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太陽能在油氣田地面工程中的應(yīng)用

文檔作者：侯磊1，張欣1，周偉2 文檔來源： 1．中國(guó)石油大學(xué)(北京) 2．中國(guó)石油西部管道公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月08日
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應(yīng)用能源技術(shù)2011年第1期(總第157期)
太陽能在油氣田地面工程中的應(yīng)用
侯磊1，張欣1，周偉2
(1．中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京102249；2．中國(guó)石油西部管道公司，新疆烏魯木齊830012)
摘要：介紹了太陽能在國(guó)內(nèi)外油氣田地面工程領(lǐng)域的利用情況，包括用太陽能加熱原油、
光熱效應(yīng)用于邊緣井站儲(chǔ)油罐維溫、太陽能照明以及太陽能用于計(jì)量間采暖，闡述每種應(yīng)用系
統(tǒng)的組成、原理和特點(diǎn)。分析了太陽能在油氣田地面工程中應(yīng)用中存在的問題，提出具體的解
決措施。
關(guān)鍵詞：太陽能；油氣田；加熱原油；照明；采暖
中圖分類號(hào)：$214 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1009—3230(2011)Ol一0040—04
Application of Solar Energy in Oil—Gas field Surface Engineering
HOU Leil，ZHANG Xinl，ZHOU Wei2
(1．China University of Petroleum，Beijing 102249，China；
2．Petrochina West Pipeline Company，Urumqi 830012，China)
Abstract：The Application status of solar energy in oil and
gas field surface engineering home and
abroad is presented．It includes heating crude oil in pipeline and temperature maintaining of tanks in
marginal well station，illuminating and heating for metering house．The composition，operation
principle，characteristics of the solar energy utilization systems ale narrated．The existing problems for
solar energy application are proposed．The corresponding solution measures are suggested．
Key words：Solar energy；Oil and gas field；Crude oil heating；Illumination；Heating．
O 前言
隨著我國(guó)油氣田的持續(xù)開發(fā)建設(shè)，能源節(jié)約
和環(huán)境污染顯得越來越重要。如何在有限的資源
和嚴(yán)格的環(huán)保要求的雙重制約下，實(shí)現(xiàn)油氣田地
面工程的能源節(jié)約已經(jīng)成為重要的研究課題。越
來越多的國(guó)家深刻意識(shí)到發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要性
以及開發(fā)可再生資源的戰(zhàn)略價(jià)值。在可再生資源
中，太陽能以其儲(chǔ)量大、時(shí)間長(zhǎng)久、開發(fā)利用清潔
性、存在普遍性和逐步顯露的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，被各
個(gè)國(guó)家視為解決常規(guī)能源危機(jī)以及環(huán)境污染等問
題的有效方法。將太陽能應(yīng)用到油氣田地面工
程，不僅能節(jié)約大量能源，而且還能改善環(huán)境，符
合低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。文中主要介紹太陽能在
收稿日期：2010—10一ll 修訂日期：2010—12一15
作者簡(jiǎn)介：侯磊f1966一)，男，副教授，博士，從事油氣儲(chǔ)運(yùn)
【程教學(xué)科研工作。
國(guó)內(nèi)外油氣田地面工程中利用情況，分析太陽能
在油氣田地面工程應(yīng)用中存在的問題，并提出相
應(yīng)的改進(jìn)措施。
1 太陽能在油氣田地面工程中的應(yīng)
用狀況
1．1太陽能在國(guó)外油氣田地面工程中的應(yīng)用
國(guó)外有較多的將太陽能在原油和燃油輸送加
熱中應(yīng)用的實(shí)例n-2]。1984年，澳大利亞太陽能
公司成功完成了稠油管道試驗(yàn)，在太陽能充足的
條件下，原油溫度可提高40。c，夜間也可以提高
lo℃；委內(nèi)瑞拉一條長(zhǎng)32kin的稠油管道采用太
陽能熱二極管技術(shù)后，輸油溫度從28℃增加至
60℃，輸送能力提高17％L31；在科威特、印度尼西
亞、馬來西亞等國(guó)家和地區(qū)也建有太陽能加熱示
范管道。土耳其Mohamad開發(fā)了一種集儲(chǔ)存箱
和集熱轉(zhuǎn)換裝置于一體的太陽能熱二極管中低溫
萬方數(shù)據(jù)
2011年第1期(總第157期) 應(yīng)用能源技術(shù)41
集熱裝置，采用一塑料片抑制夜間儲(chǔ)存箱的對(duì)流
散熱損失，對(duì)于燃料預(yù)熱具有較好的效果；澳大利
亞太陽能系統(tǒng)公司開發(fā)的Helitherm系統(tǒng)Ho，是利
用太陽能對(duì)管線伴熱，其核心是熱二極管，熱二極
管包括透明保溫材料、不透明保溫材料和光譜選
擇層，這三部分共同作用，產(chǎn)生二極管的效應(yīng)，吸
收陽光并保持熱量，該系統(tǒng)已取得了專利，在管線
上安裝Helitherm系統(tǒng)可以提高管道輸量，將油溫
保持在環(huán)境溫度以上50℃，降低泵送系統(tǒng)操作壓
力。
1．2太陽能在國(guó)內(nèi)油氣田地面工程中的應(yīng)用
1．2．1太陽能加熱原油系統(tǒng)
太陽能加原油熱系統(tǒng)主要由集熱、蓄熱、供熱
子系統(tǒng)和輔助熱源等4部分組成”J，如圖l所示。
集熱系統(tǒng)由真空管太陽能集熱器和循環(huán)管道組
成，在集熱和供熱子系統(tǒng)之間增設(shè)了蓄熱系統(tǒng)，以
解決太陽能的供給與需求在數(shù)量和時(shí)間上不能很
好地匹配和協(xié)調(diào)的問題。當(dāng)太陽輻射能過多時(shí)，
蓄水箱吸收太陽能，將熱能儲(chǔ)存起來，需要熱能
時(shí)，蓄熱單元對(duì)管陣中的導(dǎo)熱介質(zhì)加熱；當(dāng)太陽能
不充分時(shí)，需依靠加熱爐輔助加熱來維持系統(tǒng)的
正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
油溫
環(huán)境溫度
環(huán)境光照
蓄熱箱溫
圖1 太陽能加熱原油系統(tǒng)構(gòu)成
采用間接加熱，整個(gè)加熱系統(tǒng)與常規(guī)原油加
熱系統(tǒng)可以聯(lián)合運(yùn)行，也可以獨(dú)立運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)
有大小兩個(gè)蓄水箱，這樣可以將多余的熱量蓄存
起來，保證在太陽能輻射不足的時(shí)候，有充分的熱
量加熱原油。另外也可以減少系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間。
采用熱管式真空管太陽能集熱器，這種集熱器具
有防凍抗凍能力強(qiáng)、系統(tǒng)承壓好、熱效率高、啟動(dòng)
快、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)、安全經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)K一¨。
2005年，原油集輸太陽能加熱節(jié)能系統(tǒng)在中
國(guó)石油遼河油田興隆臺(tái)采油廠56站試運(yùn)行一次
成功哺】，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉天然氣加熱，在單純太陽
能加熱的情況下，經(jīng)過換熱器的原油最高溫度達(dá)
到85℃，之后系統(tǒng)啟動(dòng)天然氣加熱，由雙系統(tǒng)共
同工作。該系統(tǒng)自正式投入生產(chǎn)運(yùn)行至今，經(jīng)歷
了各種天氣變化的考驗(yàn)，即使在低溫的天氣(一
22℃)時(shí)，系統(tǒng)也能安全穩(wěn)定地運(yùn)行，平均日節(jié)約
天然氣240mM引。
1．2．2光熱效應(yīng)在邊緣井站儲(chǔ)油罐維溫中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的邊緣井站耗能都是以電為主，其中大
部分電能用來加熱儲(chǔ)油罐。這種工藝生產(chǎn)方式不
僅耗電量很大，費(fèi)用高，而且用于加熱的電加熱棒
易損壞，危險(xiǎn)性高。利用太陽能效應(yīng)對(duì)邊緣井站
的儲(chǔ)油罐加熱系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。
單井儲(chǔ)油罐太陽能加熱裝置主要由太陽能集
熱器、高效儲(chǔ)能換熱器、控制器及熱水罐四大部分
組成。其中太陽能集熱和高效儲(chǔ)能換熱器為一體
化設(shè)計(jì)，控制器依據(jù)儲(chǔ)液罐內(nèi)溫度確定是否需要
補(bǔ)充加溫，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。裝置結(jié)
構(gòu)圖如圖2所示。此系統(tǒng)以太陽能為主要能源，
當(dāng)光照充足時(shí)，能夠利用太陽能持續(xù)加熱。只在
特殊氣候條件下需要使用電輔助加熱。集熱器以
閉路循環(huán)形式使加熱盤管內(nèi)載熱工質(zhì)循環(huán)，通過
熱交換系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐原油加溫。
圖2單井儲(chǔ)油罐太陽能加熱系統(tǒng)工作流程
2008年，河南油田首次使用太陽能裝置給油罐
加熱㈤1，在確保安全生產(chǎn)的情況下，滿足任何時(shí)間裝
運(yùn)原油所需的45℃左右的溫度。該裝置采用電腦
控制，智能化自動(dòng)運(yùn)行，操作簡(jiǎn)單，具有安全、節(jié)能、
萬方數(shù)據(jù)
42 應(yīng)用能源技術(shù)2011年第l期(總第157期)
高效的優(yōu)點(diǎn)。大港油田采油三廠棗大站卸油臺(tái)兩具
油罐罐共安裝8臺(tái)電加熱棒加熱運(yùn)行，年耗電量約
80萬kW·h，日耗電量達(dá)2 200 kW·h，2009年實(shí)施
集群太陽能加溫裝置結(jié)合輔助電加熱的改造阻¨。
以太陽能為主要能源，陰雨天氣配合電輔助加熱，
通過加熱盤管間接加熱儲(chǔ)油罐內(nèi)液體，替代了原
有電加熱棒加熱的方法，從而在根本上杜絕了漏
電、液位低仍在加熱等事故造成的危害和隱患，真
正實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。據(jù)電表計(jì)量統(tǒng)計(jì)，同期對(duì)比
13均節(jié)電1 400 kW·h。
1．2．3太陽能照明
太陽能照明系統(tǒng)由太陽能電池組件、光源、控
制器、蓄電池組等部分構(gòu)成，總體分為太陽能發(fā)
電、儲(chǔ)能和照明三部分。當(dāng)陽光充足時(shí)，電池方陣
發(fā)電并對(duì)蓄電池充電，蓄電池儲(chǔ)存的電力經(jīng)逆變
器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，為照明系統(tǒng)供電；當(dāng)連續(xù)陰雨天
時(shí)，導(dǎo)致太陽能供電不足，需要利用市電對(duì)照明系
統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充【12—31。
太陽能照明在油氣田地面工程中已經(jīng)得到了
廣泛的應(yīng)用。新疆油田在克拉瑪依六九區(qū)17號(hào)
站供熱站首次試驗(yàn)和應(yīng)用太陽能照明系統(tǒng)。該系
統(tǒng)采用固定式3．4 kW太陽能離網(wǎng)發(fā)電，包括5個(gè)
680 Wp方陣、l臺(tái)5kW太陽能離網(wǎng)控制逆變一體
機(jī)，輸出220 V單相交流電。發(fā)電單元可以直接
為蓄電池充電，蓄電池儲(chǔ)能為照明裝置供電，負(fù)載
用電可以在太陽能用電和市電間切換。節(jié)能測(cè)試
結(jié)果表明，應(yīng)用太陽能照明系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了供熱
站夜間照明，而且用電負(fù)荷降為原來的1／10。
1．2．4太陽能在計(jì)量間采暖中的應(yīng)用
為了在油氣集輸系統(tǒng)中降低能耗，對(duì)油井采
取不加熱集油。雖然為油田生產(chǎn)節(jié)約了大量的熱
能，但同時(shí)由于不需要熱水伴熱，也影響了計(jì)量間
的冬季供暖。在沒有供熱來源和水源的條件下，
可引入太陽能對(duì)計(jì)量間進(jìn)行采暖。太陽能采暖系
統(tǒng)由兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路構(gòu)成，分別是集熱回路
和散熱回路。集熱回路是由集熱器和儲(chǔ)水箱構(gòu)成
的，它是由溫度控制柜控制的兩個(gè)溫控回路實(shí)現(xiàn)
的。散熱回路是由儲(chǔ)水箱和散熱設(shè)備組成。這兩
個(gè)回路在儲(chǔ)水箱水溫達(dá)到一定溫度后開始同時(shí)進(jìn)
行循環(huán)工作¨引。
工作流程圖如圖3所示，太陽能采暖系統(tǒng)由
兩個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路構(gòu)成，分別是集熱回路和散
熱回路。集熱回路是由集熱器和儲(chǔ)水箱構(gòu)成的，
它是由溫度控制柜控制的兩個(gè)溫控回路實(shí)現(xiàn)的。
L、疋是兩個(gè)溫度傳感器測(cè)得的溫度，E是集熱
器內(nèi)熱媒的溫度，疋是水箱內(nèi)的溫度。散熱回路
是由儲(chǔ)水箱和散熱設(shè)備組成。這兩個(gè)回路是在儲(chǔ)
水箱的水溫達(dá)到一定溫度后開始同時(shí)進(jìn)行循環(huán)工
作的。啟動(dòng)儲(chǔ)水箱旁的循環(huán)泵，將水箱內(nèi)的水打
人集熱器，水溫逐漸升高。當(dāng)E大于60℃時(shí)打
開電磁閥S。，數(shù)秒后啟動(dòng)循環(huán)泵，將儲(chǔ)水箱內(nèi)冷
水頂入集熱器，這樣通過不斷抽冷水又不斷頂出
熱水回到水箱的循環(huán)，集熱器不斷將太陽曬熱的
水送人儲(chǔ)水箱，當(dāng)正=疋時(shí)關(guān)閉電磁閥S，和熱
水泵，此時(shí)儲(chǔ)水箱水溫可以提供散熱回路所需散
熱量，室內(nèi)采暖系統(tǒng)的循環(huán)泵在智能溫度控制下
開始帶動(dòng)室內(nèi)散熱器和管道循環(huán)，進(jìn)行輻射散熱。
隨著熱量的散失，當(dāng)死>45℃且瓦一疋>20℃
時(shí)，啟動(dòng)電磁閥S。和熱水泵，開始新一輪加熱
循環(huán)。
S：電磁閥
圈3太陽能集熱系統(tǒng)原理流程圖
2 問題與建議
(1)太陽輻射強(qiáng)度因受地區(qū)、氣候、季節(jié)和晝
夜變化等因素影響，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，時(shí)有時(shí)無，具有不
穩(wěn)定性和間歇性。風(fēng)能和太陽能資源都具有不穩(wěn)
定性和間歇性，二者可以形成天然互補(bǔ)性，利用風(fēng)
萬方數(shù)據(jù)
2011年第1期(總第157期) 應(yīng)用能源技術(shù)43
能發(fā)電，將電能應(yīng)用于電加熱系統(tǒng)；利用太陽能產(chǎn)
生的熱量對(duì)原油進(jìn)行加熱，可保證原油加熱系統(tǒng)
的持續(xù)穩(wěn)定工作。
(2)太陽能能流密度較低，日照較好的時(shí)候，
地面上每l m2面積所接受的能量只有1 kW左
右。往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用
要求，從而使裝置占地面積大。將太陽能技術(shù)與
熱泵技術(shù)結(jié)合起來，發(fā)展太陽能型熱泵，將太陽能
作為蒸發(fā)器的熱源，可同時(shí)提高太陽能集熱器效
率和熱泵系統(tǒng)性能。
(3)由于太陽能供熱技術(shù)受外界條件影響比
較嚴(yán)重而導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，可以采用較好的蓄熱
材料和結(jié)構(gòu)，使得太陽能加熱系統(tǒng)在輻射充足時(shí)，
蓄熱結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存足夠多的熱量，供夜晚和陰雨天等
情況下使用。
(4)研發(fā)新型集熱器，在滿足供熱需求的情
況下，盡量縮小集熱器面積，將太陽能加熱技術(shù)應(yīng)
用于更廣泛的場(chǎng)合，如大型儲(chǔ)罐內(nèi)原油加熱。
(5)對(duì)太陽能加熱設(shè)備，開發(fā)適用的防垢阻
垢技術(shù)以改善加熱效果。
(6)對(duì)于太陽能照明系統(tǒng)應(yīng)該提高配置，合
理匹配各組成部分，而不是單純地加大蓄電池
容量。
參考文獻(xiàn)
[1]Badran A A．Utilization of solar energy for heating fuel
oil[J]．Energy Conversion and Management，1998，
39(1—2)：105—111．
[2]Badran A A，Jubran B A．Fuel oil heating by B trickle
solar collator[J]．Energy Conversion and Management，
2001，42(14)：1637—1645．
[3] 紀(jì)海玲．太陽能利用現(xiàn)狀及其在油田開發(fā)中的應(yīng)
用前景[J]．特種油氣藏，2002，9(5)：97—98．
[4] 高光軍．重質(zhì)原油管線的太陽能加熱系統(tǒng)[J]．國(guó)
外油田工程。1999，10：41—43．
[5] 賈志偉，楊啟明．太陽能原油輸送系統(tǒng)節(jié)能探討
[J]．油氣田地面工程，2009，28(3)：5—8．
【6] 朱明，王學(xué)生，戚學(xué)貴，等．太陽能加熱輸送原油
系統(tǒng)集熱器的選擇[J]．能源技術(shù)，2006，27(1)：
10一12．
[7] 楊小鳳，吳祥生，劉安田．幾種太陽能集熱器的性
能計(jì)算和比較[J]．重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，
(5)：98一101．
[8]http：／／ww．h伊硪．00m．cn／Pagea／Main／info—detail．
aspx?colID=39&amp;amp;infoID=50．
[9] 范玉平．太陽能節(jié)能技術(shù)在油田的應(yīng)用[J]，石油
天然氣學(xué)報(bào)，2005。27(3)：568-569．
[10] 單朝玉，胡強(qiáng)．稠油加熱用上太陽能[J]．中國(guó)石
油石化，2008，13：79．
[11]http：／／”aw．oflchina．∞田／cI砌彬gp∥c腫dc—丑．jsp?
bsm=04A802841．00012288．F521&amp;amp;db=enodcsykj．
[12] 阮林華，張建江，吳永忠．太陽能照明在油田的
應(yīng)用[J]．節(jié)能與環(huán)保，2009，6：50．
[13] 昊國(guó)楚．太陽能照明系統(tǒng)應(yīng)用分析[J]．能源與環(huán)
境，20lO，3：47—48．
[14] 劉立君，李玉雯，劉曉燕，等．太陽能在油田計(jì)量
間采暖中的應(yīng)用研究[J]．節(jié)能技術(shù)，2007，25
(6)：522—524．
[15] 李芝茹，董希斌，趙小強(qiáng)．可升降太陽能滅蟲裝置的設(shè)
計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．森林工程，2010，260)：37—40．
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