解利軍 楊旭東 劉永學 王曉燕（新疆油田公司新港作業(yè)分公司）

稠油計量站利用油井產(chǎn)液采暖的設計與應用

解利軍 楊旭東 劉永學 王曉燕（新疆油田公司新港作業(yè)分公司）

新疆油田新港作業(yè)分公司稠油計量站冬季站區(qū)設備、管網(wǎng)及人員采暖均使用減壓后的高溫蒸汽，1座計量站每天用于采暖的蒸汽量約 7t，1個采暖期公司 150座計量站采暖要消耗近10×104t蒸汽量；而公司原油開采方式主要是蒸汽驅(qū)和蒸汽吞吐為主的熱力采油，油井產(chǎn)液溫度較高，如何利用油井產(chǎn)液熱能進行站區(qū)設備、人員等的采暖，降低非生產(chǎn)用汽量，提高油井的有效注入量意義重大。為此，公司在油井產(chǎn)液溫度較高的計量站進行油井產(chǎn)液采暖先期試驗，取得成功后進行了全面的推廣應用，達到了預期的效果和目的，實現(xiàn)了節(jié)能降耗減排。

稠油計量站 采暖方式 設計 應用

引言

公司稠油計量站冬季采用減壓后的高溫高壓蒸汽進行采暖。據(jù)測算，每座計量站每天使用的采暖蒸汽量在 7t左右。公司有計量站 150 多座，1 個采暖期按 126天計算，每年有近 10×104t的高品質(zhì)蒸汽用于計量站采暖，造成了能源的極大浪費。

近年來，雖然對聯(lián)合站、供熱站等采暖面積較大的站區(qū)進行了電暖氣、換熱器、熱泵等多種采暖方式的嘗試并取得成功，但受使用條件的限制，未能在計量站推廣應用，計量站在冬季采暖方式優(yōu)化方面仍有挖潛空間。

1 設計依據(jù)及工作原理

1.1設計依據(jù)

稠油熱采過程中，油井產(chǎn)液溫度較高，充分利用油井產(chǎn)液中的熱能進行計量站冬季采暖，實現(xiàn)計量站冬季室內(nèi)溫度不低于18℃的采暖目標。

1.2工作原理

對計量站工藝流程進行改造，將計量房的油井來液管線延伸至各房間采暖散熱片后再進集輸系統(tǒng)，通過對高溫油井的選擇及流程切換實現(xiàn)站區(qū)采暖。

1.3工程計算

1.3.1 采暖管道散熱

采暖管道 散 熱 計 算 使用以下 公 式[1]：

式中：

L——管線長度；

A ——每米管線的表面積 （表1），m2，

k ——管道的 傳 熱 系 數(shù) （表2）， W/（m2·K）；

β——修正系數(shù)；

T——管線表面溫度，℃；

Ti——室內(nèi)溫度，℃ （管線在不同室內(nèi)溫度時，其傳熱系數(shù) k不同）。

表1 每米管線表面積

表2 管線傳熱系數(shù)

修正系數(shù) β選取：沿頂下面的水平管道為0.5，沿地面的水平管道為 1.00，立管為 0.75。

1.3.2 建筑物耗熱

建筑物耗 熱 計 算 公 式[1]如 下 ：

式中：

Q1——建筑物耗熱量，W；

QHT——建筑物通過圍護結(jié)構的傳熱量，W；

QINF——建筑面積空氣滲透耗熱量，W；

QIH—— 建 筑 物 內(nèi) 部 的 熱 量 ， W （一 般 取 3.8 W/m2）。

式中：

Ti——室內(nèi)平均溫度，℃；

Te——采暖期室外平均溫度，℃；

εi——圍護結(jié)構傳熱系數(shù)的修正系數(shù) （表3）；ki——圍護結(jié)構的傳熱系數(shù) （表4），W/（m2·K）；Fi——圍護結(jié)構面積，m2。

表3 圍護結(jié)構傳熱系數(shù)的修正系數(shù)（克拉瑪依地區(qū)）

表4 不同部分圍護結(jié)構傳熱系數(shù)

式中：

Cp—— 空 氣比熱容 ， 取 0.28W·h/（kg·K）；

ρ ——空氣密度，kg/m3；

N —— 換氣 次數(shù) ，取 0.51/h， 這里 每天按換氣10次；

V ——換氣體積，m3。

1.3.3 現(xiàn)場建筑物理論計算

數(shù)值選取：值班室建筑面積 15m2，墻壁厚度0.4m ，墻體總面積為 79m2。采暖管線長度為 27m， 室內(nèi)溫度為18～22 ℃。

以管徑 100mm、長度 27m 為例，管線的傳熱系 數(shù) 為 11.6W/（m2·K）。 克 拉 瑪 依 每 年 采 暖 期 的 室外平均溫度為-9.8 ℃，圍護結(jié)構面積 （除去窗戶和門 的 面 積 4m2）為 50m2， 屋 頂 面 積 為 15m2， 屋頂 、 外 墻 、 窗 戶 及 門 的 傳 熱 系 數(shù) 分 別 為 0.5、 0.52、2.5、 2.5W/（m2·K）， 修 正 系 數(shù) 分 別 為 0.89、 0.85、0.81、 0.34。

按室內(nèi)溫度最低要求不低于18℃，一般建筑按照采暖設計規(guī)范計算建筑物耗熱量，式中 Te取采暖期室外平均溫度，近幾年采暖期室外平均溫度為 -9.8 ℃； Ti取室內(nèi)溫度 18 ℃ 。在 此，按取室外溫度-20 ℃、-30 ℃計算，室內(nèi)的熱量按要求最低計 算 為 58W/m2× 79m2=4582W， 則 要 求 暖 氣 片 表面的溫度不低于 72.98 ℃、76.09 ℃。

根據(jù)計算結(jié)果，確定選擇產(chǎn)液溫度高于80℃的油井為站區(qū)采暖目標井，低于80℃的油井則正常流程生產(chǎn)。

1.4先期試驗

為保證油井回壓不受影響，且有足夠的散熱表面積，設計散熱管徑100mm的6排回路型管網(wǎng)，見圖1。

圖1 采暖裝置示意圖

第一座計量站安裝此裝置后，室內(nèi)溫度及采暖綜合指標均達到要求，但該流程占據(jù)空間較大，布局不合理。在保證散熱面積相同的情況下，設計使用同油井同管徑65mm的管線加裝翅片，增大散熱面積，保證散熱效果。

經(jīng)過試驗，證實該設計符合采暖要求，且外形美觀、占用空間小、安裝方便，因而作為推廣應用的定型產(chǎn)品。

2 推廣應用及效益評價

先期試驗成功后，對公司符合條件的 145座計量站安裝了新型散熱片，隨著氣溫的逐漸降低，部分站因油井產(chǎn)液溫度低不能滿足采暖需要而改為蒸汽保溫，至采暖期中期仍有 75%的計量站使用油井產(chǎn)液采暖，達到了降低非生產(chǎn)用汽的目的。

公司 145座計量站安裝新型散熱片，每座站改造費用約 1.5 萬 元，則總 費 用 為 217.5 萬元。

最低氣溫條件下，有 110座具備條件的計量站使用油井產(chǎn)液采暖。采用蒸汽采暖時，每座計量站核定每天使用采暖蒸汽 7t，則每年采暖期 126 天可節(jié)約蒸汽量 97020t。每噸蒸汽按 80 元計算，預計1個采暖期可節(jié)約費用 776.16萬元。

3 結(jié)論與認識

1）在安全檢測及管理到位的情況下，稠油計量站冬季利用油井產(chǎn)液溫度實現(xiàn)站區(qū)采暖，實踐證明是可行的。

2）油井產(chǎn)液采暖，節(jié)約了蒸汽用量，打破了十幾年來稠油計量站站區(qū)冬季使用蒸汽采暖的慣例，為計量站冬季采暖降低成本及降低能源消耗開辟了一條新途徑，也為今后稠油開發(fā)充分利用熱能提供了參考、借鑒經(jīng)驗。

3）該采暖方式受站區(qū)油井來液溫度、管內(nèi)液體的流速及流量、黏度等的限制，當外界環(huán)境氣溫達到零下30℃時，站區(qū)室內(nèi)溫度較低，部分站需切換改用蒸汽采暖。

4）外界環(huán)境溫度在零下 25 ℃以下時，站區(qū)采暖所消耗的熱量造成原油處理站來液溫度較低（38 ℃左右），原油處理站破乳劑用量每天增加 1桶，增加費用約 3000元。

4 建議

1）稠油計量站利用油井產(chǎn)液溫度進行冬季站區(qū)采暖，目前還處于探索發(fā)展階段，雖在使用時進行了安全評價，但使用油井產(chǎn)液采暖仍應加強安全檢測及使用管理工作。

2）利用油井產(chǎn)液溫度進行站區(qū)采暖還需提高技術，達到科學、安全、節(jié)能的目的。

[1]李代森.簡明供熱設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998:8-77.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.002.008

2012-09-05）

解利軍，高級工程師，1996年畢業(yè)于西安石油學院（采油工程 專業(yè)），從事油 田生產(chǎn) 運 行管理 工 作，E-mail： xljwxy04@ 163.com，地址：新疆油田新港公司生產(chǎn)部，834000 。