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、高溫煙氣的開發利用進行分析，并與常規能源進行對比，表明新能源和伴生能源對油氣田節能增效的顯著作用。

油氣田 新能源 伴生能源 節能

隨著國家對單位GDP二氧化碳排放量的控制日益嚴格，油氣生產企業面臨著嚴峻的節能減排形勢。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驗，如能大量應用新能源和伴生能源，有效提高油氣田能源應用效率，將有利于節能減排目標的實現。

1 新能源的應用

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，對其進行合理開發利用，將優化用能結構、節約資源，有效降低油氣田對常規能源（電、煤、原油、天然氣等）的依賴和消耗。

1.1 太陽能

近年來，國外積極開發應用太陽能等新能源和可再生資源，委內瑞拉一條32 km長距離稠油管道采用太陽能熱二極管技術后，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也有多條管道在試驗中[1]。

在我國，內蒙古地區烏審旗境內油氣田應用太陽能熱水器為值班站提供24 h不間斷熱水，節能效果明顯[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]開發了一種利用太陽能給油罐加溫的新型節能技術及配套裝置，大大減少了電能的消耗，每套太陽能加溫裝置可節電60%以上。遼河油田采油廠興56號站應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省天然氣30%[4]。

光-電轉換也大量應用于各油氣田，西北地區油氣田日照強烈，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開展太陽能裝置在油田各領域的應用試驗。

1.2 地熱能

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

地熱能利用已是一項成熟技術。華北、大港等油田地熱資源豐富，已經開展了地熱能利用的相關工業試驗，并取得了較好的效果。應用地下水源熱泵系統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 伴生能源的應用

2.1 油田伴生氣

長期以來,國內油田在單井試采時，由于設施不配套，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境的污染。與原油一樣，石油伴生氣也是寶貴的資源。《中國節能技術政策大綱》中提出：“必須大力推廣油田伴生氣回收利用技術”，“整裝油田必須同步建設伴生氣、凝析油回收設施，推廣汽油裝車站臺、加油站和油庫油氣回收技術”。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；利用伴生氣作發電機燃料；氣、液混輸到聯合站集中處理等。

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，新增天然氣發電機利用收集的天然氣發電，產生的電并到油田電網，為聯合站供電。

對于單井拉油的邊遠井，采用多功能配套天然氣發電機回收利用天然氣，利用伴生氣實現油井動力驅動、卸油、保溫、自熱洗一體化；天然氣發電機為抽油機提供動力，不需要電力網線，實現邊遠井站的節能生產。

2.2 高溫含油污水

國內大部分油氣田已進入石油、天然氣開發的中期和后期，采出油中的含水量為70%～80%，部分低產油田甚至已高達90%，日產含油污水量非常大。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能增效和減排雙重目的。因此，污水熱泵技術得到了廣泛應用，與常規的空氣源熱泵相比，污水熱泵節能34%，CO2少排放68%，N0x少排放75%[7]。

大慶油田在聯合站、注水站等成功地采用壓縮式污水熱泵技術回收含油污水，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，節能效果顯著，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查顯示，收集利用原油伴生水余熱為企業年節約費用1.23×108～1.34×108元。徐濤等[10]對張家店油田2008年應用的三口油井調查顯示，年節約費用約29.6×104元。

2.3 高溫煙氣

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

2002年，在西部某油田1座4×2200 kW燃氣發電站設計安裝了兩套“采暖、空氣預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，僅設備投資一項就減少約30×104元。年節約燃料及其他運行成本約30×104元，經濟效益顯著[11]。

3 政策支持與管理

國家和油氣田企業對節能環保項目都給予了高度重視和大力的支持。自“十七”大之后，循環經濟概念與資源節約型、環境友好型企業建設已經深入人心。新能源的應用與減少碳排放已不再只是概念。國家能源局的某權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）加強監管，避免浪費能源。對能源利用設備運行情況進行監測，杜絕能源的無效損失。

2）建立相關規章制度，有效激勵新能源和伴生能源的開發利用。堅持依法管理與政策激勵相結合，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）規范統籌，重視能源應用的系統效益。節能是一項系統工程，需要各部分的協調配合、共同推動。在新能源和伴生能源利用上，從基站到廠區再到集輸管線，應用新能源和伴生能源以達到節能效果，要統籌兼顧，避免片面考慮局部利益，系統應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，使節能效果最大化。

新能源和伴生能源的轉化利用見圖1。

4 結語

新能源和伴生能源的應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變、政策的支持和配套的能源應用技術。只有不斷發展新能源利用技術，才能有效支持新能源和伴生能源在油氣田的開發利用。

利用新能源和伴生能源是一個系統工程，應整合到整個油氣田工程中，伴隨著油氣田的開發建設同步建設和利用。剩余部分還可以連接到國家電網，或供給周邊的民用供暖，只要各個環節共同努力，新能源和伴生能源就一定會發揮更大的作用。

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

[2]呼延念超,單巧利,李勇,等.太陽能熱水系統在寒冷地區油氣田倒班點的應用[J].節能,2009,28(7):47-56.

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

[4]賈志偉,楊啟明.太陽能原油輸送系統節能探討[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]何衛兵.應用熱泵型原油加熱系統回收高溫污水余熱[J].中外能源,2009,14(5):110-111.

[9]李新盛,王樹權,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].油氣田環境保護,2009,19(z1):70-81.

[10]徐濤.地源熱泵加熱技術在張店油田的應用[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動機上的應用[J].節能,2008,27(4):25-26.

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.02.019

邢勇軍，2003年畢業于齊齊哈爾大學，現就讀于東北石油大學石油工程專業研究生，從事油田作業生產運行工作，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）