采用BOO管理模式推进油田污水余热利用

朱益飞 张纯龙 张井龙

（1.胜利油田孤东采油厂；2.大庆油田有限责任公司天然气分公司；3.大庆油田有限责任公司第一采油厂）

采用BOO管理模式推进油田污水余热利用

朱益飞1张纯龙2张井龙3

（1.胜利油田孤东采油厂；2.大庆油田有限责任公司天然气分公司；3.大庆油田有限责任公司第一采油厂）

针对油田大量污水余热没有充分利用就进行回注或外排，造成了余热资源的浪费，以及油田企业在节能减排方面存在的资金和技术不足的难题，提出采用BOO管理模式，即由技术服务商负责投资建设运营，油田购买热量，实现油田污水余热开发利用的解决办法，介绍了污水余热利用项目开发上实施BOO管理模式、热泵型原油加热工作原理以及项目应用情况。实践证明，该管理模式具有创新性、可操作性和实效性，对推进油田污水余热利用具有良好的推广应用价值。

BOO管理模式；油田；污水；余热利用；节能减排

引言

油田企业面对当前低油价以及节能减排的新形势和新任务，积极开展节能管理创新，实施企业节能技术改造，解决了油田企业在节能减排方面存在的资金和技术不足的难题，降低企业自身投资风险，加快节能产业发展，已成为各油田开发企业探索的一项重要研究课题[1]。而目前胜利油田有大量的40～70℃污水余热没有充分利用就进行回注或外排，造成了余热资源的浪费。同时在采出液处理过程中，又需要大量的热能以满足原油生产需要。为此，胜利油田对污水热利用项目进行评价优化，按效益优化排序，项目采用BOO模式，即由技术服务商负责投资建设运营，油田购买热量，分批实施10余个污水余热利用项目，收到了良好的节能技术改造应用效果，为油田污水余热的综合利用提供了一个新思路。

2013年以来，胜利油田积极践行中国石化集团公司“绿色低碳”战略，在油田污水余热资源开发利用上确定了“一年高点起步，两年见成效，三年上规模，四年成产业，五年创品牌”的发展思路，不断加强污水余热利用技术研究，初步形成了适用于油田污水水质的热泵、换热及工艺流程优化配套技术[2]。在项目开发上实施了BOO模式，“花钱买服务”降低了投资、运营风险，实现了经济、社会效益双丰收。

1 BOO管理模式

BOO管理模式是为某一基础设施项目的建设、拥有（所有）、经营。在这一模式中项目公司实际上成为建设、经营某个特定基础设施而不转让项目设施财产权的纯粹的私人公司。其在项目财产所有权上与一般私人公司相同，但在经营权取得、经营方式上与BOT模式有相似之处，即项目主办人是在获得政府特许授权、在事先约定经营方式的基础上，从事基础设施项目投资建设和经营的。例如，近年活跃于香港资本市场的沪杭甬高速公路公司和沪宁高速公路公司对其名下道路设施就采用了类似BOO的投资经营方式。

2 热泵型原油加热工作原理

热泵型原油加热系统工艺流程如图1所示，系统由两级换热组成，一级换热为污水直接对原油换热；二级为热泵机组通过污水换热器将污水作为热源产生高温水（软化水）给原油加热，从而将原油加热到所需温度。其中污水来源于油田联合站一次罐排放的70℃左右的高温污水，原油来源于加热炉入口进油管线，与加热炉并联，系统污水排放至污水站，原油加温后送至分离器。

图1 热泵型原油加热系统工艺流程

3 项目应用情况

3.1 纯梁采油厂首站污水余热代油项目

1）应用情况。该项目于2015年12月建成投产，已连续稳定运行6个月。纯梁采油厂首站主要担负着纯东等8个区块的原油处理和污水处理任务。站内总用热负荷5562 kW，设有锅炉3台、加热炉6台，年消耗原油2350 t，天然气85.75×104m3。站内每天污水处理量1.9×104m3，温度52～56℃，余热资源丰富。

该项目采用BOO模式建设，为确保项目安全、稳定、高效运行，污水余热资源开发项目部和纯梁采油厂对技术方案及关键设备进行了严格审核，最终确定采用“单、双效吸收式热泵+能量回收系统”技术，提取污水余热替代站内原有锅炉和加热炉。针对用热温度不同，设计了单效高温热泵和双效中温热泵2套机组，实现了能量梯级利用，开创了双效吸收式热泵在油田污水余热利用中的应用先例；针对油田污水对设备腐蚀、结垢、堵塞问题，设计配备了换热器自动清洗装置。同时，通过换热器定距柱的优化进一步提高了换热效率。

2）实施效果。项目实施后，该站内原油加热、冬季采暖全部由污水余热系统提供，原加热炉和锅炉全部停运，年替代原油2350 t，节约标煤3396 t，实现年减排二氧化碳8591 t，节约用工9人，创效392万元，实现了节能、减排、减人、增效。

3.2 石油开发中心超稠油处理站污水余热代油项目

1）应用情况。该项目于2016年4月建成投产，已连续稳定运行2个月。石油开发中心超稠油处理站担负着超稠油集中处理和污水处理任务，每天处理污水600～800 m3，年处理液量58.4×104m3，余热资源丰富。采用2台1750 kW相变加热炉给稀油升温和混合液加热，年消耗原油1500 t。

该项目采用BOO模式建设，为确保项目安全、稳定、高效运行，污水余热资源开发项目部和石油开发中心专门组织开展了项目经济效益预评价，科学规范指导项目经济运行，确保了项目运营质量和效益。同时，积极寻求污水余热节能减排和降本增效潜力点，针对超稠油处理站特殊生产工艺特点，采用“吸收式热泵+高效换热”技术，提取污水余热，变废为宝替代站内原油加热炉。

2）实施效果。该项目工程顺利投运后，站内原稀油加热炉停运，可实现年替代原油500 t，节约标煤710 t，实现年减排二氧化碳1500 t，成本节约率为40%。另外，该稠油站污水提取余热后温度降低到60℃左右，缓解了高温污水对污水处理和注水系统管网设备的腐蚀问题，降低了系统阻力和管输压力，同时减少了系统能耗和维修维护费用。

3.3 东辛采油厂永一联合站污水余热代气供热项目

1）应用情况。该项目于2015年12月建成投产，已连续稳定运行6个月。东辛采油厂永一联合站担负着永安、新立、盐家3个油田的原油处理和污水处理任务，站内设有4台燃气加热炉和1台锅炉，主要为来油、原油外输加热和站内设施采暖，年耗天然气352×104m3，站内污水处理量1.45× 104m3/d，温度40～45℃。

该项目为2015年胜利油田污水余热利用示范项目。采用BOO模式建设，利用“换热+热泵”技术，提取污水余热替代燃气加热炉和锅炉。该项目由油田污水余热项目部组织实施，东辛采油厂推进项目实施。

2）实施效果。该项目投入运行后，站内原油加热、采暖将全部由污水余热系统提供，原加热炉和锅炉全部停运。每年可替代天然气352×104m3，节约标煤1923 t，实现年减排二氧化碳4865 t，减少岗位用工7人，创效460余万元。

3.4 现河采油厂郝现联合站污水余热代气供热项目

1）应用情况。该项目于2015年10月建成投产，已连续稳定运行8个月。现河采油厂郝现联合站日输油1400 t，每天需要燃烧4300 m3天然气给原油加热。即便如此，输油温度仍不够高。郝现联合站最理想的原油稳定温度是105℃，既能保证原油稳定系统轻烃拔出率，又能确保外输温度，实现效益最大化。单纯通过天然气加热，加热炉温度过低，原油温度仅能提升至90℃左右，脱水效果也不理想。

该项目采用BOO模式建设，利用“换热+热泵”技术，提取污水余热替代燃气加热炉和锅炉。

2）实施效果。该项目运行后，站内原油加热、采暖将全部由污水余热系统提供，原加热炉和锅炉全部停运。污水余热的这一利用，不但使得天然气使用量大幅度降低，又将90℃的原油温度提升至105℃左右。无论冬夏，这样的温度既能保证轻烃产量，又能保障原油的储运安全。经过计算，这一改造使得该站日节约燃气780 m3。温度的提高使得该站日增轻烃产量达10 t，经济效益显著。更大的效益是环保的效益，温度提高使得原油破乳效果提升，并且该站的污水指标明显向好，水中含油下降到1.2 mg/L，远远低于油田对该站要求的5 mg/L的标准。据计算，该站每年可节约燃气138×104m3，可实现效益290万元左右。

3.5 鲁胜集输总站污水余热代气供热项目

1）应用情况。该项目于2013年11月建成投产[3]，已连续稳定运行30多个月。鲁胜集输总站的日污水量有6300 t，其中有1000 t是80℃的污水，5300 t是45℃的污水。每日需要燃烧6000 m3的天然气和外购150 t的蒸汽，花费高额成本来为工艺流程中的管输来液、卸车油、外输原油等环节进行加热。

该项目采用BOO模式建设，利用“换热+热泵”技术，提取污水余热替代燃气加热炉和锅炉。该项目采用引进了1台热泵机组和3台高温换热器、6台低温换热器，替代了传统的燃气加热炉和部分热蒸汽用量。1000 t的高温污水利用换热器直接与原油进行换热，为管输来液、卸车油和外输原油提供热量。4660 t的低温污水通过高温热泵回收热量，然后将回收的热量为原油加热。

2）实施效果。该项目运行后，光是蒸汽一天至少节约80 t，如果按照市场价每吨228元计算，一年节省成本700万元，节约天然气219×104m3，减少岗位用工7人，每年至少节约1000万元。同时，每年可减少二氧化碳排放1.16×104t，减少了环境污染，减轻了工人的劳动强度。

3.6 景苑西区污水余热冬季供暖项目

1）应用情况。该项目于2014年11月建成投产，已连续稳定2个采暖季节。该项目为胜利油田首例利用采油污水余热来进行民用供暖的示范项目。景苑西区为油田2013年新建住宅小区，采暖面积约35×104m2，供暖用户1900余户。目前，热电联供系统热源供暖能力不足，冬季供暖期仍需投运燃油锅炉，年消耗原油约3000 t，燃油成本1264万元，供暖成本高，环保压力大。与此同时，胜利采油厂坨四污水处理站有着丰富的污水余热资源，该站日处理污水量3.3×104m3，污水温度达到43～47℃，污水余热能够满足景苑西区供暖负荷。

该项目主要内容为铺设坨四矿联合站至景苑西区增压泵站的热力管线，管线工程总长度2000 m，在地下5 m处实施管线穿越。为了充分利用采油污水余热资源，变废为宝，达到降低供热成本、节能降耗的目的，该项目采用BOO模式建设，利用热泵换热技术，提取污水余热替代燃油锅炉。

2）实施效果。该项目的成功试运投产，为胜利油田首个利用污水余热实现民用供暖的项目。与传统燃油锅炉和燃煤锅炉供暖方式相比，污水余热供暖节能、低碳、可再生、低成本的优势突出，可实现年节约标煤3653 t，减排二氧化碳9243 t。

4 结束语

提高能源利用效率，开展节能减排，建设资源节约型、环境友好型社会是我们国家的一项长期基本国策。油田具有丰富的污水余热资源和资源开发应用潜力，污水余热的开发利用对于油田节能减排、降本减费增效将发挥重要作用。实践证明，采用BOO管理模式实现污水余热开发利用具有企业节能管理创新性、可操作性和实效性，油田高温污水通过两级换热的利用方式在技术上是可行的，经济效益和社会效益是可观的，对推进油田污水余热利用具有良好的推广应用价值。

[1]黄丽卓.推进油田企业合同能源管理的几点思考[J].石油石化节能，2015，（5）：33-35.

[2]朱益飞.胜利油田热泵技术应用现状及对策应用[J].电力需求侧管理，2012，14（1）：31-33.

[3]朱益飞.胜利油田实施绿色低碳战略[J].石油石化节能，2015，（2）：34-35.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.03.004

2016-06-30

（编辑 杜丽华）

朱益飞，高级工程师，1989年毕业于华东石油学院（生产过程自动化专业），从事油田计量与节能新技术新工艺的研究开发与推广应用工作，E-mail：zhuyifei112.slyt@sinopec.com，地址：山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中心，257237。