在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)加快推進(jìn)油氣勘探開(kāi)發(fā)與新能源融合發(fā)展,以油氣產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ), 加強(qiáng)新能源、新材料與新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)利用,構(gòu)建油氣上游領(lǐng)域與新能源新產(chǎn)業(yè)融合、多能互補(bǔ)的發(fā)展新格局。地?zé)崮?/a>是新能源的重要組成部分,具有儲(chǔ)量豐富、 分布廣泛、季節(jié)和氣候影響度低、穩(wěn)定可靠的突出特點(diǎn),在供熱、發(fā)電和綜合應(yīng)用等方面擁有巨大潛力。 長(zhǎng)慶油田共有近3 000口水源井,依托水源井開(kāi)展地?zé)崂?/a>,具有較大的開(kāi)發(fā)潛力。因此,有必要分析水源井地?zé)崂?/a>經(jīng)濟(jì)性的影響因素,研究地?zé)崴疁囟?/a>、 地?zé)崴?/a>流量和換熱器材質(zhì)價(jià)格等因素對(duì)地?zé)崂孟到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響規(guī)律。

1 水源井地?zé)?/a>利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)

1.1 “取水用熱+直接換熱”地?zé)?/a>利用工藝

“取水用熱+直接換熱”地?zé)崂?/a>工藝是指經(jīng)過(guò)脫水處理的原油進(jìn)入油水換熱器進(jìn)行升溫處理,地?zé)?/a>則依托水源井的中溫來(lái)水,來(lái)水經(jīng)過(guò)旋流除砂、過(guò)濾等工序進(jìn)入油水換熱器,與脫水原油換熱后進(jìn)入注水系統(tǒng)。此外,受季節(jié)變化影響,地?zé)釡囟?/a>及來(lái)油溫度浮動(dòng)較大,站區(qū)配備水套加熱爐,地?zé)峁?/a>能力不足時(shí),可對(duì)原油進(jìn)行補(bǔ)熱處理。

1.2 “有無(wú)對(duì)比”經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法

“有無(wú)對(duì)比”經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法是指通過(guò)比較有無(wú)項(xiàng)目?jī)煞N情況下項(xiàng)目的投入物和產(chǎn)出物可獲量的差異, 評(píng)估項(xiàng)目的增量費(fèi)用和效益,評(píng)估項(xiàng)目的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),進(jìn)而論證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。結(jié)合水源井地?zé)崂?/a>項(xiàng)目特征,采用“有無(wú)對(duì)比”經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法。 項(xiàng)目的增量投資是指水源井地?zé)犴?xiàng)目所需井下工程改造和地面工程改造的投資之和。增量費(fèi)用包括水源井地?zé)犴?xiàng)目實(shí)施后新增固定資產(chǎn)維護(hù)修理費(fèi)、折舊費(fèi)用。 增量效益是指水源井地?zé)犴?xiàng)目實(shí)施后節(jié)約燃?xì)鈳?lái)的增產(chǎn)天然氣效益。

2 “取水用熱+直接換熱”工藝經(jīng)濟(jì)性的影響因素

選取A站點(diǎn)作為“取水用熱+直接換熱”工藝典型站場(chǎng)。

2.1 地?zé)崴疁囟?/a>

地?zé)崴?/a>溫度關(guān)系地?zé)峋?/a>供熱能力,直接影響系統(tǒng)設(shè)備選型。根據(jù)長(zhǎng)慶油田地?zé)釡囟?/a>和A站點(diǎn)地?zé)?/a>供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況,設(shè)定4種地?zé)崴?/a>溫工況,即 24、28、32 ℃(實(shí)際工況)和36 ℃,分析地?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。A站點(diǎn)不同地?zé)崴疁囟?/a>的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果如表1所示。

由經(jīng)濟(jì)性分析可知,以A站點(diǎn)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),地?zé)崴疁囟?/a>為24~32 ℃,在設(shè)定的投入及節(jié)能量下, 增量投資內(nèi)部收益率滿足基準(zhǔn)收益率的要求(不低于6%),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。其中,地?zé)崴?/a>溫度為36 ℃時(shí),稅后內(nèi)部收益率為1 6.17%,地?zé)崴疁囟葹?4 ℃時(shí),稅后內(nèi)部收益率為7.9%,這是因?yàn)樗淳叭∷脽?直接換熱”工藝依托原有注水系統(tǒng), 不增加注水投資,且水源井緊鄰A站點(diǎn),保溫管改造費(fèi)用較低,整體收益率良好。

總體而言,測(cè)算范圍內(nèi),隨著地?zé)岢鏊疁囟鹊纳?在相同流量下,來(lái)油加熱溫度呈上升趨勢(shì),節(jié)約的伴生氣量隨之提升,因而項(xiàng)目收益增加。由擬合分析可知,來(lái)油溫度為3 ℃時(shí),以達(dá)到內(nèi)部收益率(6%) 為目標(biāo),地?zé)崴疁氐慕?jīng)濟(jì)性邊界條件為21.7 ℃。

2.2 地?zé)崴髁?o:p>

地?zé)崴髁筷P(guān)系后端地?zé)崴蛠?lái)油的換熱效果, 直接影響油水換熱器規(guī)格。根據(jù)長(zhǎng)慶油田地?zé)釡囟?/a>和 A站點(diǎn)地?zé)?a href="http://www.nlnhnjo.cn/t/供熱系統(tǒng).html" >供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況,設(shè)定4種地?zé)崴髁抗r,即1 10、160、210 m3/d(實(shí)際工況)和 260 m3/d,分析地?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。A站點(diǎn)不同地?zé)崴髁康慕?jīng)濟(jì)性分析結(jié)果如表2所示。

由經(jīng)濟(jì)性分析可知,依據(jù)A站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行工況,地?zé)岢鏊疁囟葹?2 ℃,地?zé)崴髁繛? 10~260 m3/d, 增量投資內(nèi)部收益率滿足基準(zhǔn)收益率的要求(不低于 6%),具備經(jīng)濟(jì)效益。其中,地?zé)崴髁繛?60 m3/d 時(shí),換熱器換熱面積為1 0 m2,稅后內(nèi)部收益率為 14.46%;地?zé)崴髁繛? 10 m3/d時(shí),換熱器換熱面積為20 m2,稅后內(nèi)部收益率為9.67%。水源井“取水用熱+直接換熱”工藝的整體收益率較好,因?yàn)橐劳性凶⑺到y(tǒng),不增加注水投資,且水源井緊鄰 A站點(diǎn),保溫管改造費(fèi)用較低。

總體而言,測(cè)算范圍內(nèi),隨著地?zé)崴髁康纳?在相同地?zé)岢鏊疁囟群驮蜕郎匦Ч臈l件下, 地?zé)崴驮蛽Q熱效果提升,換熱器換熱面積減小, 項(xiàng)目整體投資降低。由擬合分析可知,地?zé)崴疁囟葹?32 ℃時(shí),以達(dá)到內(nèi)部收益率(6%)為目標(biāo),地?zé)崴髁康慕?jīng)濟(jì)性邊界條件為7 1.7 m3/d。

2.3 地?zé)崴V化度

地?zé)崴|(zhì)復(fù)雜,礦化度可表征水中各種離子、 分子的含量,不同成分對(duì)設(shè)備和管道材質(zhì)的適用性要求不同。根據(jù)長(zhǎng)慶油田地?zé)岵沙鏊|(zhì)分析,礦化度突出特點(diǎn)表現(xiàn)為氯離子含量較高,其直接影響油水換熱器材質(zhì)。依據(jù)A站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行工況,在地?zé)岢鏊疁囟?2 ℃和流量210 m3/d的條件下,選用碳鋼(實(shí)際工況)、254SMO不銹鋼、2205雙相不銹鋼和鈦材分別作為熱泵蒸發(fā)器材質(zhì),分析地?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

依據(jù)A站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行工況,地?zé)岢鏊疁囟葹?2 ℃, 地?zé)崴髁繛?10 m3/d,在設(shè)定的投入及節(jié)能量下，增量投資內(nèi)部收益率滿足基準(zhǔn)收益率的要求(不低于 6%),具備經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),經(jīng)濟(jì)性與換熱器材質(zhì)價(jià)格呈負(fù)相關(guān),254SMO不銹鋼和鈦材的氯離子耐受性最強(qiáng),價(jià)格因素導(dǎo)致其收益率較低。綜合考慮維護(hù)成本和設(shè)備價(jià)格,碳鋼和2205雙相不銹鋼價(jià)格較低,經(jīng)濟(jì)性更加突出。

3 結(jié)論

選取A站點(diǎn)作為水源井“取水用熱+直接換熱” 工藝典型站場(chǎng),以地?zé)岢鏊疁囟?、地?zé)崴?、地?zé)崴V化度為影響因素開(kāi)展經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),然后提出建議。依據(jù)A站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行工況,在地?zé)岢鏊髁?10 m3/d的條件下,項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性與地?zé)崴疁囟瘸收嚓P(guān)。地?zé)岢鏊疁囟葹?2 ℃時(shí),項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性與地?zé)崴髁砍收嚓P(guān)。地?zé)岢鏊疁囟葹?2 ℃,地?zé)崴髁繛?10 m3/d時(shí), 對(duì)比分析碳鋼(實(shí)際工況)、254SMO不銹鋼、2205 雙相不銹鋼和鈦材的蒸發(fā)器價(jià)格和維護(hù)成本,碳鋼經(jīng)濟(jì)性更加突出。后續(xù)可根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)要求,開(kāi)展多因素影響分析,提升研究成果的普遍適用性。為了推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和,加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型,后續(xù)可考慮碳稅政策對(duì)地?zé)崂媒?jīng)濟(jì)效益的影響。