）壓頭的方法雖然有一定（dìng）的經濟收益，但在管理上（shàng）存在一定的難度，尤其是國內小排量水泵的低壓端密封技術不（bú）夠好。
    3.動態調控設（shè）備
    主要包括自力式流量控製閥、自力式壓差控製閥等。它們能夠根據閥門前後(或係統)壓差的變化自動調節閥門的阻（zǔ）力，保（bǎo）持流量或壓差的恒定，流量或壓差還可（kě）以隨時設定（dìng）調整。變阻力設備適用於動態係統中（zhōng）克服動態失調，也可用（yòng）於穩態係統克服穩態失調。
    最常（cháng）用的是自力式流量控製器和自力式壓差控製器。下麵以自力式流量控製器的使（shǐ）用為例。自力式流量控製器中可使用專（zhuān）用工具調節手動孔板，根據流量刻度尺標定數值來控製通過該設備的水流量。流（liú）量一經（jīng）設定，其值恒定不變。無論供熱管網負荷及壓力如何（hé）變化，隻（zhī）要在用戶入口的回水管路上加裝該（gāi）流量（liàng）控製器，係統（tǒng）就可以在動態調節功能的作用下自動實現平衡。
    自力式流量控製器最小控製流量為（wéi）0.06m³/h，實際有效調節區域要考慮到0.1m³/h以上，因此對於小（xiǎo）流量調節（jiē）並不適用。但是，每一個支路又（yòu）必（bì）須安裝調控設備，因為不（bú）安裝調控（kòng）設備可能引（yǐn）起水力失調。
    4.變頻式水泵（bèng）與自力式流（liú）量閥相結合的（de）調節方法
    主要思路是（shì）用自力式流（liú）量閥來控製各支路的流量（liàng），用離心式（shì）變頻水泵來提供動力，控製泵出口壓力恒定，對於熱用戶壓差過（guò）大的采用靜態流量調節閥等節（jiē）流部件來（lái）降壓。這種控（kòng）製方法應該是最簡單、調節工作量最小的。
    

四（sì）、現（xiàn）場實施方案及效果

    1.技術上的效果
    有效（xiào）解決了水力（lì）失調問題，可以實現熱量（liàng）的按需（xū）分配。
    對單井（jǐng）進行供熱調節（jiē）不再對其他油（yóu）井有影響。油（yóu）井啟停時，停止或恢複供熱，隻需要開（kāi）關該支路上的任一閥門，即可實現，不需要進行流量調（diào）節。因為正常運（yùn）行（háng）時隻有自力式流量調節閥、新型節流（liú）元件起作用，其他的閥門（mén）不起調節作用，隻起切斷（duàn）作用。而自力式流量調節閥的開度與流量（liàng）存在一定的函數關係，新型節流元（yuán）件（jiàn）的阻力（lì）特性是固定的，因此，調節後很容易恢複到原來的狀態。
    任一個計量（liàng）站閥門開關（guān），在最不利回路過剩壓頭大於5m的情況下，不影響其他計量站的（de）流量，這樣對（duì）供熱調配提（tí）供了方便。
    原來考慮到水力失調問題，進行熱網調節工作要在整個（gè）采油隊範圍（wéi）內進行，要由隊（duì）幹部進行調節（jiē），每個班組均想多分（fèn）配一點流量，因此供熱調配（pèi）非（fēi）常困難（nán）。現在隊部隻負責控製到計量站，計量站以內（nèi）有（yǒu）不合理的各班組進行調節，這樣調動了（le）班組供熱調節的積極性，班組對同一計量站（zhàn）內供多的調少一點、供少的多供一（yī）點（diǎn），通過慢慢摸（mō）索，在確保生產（chǎn）的（de）情況下逐步減少了用熱量，提高了熱利用效率。
    2.經濟效益分析
    該技術總（zǒng）投資20萬元，在MTZ油田實施後自用原油消耗量如表1所示。從表1中可以看出，1月9日至21日，由於熱負荷較大，需要運行兩台鍋爐才能滿足生產需要，而這期間鍋爐運行負載率低，單位時間內燃油消耗量大，難以滿足同工況下對比要求。因此（cǐ），該技術應用前後自用原（yuán）油（yóu）消耗量以單台鍋爐（lú）運行為準。依照表（biǎo）中統計數據計算，平均每天節約自用原油0.67m³/d，實（shí）現年節燃油量達（dá）到（dào）207t，投資回收期僅為3.5個月，取得了較好的節能效果（guǒ）。
    

<CTSM>    表1  燃油量統計表
    注（zhù）:備注中1#、2#為工業鍋爐編號，h表示運行時間(小時)</CTSM>
    3.現場試驗存在的不足
    盡管我們對流量計進行了部分調整，但是現場熱計量工作不到位仍然給供熱調節造成了很大的困難（nán）。由於油井耗能由（yóu）電能與熱（rè）能兩部分構成，減少了熱能的供應就必然增加電能的消耗，如何優化、爭取總能耗最（zuì）低是非常關鍵的，鑒於熱能無法準確（què）計量（liàng），給這種優化造成困難。
    目前由於部（bù）分油井流量（liàng）計不能滿足計量要求，現場調節主要以計量站為單位（wèi）根據開度-流量曲線來估（gū）測流量，作為流量調節（jiē）的依據。具體的方法為:首先根據理論計算得到的各計量站的流量，查自力（lì）式流（liú）量（liàng）調節閥的流量曲線，得到自力式流量調（diào）節閥打開的圈數，然後先將自力式流量調節閥全關（guān），再打開到規定的圈數。這種方法可以滿（mǎn）足調節的要求。
    

五、結（jié）束（shù）語

    熱水供熱係統的水力失調是（shì）供（gòng）熱係統（tǒng）能源利用效率低的主要原因，從根本上（shàng）講是由於流量分配不均造成的，需要針對具（jù）體問題具體分析，找到有效的解決辦法。一般可以通過附（fù）加（jiā）阻（zǔ）力元件或附加壓頭（tóu）的方法進行緩解（jiě），對於需要經常進行調節的係統，要采用動態水力平衡設備實現動態（tài）平衡。