我國油氣田新能源和伴生能源的利用

邢勇軍（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

我國油氣田新能源和伴生能源的利用

邢勇軍（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

新能源的利用尚處于起步階段，節(jié)能增效潛力巨大。通過對太陽能、地熱能、風能以及油田伴生氣、高溫含油污水、高溫煙氣的開發(fā)利用進行分析，并與常規(guī)能源進行對比，表明新能源和伴生能源對油氣田節(jié)能增效的顯著作用。

油氣田 新能源 伴生能源 節(jié)能

隨著國家對單位GDP二氧化碳排放量的控制日益嚴格，油氣生產(chǎn)企業(yè)面臨著嚴峻的節(jié)能減排形勢。我國油氣田在新能源和伴生能源利用方面已取得了一些成功的經(jīng)驗，如能大量應(yīng)用新能源和伴生能源，有效提高油氣田能源應(yīng)用效率，將有利于節(jié)能減排目標的實現(xiàn)。

1 新能源的應(yīng)用

我國油氣田大多地處沙漠、高原或平原，具有豐富的太陽能、風能、地熱能等資源，對其進行合理開發(fā)利用，將優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)、節(jié)約資源，有效降低油氣田對常規(guī)能源（電、煤、原油、天然氣等）的依賴和消耗。

1.1 太陽能

近年來，國外積極開發(fā)應(yīng)用太陽能等新能源和可再生資源，委內(nèi)瑞拉一條32 km長距離稠油管道采用太陽能熱二極管技術(shù)后，輸油溫度從28℃提高到60℃，輸送能力提高17%。在科威特、印度尼西亞、馬來西亞等國家和地區(qū)也有多條管道在試驗中[1]。

在我國，內(nèi)蒙古地區(qū)烏審旗境內(nèi)油氣田應(yīng)用太陽能熱水器為值班站提供24 h不間斷熱水，節(jié)能效果明顯[2]。部分油田也開始利用太陽能采用直接加熱或間接加熱方式輸送原油。大港油田[3]開發(fā)了一種利用太陽能給油罐加溫的新型節(jié)能技術(shù)及配套裝置，大大減少了電能的消耗，每套太陽能加溫裝置可節(jié)電60%以上。遼河油田采油廠興56號站應(yīng)用太陽能加熱輸送原油成效顯著，計量站加熱原油每天消耗天然氣近1000m3，利用太陽能后每天可以節(jié)省天然氣30%[4]。

光-電轉(zhuǎn)換也大量應(yīng)用于各油氣田，西北地區(qū)油氣田日照強烈，長輸管道無人值守的中間站大多采用太陽能電池作電源，新疆等油氣田也已經(jīng)開展太陽能裝置在油田各領(lǐng)域的應(yīng)用試驗。

1.2 地熱能

近年來，風能資源在油氣田得到了成功的應(yīng)用。勝利油田孤東、樁西等采油廠先后成功應(yīng)用風網(wǎng)互補油井供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)集風力發(fā)電、風網(wǎng)互補技術(shù)、能量回饋技術(shù)、自動化控制技術(shù)為一體。

地熱能利用已是一項成熟技術(shù)。華北、大港等油田地熱資源豐富，已經(jīng)開展了地熱能利用的相關(guān)工業(yè)試驗，并取得了較好的效果。應(yīng)用地下水源熱泵系統(tǒng)即通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱泵機組，經(jīng)板式熱交換器提取熱量后，再由回灌井群灌回地下。

1.3 風能

2 伴生能源的應(yīng)用

2.1 油田伴生氣

長期以來,國內(nèi)油田在單井試采時，由于設(shè)施不配套，伴生氣多以放空形式排入大氣或燃燒掉，造成了油氣資源的浪費和環(huán)境的污染。與原油一樣，石油伴生氣也是寶貴的資源?！吨袊?jié)能技術(shù)政策大綱》中提出：“必須大力推廣油田伴生氣回收利用技術(shù)”，“整裝油田必須同步建設(shè)伴生氣、凝析油回收設(shè)施，推廣汽油裝車站臺、加油站和油庫油氣回收技術(shù)”。為了解決伴生氣放空問題，部分油田已開始研究伴生氣回收方法，主要有：增壓回注；利用伴生氣作發(fā)電機燃料；氣、液混輸?shù)铰?lián)合站集中處理等。

大慶油田利用增壓輕烴回收裝置，有效地解決了伴生氣放空問題[5]。大港油田通過三相分離器把收集起來的零散天然氣利用起來，新增天然氣發(fā)電機利用收集的天然氣發(fā)電，產(chǎn)生的電并到油田電網(wǎng)，為聯(lián)合站供電。

對于單井拉油的邊遠井，采用多功能配套天然氣發(fā)電機回收利用天然氣，利用伴生氣實現(xiàn)油井動力驅(qū)動、卸油、保溫、自熱洗一體化；天然氣發(fā)電機為抽油機提供動力，不需要電力網(wǎng)線，實現(xiàn)邊遠井站的節(jié)能生產(chǎn)。

2.2 高溫含油污水

國內(nèi)大部分油氣田已進入石油、天然氣開發(fā)的中期和后期，采出油中的含水量為70%～80%，部分低產(chǎn)油田甚至已高達90%，日產(chǎn)含油污水量非常大。含油污水通常蘊載著大量熱能，例如勝利油田含油污水溫度在53～57℃，大慶油田含油污水的溫度一般在36～42℃，中原油田含油污水的溫度也在40℃左右[6]，一般稠油油田為60～65℃。這部分高溫污水深度處理后回用熱采鍋爐給水達到節(jié)能增效和減排雙重目的。因此，污水熱泵技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，與常規(guī)的空氣源熱泵相比，污水熱泵節(jié)能34%，CO2少排放68%，N0x少排放75%[7]。

大慶油田在聯(lián)合站、注水站等成功地采用壓縮式污水熱泵技術(shù)回收含油污水，收到了較好的效果。勝利油田采用吸收式熱泵方案，回收含油污水低品位余熱，將剩余含油污水余熱用于熱泵原油加熱系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著，其輸入、輸出能耗比在 l∶3以上[8]。

李新盛等[9]對遼河油田公司沈陽采油廠的調(diào)查顯示，收集利用原油伴生水余熱為企業(yè)年節(jié)約費用1.23×108～1.34×108元。徐濤等[10]對張家店油田2008年應(yīng)用的三口油井調(diào)查顯示，年節(jié)約費用約29.6×104元。

2.3 高溫煙氣

發(fā)電機組煙氣余熱回收利用潛力巨大。以500 kW的發(fā)電機組為例，每小時生產(chǎn)約400 kg蒸汽或10 t熱水(以溫升30℃計)。利用燃氣發(fā)動機排出的350～550℃中、高溫煙氣余熱，生產(chǎn)70～95℃或更高溫度的熱水以及0.2～0.4 MPa的低壓蒸汽，可廣泛應(yīng)用于冷、熱、電聯(lián)供中央空調(diào)系統(tǒng)、原油加熱系統(tǒng)等。

2002年，在西部某油田1座4×2200 kW燃氣發(fā)電站設(shè)計安裝了兩套“采暖、空氣預(yù)熱一體化熱管余熱回收裝置”，投資約20×104元，由于不再新建供熱鍋爐，僅設(shè)備投資一項就減少約30×104元。年節(jié)約燃料及其他運行成本約30×104元，經(jīng)濟效益顯著[11]。

3 政策支持與管理

國家和油氣田企業(yè)對節(jié)能環(huán)保項目都給予了高度重視和大力的支持。自“十七”大之后，循環(huán)經(jīng)濟概念與資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)建設(shè)已經(jīng)深入人心。新能源的應(yīng)用與減少碳排放已不再只是概念。國家能源局的某權(quán)威人士稱這次新能源振興計劃總投資至少會超過2萬億元。

對新能源和伴生資源的管理包括：

1）加強監(jiān)管，避免浪費能源。對能源利用設(shè)備運行情況進行監(jiān)測，杜絕能源的無效損失。

2）建立相關(guān)規(guī)章制度，有效激勵新能源和伴生能源的開發(fā)利用。堅持依法管理與政策激勵相結(jié)合，在嚴格管理的前提下，堅持新能源和伴生能源利用深入挖潛，通過政策激勵和信息引導，運用適度有效的獎勵機制，對新能源和伴生能源的利用工作進行鼓勵。

3）規(guī)范統(tǒng)籌，重視能源應(yīng)用的系統(tǒng)效益。節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，需要各部分的協(xié)調(diào)配合、共同推動。在新能源和伴生能源利用上，從基站到廠區(qū)再到集輸管線，應(yīng)用新能源和伴生能源以達到節(jié)能效果，要統(tǒng)籌兼顧，避免片面考慮局部利益，系統(tǒng)應(yīng)用新能源和伴生能源，合理搭配能源，階梯利用新能源和伴生能源，才能更有效地降低成本，使節(jié)能效果最大化。

新能源和伴生能源的轉(zhuǎn)化利用見圖1。

4 結(jié)語

新能源和伴生能源的應(yīng)用有著巨大的潛力和廣闊的前景，主要依賴于人們觀念的轉(zhuǎn)變、政策的支持和配套的能源應(yīng)用技術(shù)。只有不斷發(fā)展新能源利用技術(shù)，才能有效支持新能源和伴生能源在油氣田的開發(fā)利用。

利用新能源和伴生能源是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)整合到整個油氣田工程中，伴隨著油氣田的開發(fā)建設(shè)同步建設(shè)和利用。剩余部分還可以連接到國家電網(wǎng)，或供給周邊的民用供暖，只要各個環(huán)節(jié)共同努力，新能源和伴生能源就一定會發(fā)揮更大的作用。

[1]王懷孝,劉飛軍.未來油氣田節(jié)能技術(shù)趨向環(huán)保[J].石油石化物資采購,2009,(1):90-91.

[2]呼延念超,單巧利,李勇,等.太陽能熱水系統(tǒng)在寒冷地區(qū)油氣田倒班點的應(yīng)用[J].節(jié)能,2009,28(7):47-56.

[3]粱惠勤,姬瑞.大港油田典型節(jié)能技術(shù)介紹[J].資源節(jié)約,2008,24(3).

[4]賈志偉,楊啟明.太陽能原油輸送系統(tǒng)節(jié)能探討[J].油氣田地面工程,2009,28(3):5-7.

[5]田玉凱,王忠民.大慶西部外圍油田天然氣綜合利用研究[J].油氣田地面工程,2008,27(4):15-16.

[6]謝丁旺,張小松,王風麗.組合式熱泵在油田污水余熱回收的應(yīng)用研究[J].制冷空凋與電力機械,2008,29(2):9-12.

[7]BAEK N C,SHIN U C,YOON J H.A study on the design and analysis of a heat pump heating system using wastewater as a heat source[J].Solar Energy,2005,78(3):427-440.

[8]何衛(wèi)兵.應(yīng)用熱泵型原油加熱系統(tǒng)回收高溫污水余熱[J].中外能源,2009,14(5):110-111.

[9]李新盛,王樹權(quán),王文杰.淺析油氣田回注污水余熱的利用——以遼河油田公司沈陽采油廠為例[J].油氣田環(huán)境保護,2009,19(z1):70-81.

[10]徐濤.地源熱泵加熱技術(shù)在張店油田的應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2009,28(3):7-8.

[11]李秀英,于海濤.熱管余熱回收裝置在油氣田燃氣發(fā)動機上的應(yīng)用[J].節(jié)能,2008,27(4):25-26.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.02.019

邢勇軍，2003年畢業(yè)于齊齊哈爾大學，現(xiàn)就讀于東北石油大學石油工程專業(yè)研究生，從事油田作業(yè)生產(chǎn)運行工作，E-mail：xingyongjun@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田采油二廠油田管理部，163411。

2012-01-12）