[發明專利]油田采出水直燃式熱泵工藝

無效

• 申請號: 201310070773.2
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104034089A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 孫正貴;周立超;廉慶存;黃志宏;周琳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所 37224
• 代理人: 董慶田

技術領域

本發明涉及底品位熱能利用的工藝，具體地說是一種油田采出水直燃式熱泵工藝，主要用于輸油伴熱、含水原油脫水、外輸原油加熱及供暖。

背景技術

我國能源消費以煤和石油為主，環境問題日益突出，是世界第二大能源消費國。造成的煙塵和二氧化硫排放量，分別占全國總排放量的70%和90%，二氧化硫排放形成的酸雨面積已占國土面積的三分之一。

發改委要求加強陸上石油天然氣工業在勘探、開發、生產、建設中的節能科技和節能理論、方法的研究。降低油氣處理過程中的能耗，簡化油氣處理的工藝流程，盡量采用多功能合一的高效節能處理設備，建設油田聯合處理站。研究采用高效污水處理方法，回收污水中的含水原油，回注合格的凈化水；推廣熱泵技術回收油田采出水的低溫熱量。

我國有大量的分離含水原油后的采出水回注，出站前溫度為0~60℃，僅勝利油田就3億噸/年；由此可見，我國油田采出水的低位熱回收潛力巨大。人們一直在關注著如何回收利用這部分熱能來為油田的生產和生活服務，同時解決因燃燒含水原油或天然氣造成的污染問題（同時因為含水原油和天然氣對我國來說屬于稀缺資源，因此有必要節約使用）。這部分熱能的特點是品位比較低，利用熱泵來提高其溫度，可以節約大量的天燃氣和含水原油。相當多的采出水的余熱被排放到大氣中，即造成熱污染又浪費資源。一方面，隨著油田的開發進入中后期，油井的含油污水水量越來越大；另一方面，輸油管線伴熱、含水原油脫水工藝、含水原油外輸加熱、冬季聯合站、采油隊大量的建筑物需要供暖。目前上述供熱主要形式是采用燃氣燃油鍋爐，少量采用燃煤鍋爐，這種形式的能量利用方式實際是采用燃燒高品位燃料能源獲得低品位熱能，能源效率較低，這種加熱爐的能源利用熱效率在80%左右，火用效率僅在30%左右。基于上述考慮，采用壓縮式熱泵或吸收式熱泵的形式應用于輸油伴熱、原油脫水、原油加熱及生活供暖是一個必須解決的課題。油田采出水壓縮式熱泵已在油田生產和生活中成功的得到了應用，取得了顯著地節能和環保效果，但壓縮式熱泵采用電驅動，電價較高，而天然氣內部價格較低使得設備回收期較長（2—3年），制約了生產單位推廣的積極性，而直燃吸收式熱泵可以實現燃料燃燒直接驅動，不需要用電動機驅動壓縮機，可以將目前爐子80%左右的效率提高到1.6—1.7。?

幾年來的實踐證明，采用直燃吸收式熱泵，被加熱含水原油或水溫度可以達到80℃以上，同時還具有比較高的能效比（1.6左右）。

前幾年，勝利、中原等油田都進行了油田采出水直燃式熱泵供暖或含水原油外輸加熱的試驗及應用，取得了較高的能效比，但也暴露出一些問題：1、采出水換熱器腐蝕嚴重、穿孔，后采用鈦金換熱管,但造價太高；2、采出水換熱器結垢嚴重，一至兩年后堵塞無法使用；3、采出水——清水換熱器使得進入直燃式熱泵蒸發器的溫度僅有35——42℃，比采出水溫度降低了6——8℃；4、采出水——清水換熱流程需要水泵長期運行；5、含水原油——高溫清水換熱器使得含水原油最終達到的溫度比采出水直燃式熱泵中高溫清水出口降低了20——80℃，熵增較大；6、含水原油——高溫清水換熱器流程需要水泵長期運行；7、低壓吸收器、常壓冷凝器中溫差沒有梯次利用，增加了系統的熵增。

經過檢索，得知公開號101344348，公開日2009-01-14的中國專利公開了一種油田采出水熱泵用于加熱外輸原油、原油脫水、供暖的油田采出水熱泵工藝。其技術方案是:將油田采出水由污水罐,送入采出水沸騰換熱器的管程,油田采出水放熱降溫后進入采出水外排泵站管線,吸熱汽化后進入熱泵工質蒸發器的殼程,放出熱量凝結成液體后流回采出水沸騰換熱器的殼程,將蒸汽送至壓縮機增壓升溫后；經管道送至工質冷凝器殼程放熱凝結成為液體,至節流閥降壓后送入熱泵工質蒸發器管程；工質冷凝器管程走需要加熱的原油或供暖循環水,吸收熱泵工質冷凝器所放出的熱量,達到所需溫度后外輸。以上現有技術雖然解決了油田采出水熱能應用中的防腐防垢和傳熱溫差大的問題，但壓縮式熱泵采用電驅動，在油田買入電價和內部天然氣價格核算下，經濟效益不是太明顯，影響了生產單位推廣的積極性。而直燃吸收式熱泵可以實現燃燒天然氣或其他燃料驅動，不需要用電驅動壓縮機，系統制熱系數可提高到1.6—1.7，比目前采用的加熱爐高一倍。

發明內容

本發明的目的在于提供油田采出水直燃式熱泵工藝，具有環保、節能、運行壓力低系統相對簡單、可靠、制熱系數高、含水原油出口溫度高，運行費用低、耐腐蝕、結垢少的特點，可穩定提供輸油管線伴熱、含水原油脫水、外輸原油加熱或生活供暖的熱源。