專利名稱：油田采出水熱泵工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低品位熱能利用的工藝，特別涉及一種油FH采出水熱泵用于加熱外 輸原油、原油脫水、供暖的油田采出水熱泵工藝。
二背景技術：
我國能源消費以煤和石油為主，環(huán)境問題日益突出，是世界第二大能源消費國。造
成的煙塵和二氧化硫排放量，分別占全國總排放量的70%和卯％， 二氧化硫排放形成的 酸雨面積已占國土面積的三分之一 。
發(fā)改委要求加強陸上石油天然氣工業(yè)在勘探、開發(fā)、生產、建設中的節(jié)能科技和節(jié) 能理論、方法的研究。降低油氣處理過程中的能耗，簡化油氣處理的工藝流程，盡量采 用多功能合一的高效節(jié)能處理設備，建設油田聯(lián)合處理站。研究采用高效污水處理方法, 回收污水中的原油，回注合格的凈化水；推廣熱泵技術回收油田采出水的低溫熱量。
我國有大量的分離原油后的采出水回注，出站前溫度50~60"，僅勝利油田就3億噸/年； 由此可見，我國油田采出水的低位熱回收潛力巨大。相當多的采出水的余熱被排放到大 氣中，即造成熱污染又浪費資源。人們一直在關注著如何回收利用這部分熱能來為油田 的生產和生活服務，同時解決因生產工藝或生活設施燃燒原油或天然氣造成的污染問題 (同時因為原油屬于稀缺資源，因此有必要節(jié)約使用)。這部分熱能的特點是品位比較低， 利用熱泵來提髙其溫度，可以節(jié)約大量的天燃氣和原油。 一方面，隨著油田的開發(fā)進入 中后期，油井的含油污水水量越來越大；另一方面，冬季聯(lián)合站、釆油隊大量的建筑物 需要供暖。目前聯(lián)合站和采油隊供熱主要形式是采用燃氣鍋爐供暖，這種形式的能量利 用方式實際是采用燃燒髙品位能源獲得低品位熱能，能源效率較低，這種加熱爐的能源 利用熱效率在80%左右火用效率僅在30%左右?；谏鲜隹紤]，采用壓縮式熱泵的形式 應用于采出水廢熱回收利用和原油加熱、原油脫水及供暖是一個必須解決的課題。
近幾年來，大慶、勝利、中原等油田都進行了油田采出水熱泵供暖或原油外輸加熱
的試驗及應用，兩年來的實踐證明，采用高溫工質的熱泵，被加熱原油或水溫度可以達 到8(TC，最高可以達到95iC，同時還具有比較高的能效比。但也暴露出一些問題1、目
前采用的中溫熱泵達不到原油脫水和原油外輸工藝要求的溫度sox:; 2、為保護熱泵蒸發(fā)
器而使用的采出水——清水換熱器結垢嚴重；3、采出水——清水換熱器的使用，多了一 級溫差，使得進入熱泵蒸發(fā)器的溫度僅有35~42",比釆出水溫度降低了6~~10"; 4、采出水一清水換熱流程需要水泵長期運行，且需有相應的補水系；5、采用水源熱 泵的熱水加熱原油，使用油——高溫清水換熱器使得原油最終達到的溫度比冷凝器中高 溫清水出口降低了 6~~IOC; 6、冷凝器與油一髙溫清水換熱器流程需要水泵長期運行。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種油田采出水熱泵工藝， 其環(huán)保、節(jié)能、運行壓力低、系統(tǒng)相對簡單、可靠、能效比高、原油出口 (或供暖水) 溫度高，不需要補熱爐、運行費用低、耐腐蝕、結垢少、可穩(wěn)定提供原油外輸加熱或供 暖熱源。
其技術方案是包括以下步驟將油田采出水由污水罐(一般出罐表壓為0.06MPa)， 送入采出水沸騰換熱器的管程，油田采出水放熱降溫后進入采出水外排泵站管線采出 水沸騰換熱器的殼程中充滿低沸點工質，吸熱汽化后進入熱泵工質蒸發(fā)器的殼程，放出 熱量凝結成液體后流回采出水沸騰換熱器的殼程熱泵工質蒸發(fā)器管內是熱泵工質，吸 熱汽化后變?yōu)檎羝霉艿缹⒄羝椭翂嚎s機增壓升溫后；經管道送至工質冷凝器殼程 放熱凝結成為液體，經管道至節(jié)流閥降壓后送入熱泵工質蒸發(fā)器管程吸熱汽化；工質冷 凝器管程走需要加熱的原油或供暖循環(huán)水，吸收熱泵工質冷凝器所放出的熱量，達到生 產工藝所需溫度后離開工質冷凝器外輸。
上述的采出水沸騰換熱器采用石墨管或塑料管作為基本換熱部件，與熱泵工質蒸發(fā) 器組成了一個與熱管相同機理的相變高效換熱裝置。
采用上述工藝流程后，利用油田聯(lián)合站油水分離后產生的油田采出水低品位熱能和 壓縮機(該壓縮機可用天然氣發(fā)動機或電機驅動)，能實現(xiàn)將外輸原油(或脫水原油)由 50X:加熱到82X:。本發(fā)明的熱源是油田采出水，其站內溫度、流量穩(wěn)定，是一種理想的 熱源。本發(fā)明所用設備除采出水沸騰換熱器要求防腐、防垢外，其它換熱器、閥門、均 屬通用設備。
本發(fā)明的有益效果是該工藝利用油田采出水為熱源制熱為供暖或外輸原油加熱提 供所需的熱能，能使油田采出水低品位熱能得到髙效利用，具有明顯的節(jié)能效果，與常 規(guī)的原油加熱爐相比，減少了燃料的消耗，沒有廢氣排放；非金屬換熱器與金屬換熱器 組合的相變高效換熱裝置，解決了油田采出水熱能應用中的防腐防垢和傳熱溫差大的問 題，提高了熱泵的COP。
四
附圖l是本發(fā)明的流程示意圖。
五具體實施例方式
結合附圖l，對本發(fā)明作進一步的描述，包括以下步驟將油田采出水由污水罐(一
般出罐表壓為0.06MPa)，送入采出水沸騰換熱器1的管程，油田采出水放熱降溫后進入 采出水外排泵站管線采出水沸騰換熱器1的殼程中充滿低沸點工質，吸熱汽化后進入 熱泵工質蒸發(fā)器2的殼程，放出熱量凝結成液體后流回采出水沸騰換熱器1的殼程熱
泵工質蒸發(fā)器2管內是熱泵工質，吸熱汽化后變?yōu)檎羝?，用管道將蒸汽送至壓縮機3增 壓升溫后；經管道送至工質冷凝器4殼程放熱凝結成為液體，經管道至節(jié)流閥5降壓后
送入熱泵工質蒸發(fā)器2管程吸熱汽化工質冷凝器4管程走需要加熱的原油或供暖循環(huán) 水，吸收熱泵工質冷凝器所放出的熱量，達到生產工藝所需溫度后離開工質冷凝器4外 輸。
鑒于此，本發(fā)明的先進性在于1、采用髙溫熱泵(清華大學研制的HTR01"和"HTR02" 的工質、上海交通大學研制的混合工質R22 / R14化、天津大學研制的R22/R142b/R21和 R290 / R600a / R123等混合工質)使冷凝器凝結溫度達到80^110"以滿足原油脫水和原 油外輸或供暖的工藝要求；2、采用石墨或塑料材質的采出水沸騰換熱器，以達到少結垢甚至 不結垢的效果；3、采用采出水沸騰換熱器和熱泵蒸發(fā)器組成的工質相變髙效傳熱裝置，使熱 泵蒸發(fā)器的溫度達40~50TC; 4、采出水沸騰換熱器和熱泵蒸發(fā)器組成的工質相變傳熱裝 置不需要水泵，靠工質汽、液密度差循環(huán)運行；5、原油直接進入特制的熱泵冷凝器，以減少 中間設備和傳熱溫差；6、原油直接進入熱泵冷凝器，省去了冷凝器與油——髙溫清水換熱器 流程需要的水泵。使原油加熱熱泵系統(tǒng)設備大大簡化，運行功率和費用降低。
權利要求
1、一種油田采出水熱泵工藝，其特征是包括以下步驟將油田采出水由污水罐，送入采出水沸騰換熱器(1)的管程，油田采出水放熱降溫后進入采出水外排泵站管線采出水沸騰換熱器(1)的殼程中充滿低沸點工質，吸熱汽化后進入熱泵工質蒸發(fā)器(2)的殼程，放出熱量凝結成液體后流回采出水沸騰換熱器(1)的殼程熱泵工質蒸發(fā)器(2)管內是熱泵工質，吸熱汽化后變?yōu)檎羝?，用管道將蒸汽送至壓縮機(3)增壓升溫后；經管道送至工質冷凝器(4)殼程放熱凝結成為液體，經管道至節(jié)流閥(5)降壓后送入熱泵工質蒸發(fā)器(2)管程吸熱汽化；工質冷凝器(4)管程走需要加熱的原油或供暖循環(huán)水，吸收熱泵工質冷凝器所放出的熱量，達到生產工藝所需溫度后離開工質冷凝器(4)外輸。
2、 根據(jù)權利要求l所述的油田采出水熱泵工藝，其特征是所述的采出水沸騰換熱 器(1)采用石墨管或塑料管作為基本換熱部件，與熱泵工質蒸發(fā)器(2)組成了一個與 熱管相同機理的相變高效換熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油田采出水熱泵用于加熱外輸原油、原油脫水、供暖的油田采出水熱泵工藝。其技術方案是將油田采出水由污水罐，送入采出水沸騰換熱器的管程，油田采出水放熱降溫后進入采出水外排泵站管線，吸熱汽化后進入熱泵工質蒸發(fā)器的殼程，放出熱量凝結成液體后流回采出水沸騰換熱器的殼程，將蒸汽送至壓縮機增壓升溫后；經管道送至工質冷凝器殼程放熱凝結成為液體，至節(jié)流閥降壓后送入熱泵工質蒸發(fā)器管程；工質冷凝器管程走需要加熱的原油或供暖循環(huán)水，吸收熱泵工質冷凝器所放出的熱量，達到所需溫度后外輸。有益效果是減少了燃料的消耗，沒有廢氣排放；解決了油田采出水熱能應用中的防腐防垢和傳熱溫差大的問題，提高了熱泵的COP。
文檔編號E21B36/00GK101344348SQ20081013928
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月26日
發(fā)明者周立超, 廉慶存, 張洪山, 王培軍, 然 甄 申請人:王培軍;周立超