油田廢物變地熱

○文/徐曉峰

2013年12月18日，伴隨著原有為原油外輸和摻水提供熱源的4臺燃氣鍋爐停運，河南油田下二門聯合站污水余熱利用項目，全面建成并投入試生產。該項目預計每年替代天然氣480萬立方米、減排二氧化碳3646噸。

河南油田與新星公司合作的下二門聯合站污水余熱利用，是中國石化集團公司立項投資的首個油田余熱高效利用項目。該項目的投產，標志著河南油田向打造中國石化系統首個利用地熱資源節能減排示范基地的目標邁出了堅實的步伐。

廢物利用

時間回溯到上世紀80年代。

1988年，泌陽凹陷下二門油田下5—804井2000米井段，噴出93.3℃的地熱水，日流量1000立方米。雙河區域泌283井在2965米井段發生井噴，折算日流量3600立方米，水溫90℃。

南陽凹陷和泌陽凹陷第三系老地層，易于深部熱源向淺部傳遞；而淺部松散的第四系地層，又像棉被一樣覆蓋于斷裂上面，使熱量得以保存。

根據掌握的地質資料，按照熱儲法計算，南陽凹陷600米～1200米井段40℃～60℃低溫地熱資源，總量相當于0.369億噸標準煤。豐富的低溫熱儲資源，為河南油田利用地熱資源奠定了基礎。

●工人王俊普認真查看低溫熱源循環泵進口壓力表，及時調整系統運行。

據了解，河南油田現有9座聯合站，主要任務為原油處理、集輸及污水處理，年處理污水3044萬噸，平均溫度48℃。聯合站產生的污水通常是處理合格后直接回注地層，不僅浪費大量熱能，而且不利于節能減排。

同時，河南油田基地生活點由11個供熱站、27臺燃煤鍋爐、2臺燃氣鍋爐，分區分片進行冬季集中供暖，供暖面積達320萬平方米。由于供暖鍋爐與遠端用戶距離遠，不僅熱損失大，且循環水損失現象非常嚴重，每天供熱水15萬噸，年補水達50萬噸，年耗煤超過9萬噸，年耗電800萬千瓦時。

河南油田下二門聯合站污水量大、溫度高，且水質、溫度比較穩定，污水余熱資源豐富。該站原油集輸、摻水加熱的燃氣加熱爐全年用氣量達480萬立方米。據測算，下二門項目投產后，年運行成本與原來的燃氣加熱系統相比，可節約300多萬元。

為實現節能減排發展戰略，河南油田做出“大力開發地熱資源，實現油田循環經濟發展”的工作部署。2012年5月8日，河南油田與新星石油公司簽訂《地熱資源與油田污水余熱開發利用戰略合作框架協議》，正式啟動采油污水余熱利用項目。同年底，上述兩個公司按照BOOT合作模式，簽署了《河南油田下二門聯合站污水余熱利用合作協議》。

2013年5月10日，中國石化第一個采油污水余熱利用項目——下二門聯合站污水余熱利用示范工程開工建設。

只取熱不取水

下二門聯合站污水余熱利用示范工程提取采油污水中的熱量，加熱外輸原油和摻水，替代原有燃氣鍋爐。

為了綜合利用污水余熱資源，河南油田與新星公司利用高溫水源熱泵技術、換熱技術和蓄能技術，歷時6個月完成熱泵機房、蓄能水罐和換熱器系統等主要單元及配套設施的建設。其中，蓄能式熱泵技術是核心技術。

“水由高處流向低處，熱量從高溫傳向低溫。但水泵可以把水從低處抽到高處，熱泵同樣可以通過介質把熱量從低溫轉移到高溫。正是這個原理，下二門項目選用的高性能熱泵工作時消耗一份電能，就能獲得相當于4.3倍電能的熱量。”項目相關負責人說。

據了解，在電力行業，供電時間按谷電、峰電、尖峰和平電分段，不同時間段的電價差別也較大。因此，為盡可能降低運行成本，項目在啟動之初就設計采用熱泵系統，在電價相對便宜的平、谷電時段，熱泵機組滿負荷運轉，每天提取11000噸污水中的熱量，用于原油外輸（70噸/天）和摻水加熱（冬季5500噸/天，夏季3000噸/天），替代5臺燃氣加熱鍋爐，同時將多余熱能儲存到蓄能罐中。而在電價處于峰、尖時，再把蓄能罐的熱能釋放出來。

“下二門聯合站處理后的污水溫度為46℃，經過熱泵系統處理后降至36℃，熱泵系統收集污水余熱的熱負荷相當于1.54萬立方米天然氣的鍋爐供熱能力，完全能夠滿足原油集輸和摻水的熱量需要。”新星公司項目負責人說。

另外，整個供熱系統采用閉式熱水循環設計，回注到地層的污水不會污染油藏，做到“只取熱不取水”，真正實現綠色低碳運行。

地熱發展潛力巨大

下二門聯合站污水余熱利用項目并非一蹴而就。其準備工作可追溯到1993年。那時，河南油田就成立了“河南油田地熱資源評價”項目組，對魏崗地區的地熱資源開展了初步評價和研究工作。

2000年后，河南油田污水回用鍋爐項目陸續投用。稠油聯合站污水深度處理回收利用項目于2008年9月投用，目前每天可回收利用稠油污水3200立方米，每年可減少鍋爐燃料消耗3800噸，節約清水116萬立方米。王集污水回用工程2013年7月投運后，可年節省清水95萬立方米、燃料油2800噸、標煤6305噸，節電16萬千瓦時，減少COD排放76噸、二氧化碳氣體排放1.9萬噸。

經過20年發展，該油田通過地熱資源“深淺結合、階梯利用”，替代傳統的供熱方式，逐步替代燃料鍋爐供暖，達到節能降耗、低碳減排的目的。

事實上，地熱資源正成為國家鼓勵發展的新能源之一。地熱能特別是淺層地熱能開發，已被納入我國“十二五”能源發展規劃中。此外，國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉建設部2013年聯合下發的《關于促進地熱能開發利用的指導意見》表示，計劃到2015年，全國地熱供暖面積將達到5億平方米，地熱發電裝機容量達到10萬千瓦，地熱能年利用量達到2000萬噸標準煤；到2020年，地熱能開發利用量達到5000萬噸標準煤，形成完善的地熱能開發利用技術和產業體系。

●通過平、谷時蓄能，峰、尖時放熱，兩個2000立方米的蓄能罐有效地降低運行電費。

目前，僅中國石化上游板塊有污水站250多座，年污水可供熱量達80多萬千瓦時；中游煉化企業低溫余熱可用于供暖面積達1600多萬平方米，可用于制冷面積達160多萬平方米，可用于發電30多兆瓦，余熱回收利用潛力巨大。

政策的支持和實現地熱資源的可持續利用，使地熱開發示范項目和地熱水回灌等新技術的研究推廣工作正在逐步興起。