空气源热泵加热原油技术及应用

缩机的吸气侧 ，由压缩机做功后再成为高压过热蒸气。如此循
环 ，储 油 罐换 热 器 不 断 换 热 加 热 原 油 ，直 至 度 低 于 ｌ０℃ 时 ，ｌ挣压 缩 机 和２ 缩 机 复 叠压 缩 运
行 ，制 冷 剂循 环过 程 是 ：１＃压 缩 机 排 出 的 高 温 过 热 蒸气 进 入 中
图１单 ／双 级混 合 复 叠空 气源 热 泵样机 系统 图
如图ｌ所示 ，当气温高于１０℃时，仅ｌ｝｝压缩机单级运行 ，制 冷剂循 环过程是 ：由压缩机排 出的高压过热蒸气进入储 油罐换 热器放热 ，被冷凝成高压过冷液体后 ，经热力膨胀阀的节流膨 胀作用成为低压 的气 液两相混合物 ，进入翅片式蒸发器 ，蒸发 吸收空气 中的热量成为低压过热蒸气 ，经气液分离器 回Ｎ Ｉ＃压
１前 言 油田进 入了高含水开 采阶段 ，按照常规的生产模 式进 行生 产 ，地 面集 输 系 统所 需供 热 负 荷 逐 渐 增 多 ，节 能 降 耗 成 为 油 田 生产 效 益 的 重 要 体现 ，目前 ，在 采 油 三 厂 边远 区块 ，油 井 电 加热 罐９０座 ，其 中利 用太 阳能 、电加热复合供热的有１５座 ，其余全 为电加热供热 ，原油加热消耗的 电力费用每年约４００万元 。太阳 集热 系统节能 降耗效 益显著 ，但是受 天气 的影响较 大 ，在 晚 问 、 阴 雨 天 太 阳 辐 射 不 强 时 ，仍 依 赖 于 电加 热 器 供 热 。近 年 来 ，空 气 源 热 泵 系统 运行 稳定 性 较 高 ，降 低 了 电加 热 器 的 使 用 率 ，节能降耗优 于传统热水炉 ，空气源热泵利用空气 能 ，属于 绿色环保资源 ，满足油田清洁能源的要求。 空 气 源 热 泵技 术 在 原 油供 热 系 统 中应 用 越 来 越 广 泛 ， 目前 应用的单级式空气源热泵在环境温度较低时适应性差 、制热效 果较差。为解决这个 问题 ，提出一种适合寒冷地区特点的单／双 级 混 合 复 叠 式 空 气 源 热 泵 系统 ，该 系统 可 在 单 级 制 热 、双 级 复 叠制热两种模式 下切换运行 ，机组能在冬季较低的温度下节能 运行 ，目前该技术已在安徽 采油厂 多个单井拉油点实验成功 ， 运行稳定 ，节能效果显著。 ２空气 源热 泵 技术 及成 效 根 据 油 田特 殊 的 使 用 条件 ，空 气 源 热 泵 为单 井 储 油 罐 内原 油加热 ，满足环境温度在一ｌ０℃ 一４Ｏ℃范围内 ，储油箱 内原油 温度需达Ｎ５ｏ℃左右 。单／双级复叠式空气源热泵可根据环境温 度 、工艺对油温需求控制单级制热 与双级复叠制热两种工况的 切换 ，弥补 了单级式空气源热泵在温度低时适应性差 ，制热效 果 不 好 的问 题 。 一
技 术 创 新 ｉ ３５
空气 源热泵加 热原 油技术及应 用
◇ 中石化 江 苏石 油 工程设 计有 限公 司 刘淑 亭
空气源热 泵在原 油生产 中的应用 已经逐 步成 熟。空 气源 热 泵利用 空气能 ，属于 绿色环保资 源 ，热 泵供热 系统运行 稳 定 ，节能效果显著 ，应用前景广泛。
至 原油 温度 达 到工 艺要 求 。 单 ／双 级 复 叠 式 空 气 源 热 泵 已 在 天 ３３—４井 场 得 以 应 用 ，在
２０１４年 ２月至 ２０１５年 １月期 间 共 计录 取 了 １４次数 据 ，如 表 １所 示 ， 从表中数据计算得知 ，平均ＣＯＰ值为３．６６，节能效果显著。
５ １９
９ １１
２ ３ ４ ５ ９
２０ ９
３９
１４１６４ １ ５８０４
４ ３１
１ ２ ｌ６ ２０１ ５ １ ９
２ ２
４ ８ ２ ０
４０ ３９
２０ｄ ７ ７ ２１８ ３６
２．９ ３ ２ ７ ５
表 １
根据数据可测算 出空气源热泵的全年性能 系数 即ｃ０Ｐ值为 ３．６６，依 照 天３３—４井 年 产液 量 ２１００ ｔ，平 均 电价 ０．８￣ＪｋＷｈ计算 ，
间换热器 ，被 冷凝 为高压过冷液体后 ，经热力膨胀阀的节流膨 胀作用成为低压的气液两相混合物 ，进入翅片式蒸发器 ，蒸发 吸 收 空气 中 的热 量 成 为 低 压 过 热 蒸 气 ，经 气 液 分 离 器 回 ￣ｔ Ｊｌ＃压
缩机的吸气侧 ，由压缩机做功成为高压过热蒸气 ，如此周而复 始 ；２＃压缩机排 出的高压过热蒸气进入储油罐换 热器放热 ，被 冷凝为高压过 冷液体 ，经 由热力膨胀阀的节流膨胀作用成 为低 压 的 气 液 两 相 混合 物 ，进 入 中间 换 热 器 ，蒸 发 吸 收 热 量 成 低压 过热蒸气 ，后回到２＃压缩机的吸气侧 ，通过压缩机做功成为高 压 过 热 蒸气 。如 此 循 环 ，储 油 罐 换 热 器 换 热 不 断 加热 原 油 ，直
采用空气源热泵比采用电加热棒加热能够节约电费约２．７４万元 。 项 目投资 １０．５万元 ，投资回收期约为３．８年 。
３推广 应 用 单 ／双级 复 叠式 空 气 源热 泵 适 合 全 天候 运 行 ，克服 了 单级 式 空气源热 泵在 冬季气温较低时制热效率不高的问题 ，其制热 系 数 ＣＯＰ值 为 ２．５ ５，节 能 效果 显 著 ，该 技 术 可在 单 井储 罐 加热 系 统及其他类似的供热系统 中推广应 用。单／双级复叠式空气源热 泵技术也可与地源热泵技术 、太阳能加热技术联 合使用 ，应 用 于油 田集输系统供热 ，如拉油点 、站库等的原油加热 ，应用前
日 期 ２Ｏ１４ ２ ２
油 箱 温 度 （℃ Ｊ
３０ ２
环 境 温 度 （℃）
含 水 （％） ｌ ００
电袁读数
４９０９ ５Ｏ８８
Ｃ０Ｐ ２ ５９
２ ２８
２ ９ １ ２ ３
１ ００ ３９
５４２ ３ ９ ３０４
３ ３８ ４ ７ ５
４０
１ ３１４２ １ ３２ ２３