油田废物变地热

○文/徐晓峰

2013年12月18日，伴随着原有为原油外输和掺水提供热源的4台燃气锅炉停运，河南油田下二门联合站污水余热利用项目，全面建成并投入试生产。该项目预计每年替代天然气480万立方米、减排二氧化碳3646吨。

河南油田与新星公司合作的下二门联合站污水余热利用，是中国石化集团公司立项投资的首个油田余热高效利用项目。该项目的投产，标志着河南油田向打造中国石化系统首个利用地热资源节能减排示范基地的目标迈出了坚实的步伐。

废物利用

时间回溯到上世纪80年代。

1988年，泌阳凹陷下二门油田下5—804井2000米井段，喷出93.3℃的地热水，日流量1000立方米。双河区域泌283井在2965米井段发生井喷，折算日流量3600立方米，水温90℃。

南阳凹陷和泌阳凹陷第三系老地层，易于深部热源向浅部传递；而浅部松散的第四系地层，又像棉被一样覆盖于断裂上面，使热量得以保存。

根据掌握的地质资料，按照热储法计算，南阳凹陷600米～1200米井段40℃～60℃低温地热资源，总量相当于0.369亿吨标准煤。丰富的低温热储资源，为河南油田利用地热资源奠定了基础。

●工人王俊普认真查看低温热源循环泵进口压力表，及时调整系统运行。

据了解，河南油田现有9座联合站，主要任务为原油处理、集输及污水处理，年处理污水3044万吨，平均温度48℃。联合站产生的污水通常是处理合格后直接回注地层，不仅浪费大量热能，而且不利于节能减排。

同时，河南油田基地生活点由11个供热站、27台燃煤锅炉、2台燃气锅炉，分区分片进行冬季集中供暖，供暖面积达320万平方米。由于供暖锅炉与远端用户距离远，不仅热损失大，且循环水损失现象非常严重，每天供热水15万吨，年补水达50万吨，年耗煤超过9万吨，年耗电800万千瓦时。

河南油田下二门联合站污水量大、温度高，且水质、温度比较稳定，污水余热资源丰富。该站原油集输、掺水加热的燃气加热炉全年用气量达480万立方米。据测算，下二门项目投产后，年运行成本与原来的燃气加热系统相比，可节约300多万元。

为实现节能减排发展战略，河南油田做出“大力开发地热资源，实现油田循环经济发展”的工作部署。2012年5月8日，河南油田与新星石油公司签订《地热资源与油田污水余热开发利用战略合作框架协议》，正式启动采油污水余热利用项目。同年底，上述两个公司按照BOOT合作模式，签署了《河南油田下二门联合站污水余热利用合作协议》。

2013年5月10日，中国石化第一个采油污水余热利用项目——下二门联合站污水余热利用示范工程开工建设。

只取热不取水

下二门联合站污水余热利用示范工程提取采油污水中的热量，加热外输原油和掺水，替代原有燃气锅炉。

为了综合利用污水余热资源，河南油田与新星公司利用高温水源热泵技术、换热技术和蓄能技术，历时6个月完成热泵机房、蓄能水罐和换热器系统等主要单元及配套设施的建设。其中，蓄能式热泵技术是核心技术。

“水由高处流向低处，热量从高温传向低温。但水泵可以把水从低处抽到高处，热泵同样可以通过介质把热量从低温转移到高温。正是这个原理，下二门项目选用的高性能热泵工作时消耗一份电能，就能获得相当于4.3倍电能的热量。”项目相关负责人说。

据了解，在电力行业，供电时间按谷电、峰电、尖峰和平电分段，不同时间段的电价差别也较大。因此，为尽可能降低运行成本，项目在启动之初就设计采用热泵系统，在电价相对便宜的平、谷电时段，热泵机组满负荷运转，每天提取11000吨污水中的热量，用于原油外输（70吨/天）和掺水加热（冬季5500吨/天，夏季3000吨/天），替代5台燃气加热锅炉，同时将多余热能储存到蓄能罐中。而在电价处于峰、尖时，再把蓄能罐的热能释放出来。

“下二门联合站处理后的污水温度为46℃，经过热泵系统处理后降至36℃，热泵系统收集污水余热的热负荷相当于1.54万立方米天然气的锅炉供热能力，完全能够满足原油集输和掺水的热量需要。”新星公司项目负责人说。

另外，整个供热系统采用闭式热水循环设计，回注到地层的污水不会污染油藏，做到“只取热不取水”，真正实现绿色低碳运行。

地热发展潜力巨大

下二门联合站污水余热利用项目并非一蹴而就。其准备工作可追溯到1993年。那时，河南油田就成立了“河南油田地热资源评价”项目组，对魏岗地区的地热资源开展了初步评价和研究工作。

2000年后，河南油田污水回用锅炉项目陆续投用。稠油联合站污水深度处理回收利用项目于2008年9月投用，目前每天可回收利用稠油污水3200立方米，每年可减少锅炉燃料消耗3800吨，节约清水116万立方米。王集污水回用工程2013年7月投运后，可年节省清水95万立方米、燃料油2800吨、标煤6305吨，节电16万千瓦时，减少COD排放76吨、二氧化碳气体排放1.9万吨。

经过20年发展，该油田通过地热资源“深浅结合、阶梯利用”，替代传统的供热方式，逐步替代燃料锅炉供暖，达到节能降耗、低碳减排的目的。

事实上，地热资源正成为国家鼓励发展的新能源之一。地热能特别是浅层地热能开发，已被纳入我国“十二五”能源发展规划中。此外，国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部2013年联合下发的《关于促进地热能开发利用的指导意见》表示，计划到2015年，全国地热供暖面积将达到5亿平方米，地热发电装机容量达到10万千瓦，地热能年利用量达到2000万吨标准煤；到2020年，地热能开发利用量达到5000万吨标准煤，形成完善的地热能开发利用技术和产业体系。

●通过平、谷时蓄能，峰、尖时放热，两个2000立方米的蓄能罐有效地降低运行电费。

目前，仅中国石化上游板块有污水站250多座，年污水可供热量达80多万千瓦时；中游炼化企业低温余热可用于供暖面积达1600多万平方米，可用于制冷面积达160多万平方米，可用于发电30多兆瓦，余热回收利用潜力巨大。

政策的支持和实现地热资源的可持续利用，使地热开发示范项目和地热水回灌等新技术的研究推广工作正在逐步兴起。