油田集输系统利用地热伴热技术研究

摘要

本文主要针对华北油田丰富的地热资源，将废弃油井改造成地热井，利用地热水代替部分燃油，节能降耗。首先调查华北油田地热利用现状和可用资源量，对地热利用进行可行性研究。建立了地热井内地热水流动模型，求出地热水出口温度和井筒散热损失。同时建立地热水输送管线流动模型，计算保温管线对散热的影响，选择合适的保温材料及厚度，求出地热水到达联合站的温度。然后本着节约能源、保护环境的原则，对地热资源利用进行总体规划，按照油田需求进行合理分配。 根据地热水的水质条件，采用地热间接利用，设计了两级换热系统。选择合适的换热设备，尽可能地提高换热效率和使用寿命。同时利用吸收式热泵提高地热水利用温差，加热部分热水用于供暖。根据油田集输流程的结构及工艺特点，对换热后热水提出四级利用方案，尽量提高热水利用效率。其中对原油外输加热、脱水加热、储油罐保温和输油管线伴热进行了重点分析，选择合适的换热设备，对热水进行梯级利用。 在管道伴热计算时，建立原油管道伴热系统能量平衡分析模型。对管道伴热系统进行数值模拟，分析对比不同伴热方式下的伴热效果。同时，根据原油集输工艺伴热方式、管网形态和管线根数，采用流体力学、工程热力学等理论，研究建立伴热系统水力和热力分析计算方法。确定伴热水的温度、流量等参数，计算输油管道和伴热管线的热力损失、水头损失、集输系统效率以及系统的热能利用率等，并画出了地热利用系统的能流图，采用三环节法分析系统效率。最后对改造前后系统经济效益进行分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1地热资源概述

1.2课题研究背景和意义

1.3研究现状及存在的问题

1.3.1国内外研究现状

1.3.2油田地热利用现状

1.3.3存在的主要问题

1.4本文研究的主要目的和内容

第二章 地热水加热原油可行性研究

2.1油田集输系统工艺用能现状

2.1.1留北油田地面工艺现状

2.1.2能耗状况分析

2.2华北油田地热资源现状

2.2.1地热资源利用现状

2.2.2地热可供资源量的计算

2.3地热水输送优化计算

第三章 留北油田地热利用技术

3.1油田集输系统热耗分析

3.2利用地热替代燃油方案设计

3.2.1利用原则及地热水水量计算

3.2.2工艺方案设计

3.3地热水换热设计

3.3.1留北油田地热水水质分析

3.3.2换热器选择

3.3.3板式换热器设计

3.3.4原油加热系统设计

3.4储油罐保温设计

3.4.1储油罐热力计算

3.4.2储油罐保温计算

3.5热泵辅助系统

3.5.1热泵工作原理

3.5.2留-联热泵参数计算

3.5.3余热水对热泵性能的影响

第四章 管道伴热模拟计算

4.1管道伴热计算模型

4.2双管顺流伴热

4.3双管逆流伴热

4.4三管顺流伴热

4.5三种伴热方式比较

4.6留北油田管道伴热

4.6.1单井集油管线参数计算

4.6.2污垢对伴热的影响

4.6.3含气率对伴热的影响

第五章 能流分析及经济评价

5.1系统技术性能

5.2能流分析

5.3经济评价

结论

参考文献

附录

致谢