唐建勛　薛慧　白俊生

摘 要：本文通過(guò)能量調(diào)優(yōu)集成技術(shù)，利用當(dāng)前被排放浪費(fèi)的油田采出水低品位熱量，為原油進(jìn)站加熱及站場(chǎng)生活設(shè)施提供所需的高品位熱量，同時(shí)也為油田伴生氣提供制冷所需的低溫冷量。通過(guò)該技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益及節(jié)能效益。

關(guān)鍵詞：油田采出水；能耗；冷劑；回注水；輕烴回收

1 概述

我國(guó)原油一般粘度大且凝固點(diǎn)低，為了實(shí)現(xiàn)原油良好的流動(dòng)性，生產(chǎn)過(guò)程中需加熱降粘，導(dǎo)致采出水溫較高。如，遼河油田的采出水溫度高達(dá)60-80℃[1]，在華北油田，原油分離出的采出污水，溫度在35～60℃[2]，這部分能量在我國(guó)目前的油田生產(chǎn)中，并未得到充分利用，而是隨著采出水的回注被繼續(xù)帶回地層。因此，有效的利用采出水、回注水等介質(zhì)本身的余熱，可以降低油田站場(chǎng)的能耗、節(jié)省投資、占地及運(yùn)行費(fèi)用。

2 工藝技術(shù)

來(lái)自站外的原油經(jīng)原油換熱器加熱至40～50℃進(jìn)入三相分離器，分離器出口原油被原油泵加壓后去原油穩(wěn)定裝置；底部含油采出水去污水處理模塊進(jìn)行加藥除污處理后進(jìn)蒸發(fā)器為低溫冷劑提供熱量，分離器頂部出口伴生氣與其他裝置來(lái)的原料伴生氣混合并增壓然后進(jìn)入脫水模塊，脫水后的干燥伴生氣經(jīng)低溫?fù)Q熱器降溫至-20～-30℃進(jìn)入低溫分離及凝液分餾模塊，并最終產(chǎn)出干氣、液化石油氣、穩(wěn)定輕烴等產(chǎn)品。

冷劑壓縮機(jī)出口約140～170℃的高溫氣體進(jìn)入原油換熱器為進(jìn)站原油提供熱量，冷劑自身被凝結(jié)成液體，由于冷劑被冷凝后溫度仍偏高，需串聯(lián)一臺(tái)空冷器進(jìn)一步降溫，后經(jīng)過(guò)一級(jí)調(diào)節(jié)閥節(jié)流至某一中間壓力，冷劑產(chǎn)生約20%的氣相，通過(guò)中壓分離器將氣相分離出來(lái)返回至冷劑壓縮機(jī)中壓吸氣口，液相經(jīng)二級(jí)調(diào)節(jié)閥節(jié)流至與設(shè)定溫度相匹配的低壓，此時(shí)制冷劑變?yōu)榈蜏貧庖簝上酄顟B(tài)，再通過(guò)低溫?fù)Q熱器為原料伴生氣提供冷量，其自身部分蒸發(fā)相變成為低溫氣體（此時(shí)冷劑仍為氣液兩相狀態(tài)），再流經(jīng)蒸發(fā)器被污水處理模塊來(lái)的采出水加熱至20～25℃，且全部變?yōu)闅庀嗪蠓祷貕嚎s機(jī)低壓吸氣口，完成一個(gè)制冷制熱循環(huán)。

在以上油氣水處理及輕烴回收工藝中原油加熱所需的熱量及原料伴生氣制冷所需的冷量均由該工藝系統(tǒng)或介質(zhì)本身所產(chǎn)生的能量來(lái)提供。

3 節(jié)能措施及設(shè)備

3.1 原油加熱器

本工藝采用一臺(tái)換熱器，進(jìn)行原油與冷劑壓縮機(jī)出口高溫氣體的換熱，同時(shí)實(shí)現(xiàn)原油的被加熱與高溫冷劑的被冷卻，既節(jié)省了燃料氣又節(jié)省了電能的消耗。

3.2 輕烴回收低溫?fù)Q熱器

利用制冷劑的相變提供能量，即冷劑蒸發(fā)時(shí)吸熱，冷凝時(shí)放熱[3]。充分利用焦耳-湯姆遜原理，將經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)增壓的高壓氣相冷劑節(jié)流至低溫低壓的氣液兩項(xiàng)狀態(tài)，為經(jīng)過(guò)脫水的原料伴生氣提供冷量，將伴生氣冷卻至-20～-30℃。冷卻后的伴生氣去低溫分離及凝液分餾模塊，產(chǎn)出合格的NGL產(chǎn)品。

在此過(guò)程中，外界無(wú)需提供任何的能量，僅通過(guò)2臺(tái)J-T閥、一臺(tái)換熱器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)伴生氣的冷卻與冷劑的加熱。

3.3 冷劑蒸發(fā)器

利用油田采出水回注地層之前的余熱，作為冷劑蒸發(fā)器的熱源，加熱低溫冷劑，使其全部變?yōu)闅庀嗪蠓祷貕嚎s機(jī)吸入口，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。本工藝充分利用了油田采出水介質(zhì)本身的余熱，有效的節(jié)約了清潔水資源的消耗。

4 能耗分析

以年處理量320×104噸聯(lián)合站為例，伴生氣溶解量為6.2×104Nm3/d，冷劑循環(huán)量10.6t/h。經(jīng)模擬計(jì)算，運(yùn)用上述措施及設(shè)備節(jié)省能耗如下表所示。

5 結(jié)語(yǔ)

①本工藝制熱過(guò)程熱源為含低品位熱量的油田采出水，相對(duì)于傳統(tǒng)的聯(lián)合站處理工藝，有效實(shí)現(xiàn)了廢熱回收利用，節(jié)能效果良好；同時(shí)只通過(guò)一臺(tái)壓縮機(jī)對(duì)冷劑進(jìn)行混合壓縮，減少動(dòng)設(shè)備投資，降低操作難度；

②由于站外來(lái)油溫度受外界環(huán)境溫度波動(dòng)影響較大，需在原油換熱器后串接原油加熱器，以確保原油進(jìn)三相分離器時(shí)能達(dá)到所要求的溫度。

參考文獻(xiàn)：

[1]油田采出水的特性及處理技術(shù)[J].工業(yè)水處理，2007， 20（7）：10-11.

[2]油田采出污水低溫?zé)崮艿挠行Ю猛緩絒J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2011，22（6）：40-42.

[3]王遇冬.天然氣處理原理與工藝[M].北京：中國(guó)石化出版社，2007.