稠油计量站利用油井产液采暖的设计与应用

解利军 杨旭东 刘永学 王晓燕（新疆油田公司新港作业分公司）

稠油计量站利用油井产液采暖的设计与应用

解利军 杨旭东 刘永学 王晓燕（新疆油田公司新港作业分公司）

新疆油田新港作业分公司稠油计量站冬季站区设备、管网及人员采暖均使用减压后的高温蒸汽，1座计量站每天用于采暖的蒸汽量约 7t，1个采暖期公司 150座计量站采暖要消耗近10×104t蒸汽量；而公司原油开采方式主要是蒸汽驱和蒸汽吞吐为主的热力采油，油井产液温度较高，如何利用油井产液热能进行站区设备、人员等的采暖，降低非生产用汽量，提高油井的有效注入量意义重大。为此，公司在油井产液温度较高的计量站进行油井产液采暖先期试验，取得成功后进行了全面的推广应用，达到了预期的效果和目的，实现了节能降耗减排。

稠油计量站 采暖方式 设计 应用

引言

公司稠油计量站冬季采用减压后的高温高压蒸汽进行采暖。据测算，每座计量站每天使用的采暖蒸汽量在 7t左右。公司有计量站 150 多座，1 个采暖期按 126天计算，每年有近 10×104t的高品质蒸汽用于计量站采暖，造成了能源的极大浪费。

近年来，虽然对联合站、供热站等采暖面积较大的站区进行了电暖气、换热器、热泵等多种采暖方式的尝试并取得成功，但受使用条件的限制，未能在计量站推广应用，计量站在冬季采暖方式优化方面仍有挖潜空间。

1 设计依据及工作原理

1.1设计依据

稠油热采过程中，油井产液温度较高，充分利用油井产液中的热能进行计量站冬季采暖，实现计量站冬季室内温度不低于18℃的采暖目标。

1.2工作原理

对计量站工艺流程进行改造，将计量房的油井来液管线延伸至各房间采暖散热片后再进集输系统，通过对高温油井的选择及流程切换实现站区采暖。

1.3工程计算

1.3.1 采暖管道散热

采暖管道 散 热 计 算 使用以下 公 式[1]：

式中：

L——管线长度；

A ——每米管线的表面积 （表1），m2，

k ——管道的 传 热 系 数 （表2）， W/（m2·K）；

β——修正系数；

T——管线表面温度，℃；

Ti——室内温度，℃ （管线在不同室内温度时，其传热系数 k不同）。

表1 每米管线表面积

表2 管线传热系数

修正系数 β选取：沿顶下面的水平管道为0.5，沿地面的水平管道为 1.00，立管为 0.75。

1.3.2 建筑物耗热

建筑物耗 热 计 算 公 式[1]如 下 ：

式中：

Q1——建筑物耗热量，W；

QHT——建筑物通过围护结构的传热量，W；

QINF——建筑面积空气渗透耗热量，W；

QIH—— 建 筑 物 内 部 的 热 量 ， W （一 般 取 3.8 W/m2）。

式中：

Ti——室内平均温度，℃；

Te——采暖期室外平均温度，℃；

εi——围护结构传热系数的修正系数 （表3）；ki——围护结构的传热系数 （表4），W/（m2·K）；Fi——围护结构面积，m2。

表3 围护结构传热系数的修正系数（克拉玛依地区）

表4 不同部分围护结构传热系数

式中：

Cp—— 空 气比热容 ， 取 0.28W·h/（kg·K）；

ρ ——空气密度，kg/m3；

N —— 换气 次数 ，取 0.51/h， 这里 每天按换气10次；

V ——换气体积，m3。

1.3.3 现场建筑物理论计算

数值选取：值班室建筑面积 15m2，墙壁厚度0.4m ，墙体总面积为 79m2。采暖管线长度为 27m， 室内温度为18～22 ℃。

以管径 100mm、长度 27m 为例，管线的传热系 数 为 11.6W/（m2·K）。 克 拉 玛 依 每 年 采 暖 期 的 室外平均温度为-9.8 ℃，围护结构面积 （除去窗户和门 的 面 积 4m2）为 50m2， 屋 顶 面 积 为 15m2， 屋顶 、 外 墙 、 窗 户 及 门 的 传 热 系 数 分 别 为 0.5、 0.52、2.5、 2.5W/（m2·K）， 修 正 系 数 分 别 为 0.89、 0.85、0.81、 0.34。

按室内温度最低要求不低于18℃，一般建筑按照采暖设计规范计算建筑物耗热量，式中 Te取采暖期室外平均温度，近几年采暖期室外平均温度为 -9.8 ℃； Ti取室内温度 18 ℃ 。在 此，按取室外温度-20 ℃、-30 ℃计算，室内的热量按要求最低计 算 为 58W/m2× 79m2=4582W， 则 要 求 暖 气 片 表面的温度不低于 72.98 ℃、76.09 ℃。

根据计算结果，确定选择产液温度高于80℃的油井为站区采暖目标井，低于80℃的油井则正常流程生产。

1.4先期试验

为保证油井回压不受影响，且有足够的散热表面积，设计散热管径100mm的6排回路型管网，见图1。

图1 采暖装置示意图

第一座计量站安装此装置后，室内温度及采暖综合指标均达到要求，但该流程占据空间较大，布局不合理。在保证散热面积相同的情况下，设计使用同油井同管径65mm的管线加装翅片，增大散热面积，保证散热效果。

经过试验，证实该设计符合采暖要求，且外形美观、占用空间小、安装方便，因而作为推广应用的定型产品。

2 推广应用及效益评价

先期试验成功后，对公司符合条件的 145座计量站安装了新型散热片，随着气温的逐渐降低，部分站因油井产液温度低不能满足采暖需要而改为蒸汽保温，至采暖期中期仍有 75%的计量站使用油井产液采暖，达到了降低非生产用汽的目的。

公司 145座计量站安装新型散热片，每座站改造费用约 1.5 万 元，则总 费 用 为 217.5 万元。

最低气温条件下，有 110座具备条件的计量站使用油井产液采暖。采用蒸汽采暖时，每座计量站核定每天使用采暖蒸汽 7t，则每年采暖期 126 天可节约蒸汽量 97020t。每吨蒸汽按 80 元计算，预计1个采暖期可节约费用 776.16万元。

3 结论与认识

1）在安全检测及管理到位的情况下，稠油计量站冬季利用油井产液温度实现站区采暖，实践证明是可行的。

2）油井产液采暖，节约了蒸汽用量，打破了十几年来稠油计量站站区冬季使用蒸汽采暖的惯例，为计量站冬季采暖降低成本及降低能源消耗开辟了一条新途径，也为今后稠油开发充分利用热能提供了参考、借鉴经验。

3）该采暖方式受站区油井来液温度、管内液体的流速及流量、黏度等的限制，当外界环境气温达到零下30℃时，站区室内温度较低，部分站需切换改用蒸汽采暖。

4）外界环境温度在零下 25 ℃以下时，站区采暖所消耗的热量造成原油处理站来液温度较低（38 ℃左右），原油处理站破乳剂用量每天增加 1桶，增加费用约 3000元。

4 建议

1）稠油计量站利用油井产液温度进行冬季站区采暖，目前还处于探索发展阶段，虽在使用时进行了安全评价，但使用油井产液采暖仍应加强安全检测及使用管理工作。

2）利用油井产液温度进行站区采暖还需提高技术，达到科学、安全、节能的目的。

[1]李代森.简明供热设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998:8-77.

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.002.008

2012-09-05）

解利军，高级工程师，1996年毕业于西安石油学院（采油工程 专业），从事油 田生产 运 行管理 工 作，E-mail： xljwxy04@ 163.com，地址：新疆油田新港公司生产部，834000 。