油气水处理系统能量调优集成技术

唐建勋　薛慧　白俊生

摘 要：本文通过能量调优集成技术，利用当前被排放浪费的油田采出水低品位热量，为原油进站加热及站场生活设施提供所需的高品位热量，同时也为油田伴生气提供制冷所需的低温冷量。通过该技术的使用，实现良好的经济效益及节能效益。

关键词：油田采出水；能耗；冷剂；回注水；轻烃回收

1 概述

我国原油一般粘度大且凝固点低，为了实现原油良好的流动性，生产过程中需加热降粘，导致采出水温较高。如，辽河油田的采出水温度高达60-80℃[1]，在华北油田，原油分离出的采出污水，温度在35～60℃[2]，这部分能量在我国目前的油田生产中，并未得到充分利用，而是随着采出水的回注被继续带回地层。因此，有效的利用采出水、回注水等介质本身的余热，可以降低油田站场的能耗、节省投资、占地及运行费用。

2 工艺技术

来自站外的原油经原油换热器加热至40～50℃进入三相分离器，分离器出口原油被原油泵加压后去原油稳定装置；底部含油采出水去污水处理模块进行加药除污处理后进蒸发器为低温冷剂提供热量，分离器顶部出口伴生气与其他装置来的原料伴生气混合并增压然后进入脱水模块，脱水后的干燥伴生气经低温换热器降温至-20～-30℃进入低温分离及凝液分馏模块，并最终产出干气、液化石油气、稳定轻烃等产品。

冷剂压缩机出口约140～170℃的高温气体进入原油换热器为进站原油提供热量，冷剂自身被凝结成液体，由于冷剂被冷凝后温度仍偏高，需串联一台空冷器进一步降温，后经过一级调节阀节流至某一中间压力，冷剂产生约20%的气相，通过中压分离器将气相分离出来返回至冷剂压缩机中压吸气口，液相经二级调节阀节流至与设定温度相匹配的低压，此时制冷剂变为低温气液两相状态，再通过低温换热器为原料伴生气提供冷量，其自身部分蒸发相变成为低温气体（此时冷剂仍为气液两相状态），再流经蒸发器被污水处理模块来的采出水加热至20～25℃，且全部变为气相后返回压缩机低压吸气口，完成一个制冷制热循环。

在以上油气水处理及轻烃回收工艺中原油加热所需的热量及原料伴生气制冷所需的冷量均由该工艺系统或介质本身所产生的能量来提供。

3 节能措施及设备

3.1 原油加热器

本工艺采用一台换热器，进行原油与冷剂压缩机出口高温气体的换热，同时实现原油的被加热与高温冷剂的被冷却，既节省了燃料气又节省了电能的消耗。

3.2 轻烃回收低温换热器

利用制冷剂的相变提供能量，即冷剂蒸发时吸热，冷凝时放热[3]。充分利用焦耳-汤姆逊原理，将经过压缩机增压的高压气相冷剂节流至低温低压的气液两项状态，为经过脱水的原料伴生气提供冷量，将伴生气冷却至-20～-30℃。冷却后的伴生气去低温分离及凝液分馏模块，产出合格的NGL产品。

在此过程中，外界无需提供任何的能量，仅通过2台J-T阀、一台换热器，同时实现伴生气的冷却与冷剂的加热。

3.3 冷剂蒸发器

利用油田采出水回注地层之前的余热，作为冷剂蒸发器的热源，加热低温冷剂，使其全部变为气相后返回压缩机吸入口，进行下一个循环。本工艺充分利用了油田采出水介质本身的余热，有效的节约了清洁水资源的消耗。

4 能耗分析

以年处理量320×104吨联合站为例，伴生气溶解量为6.2×104Nm3/d，冷剂循环量10.6t/h。经模拟计算，运用上述措施及设备节省能耗如下表所示。

5 结语

①本工艺制热过程热源为含低品位热量的油田采出水，相对于传统的联合站处理工艺，有效实现了废热回收利用，节能效果良好；同时只通过一台压缩机对冷剂进行混合压缩，减少动设备投资，降低操作难度；

②由于站外来油温度受外界环境温度波动影响较大，需在原油换热器后串接原油加热器，以确保原油进三相分离器时能达到所要求的温度。

参考文献：

[1]油田采出水的特性及处理技术[J].工业水处理，2007， 20（7）：10-11.

[2]油田采出污水低温热能的有效利用途径[J].石油规划设计，2011，22（6）：40-42.

[3]王遇冬.天然氣处理原理与工艺[M].北京：中国石化出版社，2007.