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華北油田冀中油區(qū)燃油替代技術(shù)應(yīng)用

2019-08-05 08:32李新彩張光宇王樹義劉松群邵艷波李貞
油氣與新能源 2019年4期
關(guān)鍵詞:華北油田油區(qū)冀中

李新彩 張光宇 王樹義 劉松群 邵艷波 李貞

(1.中國石油華北油田分公司工程技術(shù)部;2.中國石油大學(xué)(北京);3.CPECC華北分公司;4.中國石油華北油田分公司第一采油廠)

0 引言

華北油田自1976年投入開發(fā)至今已40余年,在冀中油區(qū)建有大型聯(lián)合站23座,接轉(zhuǎn)站44座,拉油站29座。截至2017年6月底,油區(qū)內(nèi)有燃油加熱爐118臺(tái),年燃油4.7×104t。隨著京津冀一體化的推進(jìn),環(huán)保要求越來越高,大部分加熱爐煙氣尾氣排放不符合GB 13271—2014《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。為消除環(huán)境污染隱患,華北油田采取了多項(xiàng)舉措,從源頭治理,因地實(shí)施。進(jìn)行了低含水油輸送、末端集中處理和集油工藝調(diào)整技術(shù)研究應(yīng)用,降低系統(tǒng)的熱能需求,減少燃油加熱爐的使用;采用高溫采出水和清潔能源替代燃油加熱爐,滿足油田生產(chǎn)需求。主要措施有整合區(qū)域功能,調(diào)整集油方式,利用高溫采出液、采出水余熱、熱泵、CNG、LNG等作為熱源或燃料,完全替代燃油加熱爐和不達(dá)標(biāo)燃?xì)饧訜釥t。

1 技術(shù)改造

1.1 整合聯(lián)合站功能

冀中油區(qū)轄五個(gè)采油廠,共有聯(lián)合站23座。原采油廠均采用分散處理模式,聯(lián)合站原油采用兩段升溫脫水處理:一段熱化學(xué)脫水和二段熱化學(xué)或電化學(xué)脫水工藝。原油含水高,熱能消耗多。部分設(shè)備存在大馬拉小車等負(fù)荷不匹配情況,站內(nèi)處理系統(tǒng)整體能耗較高。改造前兩段脫水流程圖見圖1。

圖1 改造前兩段脫水處理工藝流程圖

為解決原油集輸及處理能耗高的問題,對(duì)冀中油區(qū)聯(lián)合站進(jìn)行優(yōu)化配置。原油處理工藝由兩段脫水處理改為一段脫水處理;變分散式原油處理為集中處理;低含水油輸送,末端聯(lián)合站集中處理成好油;聯(lián)合站降級(jí)為脫水站或放水站,冀中油區(qū)23座聯(lián)合站中有18座降級(jí)為放水站。改造后一段脫水流程圖見圖2。

圖2 改造后一段脫水流程圖

聯(lián)合站打破了廠級(jí)原油交接管理模式,由廠級(jí)輸送好油改為輸送低含水油,末端集中處理。提高了站場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行效率,降低了原油輸送溫度,減少了站場(chǎng)數(shù)量和用熱需求,節(jié)約了原油處理能耗。通過區(qū)域功能整合、流程改造,站場(chǎng)負(fù)荷率由16%提高到80.2%。停運(yùn)電脫水器、機(jī)泵等設(shè)備321臺(tái)。年減少燃油15 110 t,減少碳排放46 841 t。

1.2 調(diào)整集油工藝

長期以來,冀中油區(qū)油井基本以三管伴熱為主,雙管、單管集油為輔的集油工藝。經(jīng)過多年集油工藝優(yōu)化,冀中油區(qū)開展了多項(xiàng)技術(shù)研究,變?nèi)転殡p管和單管集油。大部分地面集油系統(tǒng)通過簡(jiǎn)、短、串工藝改造,改三管伴熱集油為常溫集油,最大限度降低了站內(nèi)熱負(fù)荷需求。具體措施為:

(1)單管常溫集油:通過高產(chǎn)出液井帶動(dòng)沿途低產(chǎn)出液井,以T型串接或支狀串接形式,實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)液井常溫集油。連接形式見圖3、圖4、圖5。

圖3 高帶低串聯(lián)示意圖

圖4 “T”形串聯(lián)示意圖

圖5 支狀串接聯(lián)示意圖

(2)單管措施集油:通過在井口通球、熱洗、加藥、電加熱或電伴熱等措施實(shí)現(xiàn)單井常溫集油或季節(jié)停伴熱集油方式,減少燃油消耗。

(3)摻水集油:采用端點(diǎn)摻水環(huán)狀集油方式或利舊三管伴熱管線實(shí)現(xiàn)單井摻水集油或間斷摻水集油,減少三管伴熱流程,降低熱能消耗。

(4)地面井筒一體化技術(shù):應(yīng)用復(fù)合隔熱內(nèi)襯油管技術(shù),有效利用地層熱能,將井口溫度提高10~30 ℃,再按照對(duì)井組遠(yuǎn)端井升溫串接低溫井的原則,從而保障整個(gè)區(qū)塊的常溫集油。

到2018年7月,冀中油區(qū)三管伴熱井由2017年底的845口降至204口,大大降低了熱能消耗,年節(jié)約燃油2 690 t,減少碳排放8 339 t。

2018年7月油井集油方式占比見表1。

表1 油井集油方式占比

1.3 充分利用潛山余熱資源

任丘西部油田和留北油田共有6口高溫產(chǎn)出液井,每天可提供余熱水量 2 710 m3。利用高溫產(chǎn)出液余熱熱源為站內(nèi)外生產(chǎn)生活提供熱能,提高高溫產(chǎn)出液資源的有效利用率,最大限度停用燃油加熱爐或降低加熱爐負(fù)荷。

高陽油田高17井、高19井、雁翎油田雁25井和南馬莊油田馬 23井高溫采出液為任丘西部油田(高陽油田、西柳油田)高29站、西柳2站、西柳10站和留北油田留一聯(lián)、路三站、路27站及路15站提供生產(chǎn)生活熱源。結(jié)合站內(nèi)外工藝系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化,可停用燃油加熱爐9臺(tái),年節(jié)約燃油6 287 t,減少碳排放19 490 t。

將雁翎油田雁25井105 ℃高溫產(chǎn)出液800 m3/d輸至同口油田,為同口油田生產(chǎn)供熱。年可節(jié)約燃油2 276 t,年減少碳排放量7 056 t。

南馬莊油田馬 23井高溫產(chǎn)出液液量最高可達(dá)300 m3/d,溫度高達(dá) 88℃。通過流程改造,由高溫產(chǎn)出液為站內(nèi)生產(chǎn)生活提供熱能,替代站內(nèi)加熱爐。年節(jié)約自用油1 000 t,年減少碳排放3 100 t。

1.4 利用清潔能源

1.4.1 以氣代油

借助華北油田華港燃?xì)夤驹诩街械貐^(qū)推廣氣化農(nóng)村工程建設(shè)的燃?xì)夤芫W(wǎng),將燃?xì)夤艿澜尤敫浇恼緢?chǎng),為站內(nèi)加熱爐提供清潔燃料;在遠(yuǎn)離燃?xì)夤芫W(wǎng)的站場(chǎng)附近建 LNG橇裝站,滿足站內(nèi)燃料需求。截至2018年6月,冀中油區(qū)深大站、榆一站、趙60站、趙61站、趙76站等22座站場(chǎng)將39臺(tái)燃油加熱爐改燒天然氣。年節(jié)約燃油10 463 t,減少碳排放10 685 t。

通過套管氣回收和原油集輸系統(tǒng)密閉處理,最大限度利用伴生氣替代燃油供熱。在井口安裝自主研發(fā)的防凍堵收氣裝置,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用294口井,年增氣680×104m3。3座站場(chǎng)停運(yùn)7臺(tái)燃油加熱爐,年節(jié)約燃油6 634 t,減少碳排放6 774 t。同時(shí)為保證加熱爐排放合格,每臺(tái)燃?xì)饧訜釥t安裝煙氣除塵裝置或更換超低氮燃燒器,實(shí)現(xiàn)煙氣尾氣排放達(dá)標(biāo)。

1.4.2 熱泵技術(shù)應(yīng)用

積極推廣新技術(shù),將熱泵技術(shù)應(yīng)用到油田生產(chǎn)中。王四聯(lián)和河一聯(lián)率先將豐富的回注采出水余熱資源加以利用。王四聯(lián)回注采出水2 911 m3/d,河一聯(lián)回注采出水1 683 m3/d,溫度45~50 ℃左右,利用熱泵技術(shù)將回注水熱量通過低沸點(diǎn)工質(zhì)吸收,轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崮埽〈加图訜釥t,為油田生產(chǎn)生活供熱。其中,王四聯(lián)安裝1臺(tái)1 525 kW水源吸收式熱泵機(jī)組,河一聯(lián)安裝1臺(tái)1 160 kW螺桿式熱泵機(jī)組,年節(jié)約燃油2 190 t,減少碳排放6 789 t。

在采出水較少的轉(zhuǎn)油站、拉油站安裝空氣源熱泵,將空氣熱能轉(zhuǎn)化成高溫?zé)崮?,滿足站內(nèi)伴熱需求。在晉40站、莊一站、趙36站和單井拉油站安裝了空氣源熱泵,根據(jù)站內(nèi)用熱需求確定空氣源熱泵熱負(fù)荷,滿足油罐維溫需求,取代燃油加熱爐,年節(jié)約燃油350 t,減少碳排放1 085 t。

2 應(yīng)用效果

通過一系列技術(shù)研究和應(yīng)用,截至2018年6月底,冀中油區(qū)118臺(tái)燃油爐全部停止運(yùn)行,徹底告別40多年的“燃油時(shí)代”。年節(jié)約燃油4.7×104t,減少二氧化碳排放11×104t。停用燃油爐、各類機(jī)泵設(shè)備 131臺(tái),減少了 2 421×104元的年設(shè)備維修及更新費(fèi)用,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著,實(shí)現(xiàn)了環(huán)保達(dá)標(biāo),為京津冀大氣污染治理做出了貢獻(xiàn)。多項(xiàng)舉措實(shí)施效果見表2。

表2 燃油替代實(shí)施效果統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)束語

華北油田通過采取各種有效措施,完成了冀中油區(qū)燃油替代,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗,杜絕了污染發(fā)生,凈化了空氣,取得了顯著效果。下一步將根據(jù)二連高寒地區(qū)油田生產(chǎn)和環(huán)境特點(diǎn),選擇性的推廣使用冀中油區(qū)燃油替代取得的經(jīng)驗(yàn),完善二連油田的燃油替代工作。

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