油氣水處理系統能量調優集成技術

唐建勛　薛慧　白俊生

摘 要：本文通過能量調優集成技術，利用當前被排放浪費的油田采出水低品位熱量，為原油進站加熱及站場生活設施提供所需的高品位熱量，同時也為油田伴生氣提供制冷所需的低溫冷量。通過該技術的使用，實現良好的經濟效益及節能效益。

關鍵詞：油田采出水；能耗；冷劑；回注水；輕烴回收

1 概述

我國原油一般粘度大且凝固點低，為了實現原油良好的流動性，生產過程中需加熱降粘，導致采出水溫較高。如，遼河油田的采出水溫度高達60-80℃[1]，在華北油田，原油分離出的采出污水，溫度在35～60℃[2]，這部分能量在我國目前的油田生產中，并未得到充分利用，而是隨著采出水的回注被繼續帶回地層。因此，有效的利用采出水、回注水等介質本身的余熱，可以降低油田站場的能耗、節省投資、占地及運行費用。

2 工藝技術

來自站外的原油經原油換熱器加熱至40～50℃進入三相分離器，分離器出口原油被原油泵加壓后去原油穩定裝置；底部含油采出水去污水處理模塊進行加藥除污處理后進蒸發器為低溫冷劑提供熱量，分離器頂部出口伴生氣與其他裝置來的原料伴生氣混合并增壓然后進入脫水模塊，脫水后的干燥伴生氣經低溫換熱器降溫至-20～-30℃進入低溫分離及凝液分餾模塊，并最終產出干氣、液化石油氣、穩定輕烴等產品。

冷劑壓縮機出口約140～170℃的高溫氣體進入原油換熱器為進站原油提供熱量，冷劑自身被凝結成液體，由于冷劑被冷凝后溫度仍偏高，需串聯一臺空冷器進一步降溫，后經過一級調節閥節流至某一中間壓力，冷劑產生約20%的氣相，通過中壓分離器將氣相分離出來返回至冷劑壓縮機中壓吸氣口，液相經二級調節閥節流至與設定溫度相匹配的低壓，此時制冷劑變為低溫氣液兩相狀態，再通過低溫換熱器為原料伴生氣提供冷量，其自身部分蒸發相變成為低溫氣體（此時冷劑仍為氣液兩相狀態），再流經蒸發器被污水處理模塊來的采出水加熱至20～25℃，且全部變為氣相后返回壓縮機低壓吸氣口，完成一個制冷制熱循環。

在以上油氣水處理及輕烴回收工藝中原油加熱所需的熱量及原料伴生氣制冷所需的冷量均由該工藝系統或介質本身所產生的能量來提供。

3 節能措施及設備

3.1 原油加熱器

本工藝采用一臺換熱器，進行原油與冷劑壓縮機出口高溫氣體的換熱，同時實現原油的被加熱與高溫冷劑的被冷卻，既節省了燃料氣又節省了電能的消耗。

3.2 輕烴回收低溫換熱器

利用制冷劑的相變提供能量，即冷劑蒸發時吸熱，冷凝時放熱[3]。充分利用焦耳-湯姆遜原理，將經過壓縮機增壓的高壓氣相冷劑節流至低溫低壓的氣液兩項狀態，為經過脫水的原料伴生氣提供冷量，將伴生氣冷卻至-20～-30℃。冷卻后的伴生氣去低溫分離及凝液分餾模塊，產出合格的NGL產品。

在此過程中，外界無需提供任何的能量，僅通過2臺J-T閥、一臺換熱器，同時實現伴生氣的冷卻與冷劑的加熱。

3.3 冷劑蒸發器

利用油田采出水回注地層之前的余熱，作為冷劑蒸發器的熱源，加熱低溫冷劑，使其全部變為氣相后返回壓縮機吸入口，進行下一個循環。本工藝充分利用了油田采出水介質本身的余熱，有效的節約了清潔水資源的消耗。

4 能耗分析

以年處理量320×104噸聯合站為例，伴生氣溶解量為6.2×104Nm3/d，冷劑循環量10.6t/h。經模擬計算，運用上述措施及設備節省能耗如下表所示。

5 結語

①本工藝制熱過程熱源為含低品位熱量的油田采出水，相對于傳統的聯合站處理工藝，有效實現了廢熱回收利用，節能效果良好；同時只通過一臺壓縮機對冷劑進行混合壓縮，減少動設備投資，降低操作難度；

②由于站外來油溫度受外界環境溫度波動影響較大，需在原油換熱器后串接原油加熱器，以確保原油進三相分離器時能達到所要求的溫度。

參考文獻：

[1]油田采出水的特性及處理技術[J].工業水處理，2007， 20（7）：10-11.

[2]油田采出污水低溫熱能的有效利用途徑[J].石油規劃設計，2011，22（6）：40-42.

[3]王遇冬.天然氣處理原理與工藝[M].北京：中國石化出版社，2007.