空氣熱源泵在雙空心桿內(nèi)循環(huán)加熱井筒的應(yīng)用與節(jié)能分析

李德儒（河南油田公司采油二廠）

古城油田外圍部分區(qū)塊，原油物性表現(xiàn)為含蠟高、凝固點高的特征，原油密度為0.884 1，含蠟33.39%～40.24%，凝固點34～51 ℃，原始地層溫度56.8 ℃，原油在井下300 m 左右即達到凝固點。為改善原油在井筒中的流動性，防止油井抽油舉升過程結(jié)蠟，以往井筒升溫采取熱水洗井、超導(dǎo)洗井或空心桿電加熱等工藝解決。但熱水洗井、超導(dǎo)洗井存在費工、費時，洗井不徹底、地層污染，空心桿電加熱存在用電費用高等問題。目前該區(qū)塊22口油井舉升保溫采用雙空心抽油桿內(nèi)循環(huán)井筒加熱技術(shù)，取得了較好的生產(chǎn)、經(jīng)營效果。由于該區(qū)塊油井生產(chǎn)伴生氣較少，雙空心桿內(nèi)循環(huán)加熱井筒熱源采用燃煤加熱器，燃煤加熱器存在加煤勞動強度大，爐膛火焰不穩(wěn)定等問題。為此，采用空氣熱源泵代替燃煤加熱器的井筒加熱方式，這不僅改善原油在井中的流動性，而且可置換燃煤、油氣等高耗能設(shè)備。

1 燃煤加熱器運行時存在的問題

1）上煤自動化程度低，人工勞動強度大。燃煤加熱器目前采用人工上煤，全天需加煤為350 kg左右，每2 h 加煤1 次。

2）燃煤加熱器屬于特種設(shè)備，工種要求高。燃煤加熱器爐膛有循環(huán)水管線，為管式加熱爐，屬特種設(shè)備，操作人員需持證上崗。

3）易造成環(huán)境污染。燃煤時產(chǎn)生硫化物、二氧化碳、粉塵、煤渣，污染環(huán)境。

2 空氣熱源泵替代燃煤加熱器的可行性

2.1 空氣熱源泵工作原理

空氣熱源泵（圖1）遵循能量守恒定律和熱力學(xué)第二定律，運用熱泵的原理只需消耗一小部分的機械能將處于低溫環(huán)境（自然空氣）下的熱量或低溫水中的熱量提取出來，連同本機的電能轉(zhuǎn)化成熱能一起轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水中去加熱制取高溫?zé)崴倪^程?？梢詮V泛應(yīng)用于居民的冬季取暖和制熱水、工業(yè)用熱水等。

圖1 空氣熱源泵工作原理示意圖

2.2 空氣熱源泵構(gòu)成

空氣熱源泵由過濾器、膨脹閥、蒸發(fā)器、溫度調(diào)節(jié)器、壓縮機、冷凝器、循環(huán)泵等組成。

2.3 空氣熱源泵使用優(yōu)勢

它采用環(huán)保高溫低壓制冷劑，產(chǎn)生80～85 ℃高溫?zé)崴?，高效?jié)能。取代燃煤、燃油氣、電加熱等高耗能、高污染設(shè)備。無煙塵、無廢氣排放，對大氣不污染。操作簡單、方便，既節(jié)約人工開支又提高工作效率。

2.4 空氣熱源泵替代燃煤加熱器工藝流程

只需將燃煤加熱器循環(huán)水進出口斷開與空氣熱源泵循環(huán)水進出口相連即可（圖2）。

圖2 雙空心桿內(nèi)循環(huán)加熱地面裝置示意圖

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2014年11月，空氣熱源泵在古101 井上應(yīng)用，室外溫度10 ℃左右，設(shè)定進口溫度75 ℃，井口出油溫度為51 ℃，油井生產(chǎn)平穩(wěn)，平均日耗電為217.2 kWh（表1）。

表1 空氣熱源泵在古101 井上的現(xiàn)場應(yīng)用

系統(tǒng)自動化調(diào)控程度高，溫度設(shè)定后，設(shè)備自動啟停，管理維護方便，井口出油溫度平穩(wěn)。

空氣熱源泵加熱以電為動力，與燃煤加熱器相比無硫化物、粉塵、煤渣的污染，環(huán)保節(jié)能。

4 經(jīng)濟效益評價

1）空氣熱源泵一次投入費用為13 萬元，而燃煤加熱器為13.9 萬元，節(jié)約投資0.9 萬元。

2）燃煤加熱器年運行費：燃煤費用為7.665 萬元；加煤人工（1 人看護1 口井）費用為7 萬元?？諝鉄嵩幢媚赀\行費：用電費用為6.945 萬元；人工（1 人看護4 口井）費用為1.75 萬元?？諝鉄嵩幢锰娲济杭訜崞髂旯?jié)約費用為5.970 萬元。

5 結(jié)論與建議

1）空氣熱源泵替代燃煤加熱器在雙空心桿內(nèi)循環(huán)加熱，生產(chǎn)運行完全可行?？諝鉄嵩幢眉訜嵯到y(tǒng)穩(wěn)定性好，操作管理方便，減輕了職工勞動強度，同時具有環(huán)保效益。

2）空氣熱源泵替代燃煤加熱器經(jīng)濟效益好，投資回收期（2.18年）短。空氣熱源泵免修使用有效期為5年，單臺設(shè)備13 萬元，對燃煤加熱器完全改造，年節(jié)約5.970 萬元。

3）空氣熱源泵使用工業(yè)用電，環(huán)保。它采用環(huán)保高溫低壓制冷劑，產(chǎn)生80～85 ℃高溫?zé)崴?，高效?jié)能，可取代燃煤、燃油氣、電加熱等高耗能設(shè)備。

4）對含蠟量、凝固點高的高凝油油藏，應(yīng)用空氣熱源泵加熱循環(huán)能改善油井舉升過程原油在井筒中的流動性。