华北油田余热地热利用

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华北油田余热地热利用
蒋宜春 魏志远 赵雅利 杨应桥
华北油田公司生产运行处
地热、余热是可再生能源家族中的重要成员 , 是集热、矿、水于一体的资源是一种无污染或极少 摘 要 : 污染的清洁能源。华北油田余热、地热资源十分丰富,有着广阔的利用前景。
一、引言
华北油田余热、地热资源十分丰富 , 具备巨大的利用的节能潜力 : 1、近几年,华北油田因地制宜,在零散天然气的回收与利用上进行了一系列的创新和整合,集成大罐收 气、 单井定压放气回收、 天然气发动机、 天然气发电机等一系列综合利用节能技术, 将以往大罐挥发、 套管放空、 点火炬的零散气予以回收利用,用于发电,节约效果显著,华北油田目前有 48 台天然气发电机组,发电机组 烟囱温度都高达 550℃以上,未安装烟囱余热回收装置有 32 台,这些余热装置回收利用 550 的发电机烟气或 高温水余热,取代联合站加热炉供热,存在一定的节能潜力。 2、在油田生产中,伴随着油产出的 45-70℃脱油污水约有 4.2×104 m3/d 左右,污水余热中蕴含的可利 用热量约为 9.8×104 Kw,如果经过换热、热泵等技术,使污水中的热能可以转化成可利用的热能,使其充分 地用于生产及生活中 , 存在一定的节能潜力。 3、华北油田历年来在油田勘探开发中,累计有废弃井 3157 口,其中绝大部分的废弃井均可作为第四系低 温水的开采井,约有 1/3-1/4 的废弃井可以作为上第三系地热水开采井,约有 7-10% 的废弃井可作为古生界 及元古界地热水开采井。一口温度 78℃、产量 65m3/h 的地热水井提供的热能约 287×106W,其供暖面积可 达 5-6×104m2, 废弃井若全面投入地热开发后, 其动用的地热水资源在油区内约可达热水总资源量的 1/3 以上, 其可采量近百亿方。废弃井转地热井利用存在一定节能潜力。 4、冀中地区中低温地热资源丰富,分布范围广,利用条件好,经济潜力巨大。其中基岩和上第三系两套 热储层的资源量为 : 基岩地热资源总量为 628.76×1018J,热水资源量为 1801.68×108m3。上第三系地热资源 量为 580.59×1018J,热水资源量为 15699.5×108m3。地热资源存在巨大利用和节能潜力。 华北油田目前能够满足地热资源利用条件的站点有 18 个, 能够满足污水余热资源利用条件的站点有 15 个, 地热、污水余热资源较为丰富,但大多尚未得到利用开发,极具降低燃油消耗的潜力。
3 生活区所需要的热量。在这四个联合站共配备安装 / 5
古一接转站、务 2 站等六个联合站的热水加热炉负荷过剩,利用换热器对站
13 台换热器,取代原有的加热
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3、利用热泵技术回收任一联合站污水余热 直燃型第一类溴化锂吸收式热泵机组是在高温热源(燃气、燃油等)驱动的 条件下,提取低温热源(原油分离水、地热水、工业废水、冷却循环水、城市废
水等)的热能,输出中温的工艺或采暖用的热源的设备。
供热,达到节省油气的效果。
由于任一联脱后污水量较大、温度较高,为避免造成热量浪费,可利用热泵 古一接转站、务 2 站等六个联合站的热水加热炉负荷过剩,利用换热器对站内热水进行换热,以满足原油
外输、脱水及站内生活区所需要的热量。在这六个联合站共配备安装 9 台换热器,停减部分炉况较差、热效率 较低的加热炉。整体改造后,各联合站的原油脱水及外输加热方式改为了热水炉 + 换热器方式,节省了自用燃
年产液量 含水率 年脱后污水量 脱后污水 台 DRH0.6 高效板式换热器对站内管线进行换热(每台 200 平方米) ,每年可节约 序号 单位 联合站 4 4 3 (10 t) (%) (10 m ) 温度
炉和热水泵,实现节省油气的效果。
燃料油 吨。 1 300 采油三厂
3 采油三厂
里一联 楚一联
84.0 70.2
任一联总机关应用任 20 计、任 28 计 1400 立方米、80℃高温产出液,利用 2 台 DRH0.6 高效板式换热器 生活区所需要的热量。在这四个联合站共配备安装 13 台换热器,取代原有的加热
温 77℃,再加热至 90℃用于伴热输油。年节约自用原油 850 吨。 里一联、河一联、楚一联和荆二联等四个联合站的脱后污水情况见表 3-3,这几个站除了荆二联的年脱后 任一联总机关应用任 20 计、任 28 计 1400 立方米、80℃高温产出液,利用 2 �表3-3�回收污水余热联合站情况�计表
里一联、河一联、楚一联和荆二联等四个联合站的脱后污水情况见表 3-3,这
油田荆二联和雁北站用 100℃以上的地热水伴热输油见到了实效。荆二联利用晋古 2-4、晋古 2-7 两口 油田荆二联和雁北站用 100℃以上的地热水伴热输油见到了实效。 荆二联利用
几个站除了荆二联的年脱后污水量较低外, 其余各站年脱后污水量都在 65×104m3 108℃,原油外输温度 75℃,脱油污水温度 地热井,日供液 600m3,从而停运了 3 台加热炉,进站温度达到
10 输油老区 再进加热炉进行第三次升温。 合计 二连 16 水换热伴热输油取到了好的经济效益,同时在综合十二处、综合三处利用地热能 1 8 站内热水 原油 70 22 341 341 780 进行花卉种植、生活采暖等方面也均见到了好的效果,也起到了开发新能源、改 32
华北油田公司依据地下热能资源,在第一、三、五采油厂利用油田排放的污 荆二联 3 70 采油污水 原油 230
污水量较低外,其余各站年脱后污水量都在 65×104m3 以上,各站脱后污水温度都在 50 度以上,均能满足利 用换热器实现回收污水余热的条件,并且这几个站脱后污水所产生的热量也均能满足原油外输、脱水及站内生 利用热泵技术来回收利用任一联合站的地热或污水余热的热能,取代加热炉 活区所需要的热量。在这四个联合站共配备安装 13 台换热器,取代原有的加热炉和热水泵,实现节省油气的 效果。
投资合计 (万元) 换热介质来 被换热介质 源 预计节能(年) 原油 天然气 (吨) (万方)
表3 - 2 � 污水余热回收装�安装情况�总表
1 里一联 3 50 采油污水 水、原油 100 温 77℃,再加热至 90℃用于伴热输油。年节约自用原油 850 吨。 2 三厂 河一联 4 65 150 采油污水 原油 150 3 楚一联 3 35 采油污水 原油 15 4 古一接转站 1 8 站内热水 原油 7 任一联总机关应用任 20 计、任 28 计 1400 立方米、80℃高温产出液,利用 2 四厂 24 5 务2站外输 2 16 站内热水 原油 10 7 五厂 榆一站 2 56 151 站内热水 原油 100 台 DRH0.6 高效板式换热器对站内管线进行换热(每台 200 平方米) ,每年可节约 8 荆二联 3 70 采油污水 原油 230 二连 输油老区 燃料油 10 300 吨。 合计 9 哈二站 1 1 22 8 8 341 16 341 站内热水 站内热水 原油 原油 50 70 780 32 6 台一站 2 25 站内热水 原油 80
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热回收装置,回收热量相当于 16 台 1160 千瓦的加热炉提供热量。天然气发电机 组余热利用生产运行流程如图 3.1,热水泵出口的循环水先进缸体高温水换热器, 进行第一次升温,再进余热换热器进行第二次升温,升温后的水直接进循环伴热 系统,冬季如果循环水温度低,可以再进加热炉进行第三次升温。
热量。天然气发电机组余热利用生产运行流程如图 3.1,热水泵出口的循环水先进缸体高温水换热器,进行第 7 五厂 榆一站 2 56 151 站内热水 原油 100 一次升温,再进余热换热器进行第二次升温,升温后的水直接进循环伴热系统,冬季如果循环水温度低,可以 9 哈二站 1 8 站内热水 原油 50
缸体高温循 烟气余热换 炉炉况也较差、热效率也较低;另外随着油田开发生产参数的变化,部分联合站 热水泵 环水换热器 热器
的热水加热炉负荷过剩,也予以了优化利用。
发电机自带 加热炉 表3 - 2 � 污水余热回收装�安装情况�总表 换热器
序 号 单位 安装地点 数量 (台) 投资 (万元) 投资合计 (万元) 换热介质来 被换热介质 源 预计节能(年) 原油 天然气 (吨) (万方)
1 2 3 4 6 8 四厂 三厂
里一联 河一联 楚一联 古一接转站 台一站
3 4 3 1 2
50 65 35 8 25 24 150
采油污水 采油污水 站内热水 站内热水
水、原油
100 150 15 7 80
原油 站内及单井 采油污水 循环伴热 原油 原油 原油
务2站外输 2 16 站内热水 原油 16 台 1160 千瓦的加热炉提供 10 气源。目前已有 5 41 台天然气发电机组安装上了余热回收装置,回收热量相当于 2、污水余热、过剩余热、地热利用,节能前景广阔
晋古 2-4、晋古 2-7 两口地热井,日供液 600m3,从而停运了 3 台加热炉,进站温
65℃,伴热水温 60℃,实现年节油 1800 吨,节气 127 万立方米。 以上,各站脱后污水温度都在 50 度以上,均能满足利用换热器实现回收污水余热
的条件,并且这几个站脱后污水所产生的热量也均能满足原油外输、脱水及站内 伴热输油。年节约自用原油 850 吨。 节油 1800 吨,节气 127 万立方米。
2、污水余热、过剩余热、地热利用,节能前景广阔
善能源结构的作用。
华北油田公司依据地下热能资源,在第一、三、五采油厂利用油田排放的污水换热伴热输油取到了好的经 油田荆二联和雁北站用 100℃以上的地热水伴热输油见到了实效。 荆二联利用
部分联合站的采出液温度较高,有些甚至超过 90 ℃,同时这些联合站的加热 济效益,同时在综合十二处、综合三处利用地热能进行花卉种植、生活采暖等方面也均见到了好的效果,也起
90.0 74.5
75.0 51.1
52
2 采油三厂 河一联 65.0 78.0 50.0 53 里一联、河一联、楚一联和荆二联等四个联合站的脱后污水情况见表 53
3-3,这
几个站除了荆二联的年脱后污水量较低外, 其余各站年脱后污水量都在 65×104m3 4 采油五厂 荆二联 7.0 97.2 6.8 55 以上,各站脱后污水温度都在 50 度以上,均能满足利用换热器实现回收污水余热 的条件,并且这几个站脱后污水所产生的热量也均能满足原油外输、脱水及站内
雁北站利用雁 37 井,日产水 480m3,井口温度 102℃,输入雁 2 站脱油后水
对站内管线进行换热(每台 200 平方米) ,每年可节约燃料油 300 吨。
度达到 108℃,原油外输温度 75℃,脱油污水温度 60℃,实现年 90℃用于 雁北站利用雁 37 井,日产水 480m3,井口温度 102℃,输入雁 65℃,伴热水温 2 站脱油后水温 77℃,再加热至
到了开发新能源、改善能源结构的作用。
晋古 2-4、晋古 2-7 两口地热井,日供液 600m3,从而停运了 3 台加热炉,进站温 2 / 5
炉炉况也较差、热效率也较低;另外随着油田开发生产参数的变化,部分联合站 部分联合站的采出液温度较高, 有些甚至超过 90 ℃, 同时这些联合站的加热炉炉况也较差、 热效率也较低; 度达到 108℃,原油外输温度 75℃,脱油污水温度 65℃,伴热水温 60℃,实现年
另外随着油田开发生产参数的变化,部分联合站的热水加热炉负荷过剩,也予以了优化利用。 的热水加热炉负荷过剩,也予以了优化利用。
节油 1800 吨,节气 127 万立方米。
序 号 单位 安装地点 数量 (台) 投资 (万元)
雁北站利用雁 37 井,日产水 480m3,井口温度 102℃,输入雁 2 站脱油后水
二、华北油田余热、地热利用节能应用实例
1、科学利用余热,实现节约能源的良性循环。由于大多数发电站所处站点同时有着热力需求,而天然气 发电机烟囱排出的烟气温度高达 550℃以上,具有较高的利用价值,可以对这部分能量进行回收利用,经过技 术比较,采用针式烟道换热器将烟气与水进行换热回收烟气余热,每台可回收 250kW 的热量,既不影响发电 机的正常运行,又停运了加热炉,减少了加热炉的燃气消耗,节约下来的天然气再用于发电,保障了发电机的
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