哈雷釬焊板式換熱器
                專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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                逆流式換熱器在氣水井上的應用情況

                點擊:1711 日期:[ 2014-04-26 21:39:38 ]
                                     逆流式換熱器在氣水井上的應用情況                        喻 寧1, 2,高澤立2, 3,劉從箐4     (1四川科宏石油天然氣有限公司2西南石油大學研究生院3西南油氣田分公司蜀南氣礦4西南油氣田分公司采氣工程研究院)     喻 寧等.逆流式換熱器在氣水井上的應用.鉆采工藝, 2009, 32(5): 117-118     摘 要:氣水井在開采時,高溫帶水天然氣從地下儲層沿井筒流至地面進行分離,分離后的天然氣進入輸氣管道。隨著輸送距離的延長,輸氣溫度逐漸降低,天然氣中的飽和水蒸氣冷凝下來,聚集在管道低洼處形成積液。這種積液不僅增加輸氣阻力,降低輸氣能力,而且腐蝕管道,縮短管道的使用壽命,影響管道安全運行。蜀南氣礦在氣水同產井H-19井上應用逆流式換熱器,將輸入干線的天然氣溫度從70℃降至20℃,使每日進入干線的凝析水量減少388. 8 kg。該工藝裝置采用冷水強制循環,換熱面積大,冷卻效果好,能耗低,操作管理方便,適宜在產水氣井上推廣,能有效降低輸氣溫度,減少天然氣含水量,對保護輸氣管道,提高輸氣效率有現實意義。     關鍵詞:氣水井;換熱器;降溫;技術應用     中圖分類號:TE 965   文獻標識碼:A  DOI: 10. 3969 /.j issn. 1006-768X. 2009. 05. 040     氣水井開采時,由于地層溫度高,水的熱容量大,使得氣水流至地面經降壓分離后仍保持較高的溫度。以蜀南地區為例,在3 000 m井深處,地層溫度一般高達90℃~110℃,而分離后的天然氣溫度可達50℃~70℃。     管道在土壤中的埋深一般為0. 6~0. 8 m,蜀南地區常年平均溫度為18℃左右。氣水井天然氣溫度比管道沿線土壤溫度高得多,高溫天然氣輸入集輸氣管道后,隨著輸送距離的增加,輸氣溫度逐漸降低,輸氣溫度從管道起點至終點的變化可用蘇霍夫公式描述:          式中:Tx—管道沿線任意一點的氣流溫度,℃;     T0—管道周圍土壤的溫度,℃;     T1—管道起點氣流溫度,℃;     x—起點至計算點的管道長度,m;     a=62. 6KD /(qΔCp)     其中:q—氣體通過量,m3/d;     D—管道外徑,mm;     K—從管道內氣體到土壤的總體傳熱系數,千卡/(m2時℃);     Cp—氣體定壓比熱;     Δ—氣體相對密度。     管道沿線氣流溫度變化如圖1所示。     降溫后,天然氣中的飽和水凝析下來,聚集在管道低洼處。如果輸氣量大,管道中氣流速度達到3~5 m /s以上,則部分液態水可被氣流帶至下一個站場,再次分離除去,如果輸氣量小,氣流速度低,則管道中水帶不走,就會在管道低洼處越積越多,不僅增大輸氣壓力損失,降低輸氣效率,而且造成管道內壁腐蝕,縮短管道使用壽命,對低壓氣水井的生產造成極為不利的影響。                  例如:合13井~合28井的集氣干線由于天然氣溫降形成的積液就非常嚴重。該管道規格為D219×6 mm,長14. 7km,輸送合10、16、31和004-1等井所產天然氣。這些井均為氣水同產井,日產氣(20~21)×104m3,日產水280~300m3,天然氣經分離器分離后進入集氣干線,井口天然氣溫度50℃~60℃,輸入管道后溫度降至18℃~20℃。該管道從2008年1月至8月共通球清管5次(表1),排出積液182m3,污物17 kg。以第一次通球排液60 m3計算,相當于Φ219×6 mm的管道內積液長度達1 784 m,通球前始端輸氣壓力3. 2MPa,通球后壓力降至1. 4MPa,降低了1. 8MPa。     要減少天然氣中的含水量,可采用氣體干燥脫水的辦法,但對于分散氣井來說,由于投資大,生產成本高,因而并不適用。而通常在有清管裝置的地方,采用的方法是定期清管(如靈鴻線每月進行4~5次清管,每次排出積液50~60m3);在無清管裝置的地方,增加線路分水器或放噴排液,這些方法有一定效果,但可能損失天然氣量,有的還會造成環境污染。                   近年來,逆流式換熱器在H-19、W-5等氣水井生產中開始應用,有效降低了輸氣溫度,對減少天然氣中的飽和水含量起到了很好的作用。     二、換熱器系統組成及工作原理     換熱器系統主要由換熱器、冷卻塔、水泵、控制電路,管路、水池、分離器等組成。采用常規管殼式換熱器并配備相應冷卻塔和水管路來實現天然氣的降溫,將氣態水變為液態水。     具體流程如圖2:天然氣經管殼式換熱器內管流進,被冷卻水冷卻降溫,然后經分離器分離后進入集輸管道;冷卻水經水泵(與天然氣逆向)流入換熱器管殼吸收天然氣的熱量后,經水泵流入冷卻塔噴淋在空氣中散熱降溫冷卻,然后收集于水池中再循環利用。由于高溫天然氣與冷卻水在換熱器中熱交換面積大(10 m2),對流換熱效果非常好。                      以H-19井為例,設計參數為:     1.天然氣     流量(3~5)×104m3/d,平均為3. 6×104m3/d;     氣流溫度:換熱前: 68℃~72℃;換熱后:夏季T(30℃,冬季T(20℃。     2.循環冷卻水     流量25 m3/h;     循環水溫(進裝置前)夏季(25℃,冬季(10℃。     3.水泵(2臺)     流量: 25 m3/h;     揚程: 12. 5 m;     電動功率: 1. 5 kW。     四、運行效果分析     H-19井2006年10月采用逆流式換熱器對天然氣進行降溫處理。天然氣平均產量為3. 6×104m3/d,產水量為487 m3/d,輸氣壓力為2MPa。換熱前天然氣溫度為70℃,經換熱器冷卻后氣溫為20℃,溫降50℃。   根據《不同壓力、溫度條件下天然氣含水量》圖查得:在2MPa70℃條件下,含水量為12 kg/103m3;在2MPa20℃條件下,含水量為1. 2 kg/103m3。經過降溫,天然氣含水量減少了10. 8 kg/103m3。也就是說,在此條件下,每日少帶入輸氣管的水量達388. 8 kg,這是冬天的數據。夏天,由于循環冷卻水溫高一些(25℃),降溫效果也要差一些,降溫到30℃,則此時天然氣含水量為1. 6 kg/103m3,天然氣產量仍保持不變,則每日少帶入輸氣管道的水量為374. 4 kg。按冬夏平均計算,僅此1口井,每年少帶入輸氣管道的水量達126 t。     五、生產成本分析     1.工程費用(按H-19井實際費用算)     (1)設備投資12萬元;     (2)安裝調試費用0. 85萬元;     (3)運輸吊裝費0. 35萬元;     (4)其他費用1. 0萬元;     工程總費用14. 2萬元。     設備按照10年使用期算,年折舊費1. 42萬元。     2.運行費用     逆流式換熱器的運行,主要是耗電,以2臺水泵每臺1. 5kW計算,日耗電72 kW /h,以每kW /h 0. 8元的電價計算,日花費電費57. 6元,年電費為2. 1萬元。     冷卻水循環使用,耗量很少,每月補充3~5 t就足夠,按年耗水60 t, 2元/ t計算,水費僅120元。     根據上述數據折算,天然氣的冷卻處理費用僅3. 23元/103m3。1口日產氣3×104m3的氣水同產井,年產氣約1050×104m3,天然氣的冷卻處理費每年僅需2. 91萬元。     3.運行管理     該裝置自動運行,可由井站采氣工一并管理,不需專人管理。由此可見,經過逆流式換熱器處理后,天然氣含水量的減少非常明顯,這種工藝花錢少,運行成本低,值得在氣水井生產中應用推廣。     參考文獻     [1]李長俊.天然氣管道輸送[M].石油工業出版社. 2000.11.     [2]張良鶴.天然氣集輸工程[M].石油工業出版社,2001.4.     [3]四川石油管理局編.天然氣工程手冊(上、下).石油工業出版社, 1982.(編輯:黃曉川)
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