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油田伴生气脱水工艺的优化

时间:2024-07-28

油田伴生气脱水工艺的优化

李冰洋

大庆油田采油九厂

循环换热工艺是充分利用现有干燥设备,增加一套换热器,可将冷源或热源产生的温差进一步扩大,将四合一设备分离出来的高温天然气有效降温,从而提高天然气的干燥效果,消除了因使用四合一设备带来的不利影响。通过工艺计算分析认为,循环换热工艺可有效地解决伴生气进入加热炉前析出液问题,因此该工艺应用在伴生气处理上是可行的。

伴生气;循环换热;脱水;干燥

天然气干燥的方式较多,当同时要去除气体中的水份和轻烃的时候,低温法无疑是最直接、最有效的一种方法,因此从降低处理温度入手,探讨改善油田伴生气脱水效果构想。

1 四合一串联技术

将并联运行的四合一设备改串联运行。根据分离出的油和水温度要求不同,采取不同的运行方式,降低伴生气温度,从而提高伴生气干燥效果。四合一串联技术可有效地降低产出气体温度,从采油九厂实际情况来看,大部分转油站运行负荷率低,运行一台四合一就可满足生产运行需要,但依然无法完全解决伴生气进入加热炉前的析出液问题。

2 循环换热工艺

循环换热工艺是充分利用现有干燥设备,增加一套换热器,利用除油器和干燥气的自然散热产生的温差(ΔT1=t2-t3),循环产生换热器前后的较大温差(ΔT2=t1-t3),从而实现降温处理和升温外输。其过程是让处理前后的伴生气进行换热,从而降低处理前伴生气温度t2,而来气温度t2的降低必然导致处理后气体温度t3的进一步降低,处理后气体温度t3的降低又导致来气温度t2的又一次降低,直到各处温度达到平衡。假设整个过程绝热,ΔT1=t2-t3固定不变,换热器效率为100%,那么换热后待处理气体温度可以无限降低,而实际上由于t2的降低,处理设备与周围环境的温差变小,交换的热量也相应减小,也就是ΔT1=t2-t3在不断减小,换热器也不可能实现完全换热。这样必然会出现一个平衡点,使各点温度趋于平衡,在平衡状态下的待处理气体温度t2决定了本构想的处理效果。结合生产实际情况,可进行模拟计算,从而预测本构想的可行性。

由于凝液量相对于湿气质量来说量很小,对温度的影响相对较低,为了便于计算,凝液带走的热量不进入计算范畴。处理设备的散热看成是一个与周围空气形成的一个换热器B进行计算,已知t1= 70℃,T0=30℃,换热器效率为80%,在未加装换热器之前,t2=t1=70℃,t3=t4=50℃。通过平均温差计算公式和传热量计算公式计算可知,循环换热工艺可将四合一设备分离出来的70℃天然气降至35℃进行干燥处理,可提高天然气的干燥效果,处理后天然气经热交换后温度升至61℃,可有效地解决伴生气进入加热炉前析出液问题,因此该工艺应用在伴生气处理上是可行的。

3 结论

通过计算验证,采用循环换热工艺可达到以下效果:①循环换热工艺可将冷源或热源产生的温差进一步扩大,而不增加能源消耗,该工艺在伴生气处理上是可行的;②可将四合一设备分离出来的高温天然气有效降温,从而提高天然气的干燥效果,消除了因使用合一设备带来的不利影响;③在环境温度降低的情况下,除油器和干燥气的自然散热产生的温差加大,从而使换热后的温度更低,更有助于提高天然气的干燥效果;④处理后天然气经复热后外输,在输送至加热设备前,即使温度再一次降低,只要温度不低于处理温度,管线中不会再有液体析出,有效地解决了伴生气进入加热炉前析出液问题,防止管线冻堵;⑤在有冷源或热源的情况下,就可采用循环换热工艺来进一步扩大温差,该工艺在天然气深度处理、原油加热改质等方面也可予以应用。

(栏目主持 张秀丽)

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.032

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