立式燃氣真空加熱裝置的研制與應用

袁長軍 宋江娟

摘要：針對油田油井伴生氣不能有效回收的現狀，以及因環保壓力油井套管氣禁止外排后導致部分井不能正常生產，影響油井產量問題，研制立式燃氣真空加熱裝置，并在現場進行應用，回收利用油井套管氣對油井產液進行加熱，滿足了油井產液安全輸送需要，減少了排放，節約了能源。

關鍵詞：套管氣;回收;利用;真空加熱;節能

1 前言

隨著國家對環保的日益重視，油田套管氣已禁止外排，套管氣對油井生產影響也逐步凸顯：一是影響油井加藥，二是影響油井產量。天然氣作為清潔能源，國家正大力加大推廣使用力度，天然氣替代燃煤和燃油也已是必然趨勢。

2 現狀與分析

目前我們油田油井集油正逐步轉向電熱單管集油模式，高耗能三管伴熱集油工藝正在逐步被淘汰，但電熱集油模式加熱費用仍然比較高。面對日益嚴峻的經營形勢，節能挖潛已成為油田增效的一個重要途徑，回收利用油井套管氣也逐步被重視。油田現有套管氣回收技術主要有油套連通回收技術、壓縮式套管氣回收技術和井口燃氣熱水器式加熱裝置，均存在一定的不足（見表1），因此有必要開展油井套管氣回收與利用研究，解決伴生氣禁止排放對油井生產造成的影響以及油井產液輸送能耗高的問題。

3 立式燃氣真空加熱裝置原理和基本設計思路

3.1立式燃氣真空加熱裝置基本工作原理

立式燃氣真空加熱裝置將燃氣充分燃燒，通過輻射、對流、傳導將熱量傳遞給熱媒水，水受熱沸騰產生負壓蒸汽，負壓蒸汽與低溫的盤管壁換熱并冷凝成水，將熱量傳遞給盤管換熱器內流動的工質，凝結后的水繼續被加熱汽化，如此在密封狀態下進行循環往復，實現加熱裝置的熱交換。為保證負壓蒸汽與低溫的盤管壁的換熱，熱媒水位應處于煙管和盤管之間。

3.2基本設計思路

煙風通道立式結構，自然通風，無需設置強制鼓風系統;采用燃燒盤式燃燒結構，功率10KW（油田油井套管氣量較少，油井產液量普遍不高），配套電子點火和熄火保護，采用電池供電;使用機械式熱媒水超溫保護溫控閥;裝置配套重力式安全閥，防止超壓;裝置不配電，無用電風險;裝置結構簡單，易于維護，制作和維護費用低，操作方便，安全性高。

4 立式燃氣真空加熱系統構成

裝置主要由燃氣系統、真空加熱裝置、超溫保溫、超壓保護、熄火保護等構成。

立式燃氣真空加熱裝置包括立式柱狀鍋筒，柱狀鍋筒底部中心設有燃燒室，燃燒室頂部連接多根煙管，各煙管的頂部連接在煙氣集箱的底部，煙氣集箱一側連接煙氣出口管，煙氣出口管外端延伸至立式柱狀鍋筒的外側;立式柱狀鍋筒上方安裝有水平延伸的管殼式換熱器，殼體底部與立式柱狀鍋筒上端貫通;井口出油管的出口與管殼式換熱器管程入口相連，管殼式換熱器管程出口與熱油管道相連;套管閥門出口與套管氣分離裝置中部入口相連，套管氣分離裝置底部連接有分離裝置排液口和分離裝置排液閥，套管氣分離裝置上部安裝套管氣總閥，套管氣流程上依次安裝過濾器、減壓閥和供氣閥。

5 應用及效果

2018年1月在G14-1井進行現場應用，熱媒溫度80℃時，產液溫度由29℃提升至54 ℃，井口回壓由投用前無保溫措施0.7Mpa降至0.4Mpa，提溫降壓效果明顯。

2018年5月在G15站應用，替代原有50KW高頻電加熱裝置，來液溫升12℃，加熱能力與原有電熱水平基本持平，大幅減少了電熱消耗。

立式燃氣真空加熱裝置的現場應用，解決了禁排后對油井生產的影響，回收利用了油井伴生套管氣資源，節能降耗效益明顯，相比應用前，年可減少電熱費用15萬元以上，投資回收期不足1.5年。

6 結論與建議

油井伴生氣作為清潔能源，應該加大回收利用力度，針對油田面臨的油井伴生氣資源較豐富，以及套管氣禁排后套壓高影響油井正常生產現狀，積極探索和研究伴生氣回收利用途徑是降本增效，節能減排重要需求，立式燃氣真空加熱裝置由于工藝簡單、操作方便、成本不高等優勢，具有很好的應用和推廣價值，應進一步擴大應用范圍。

建議根據油井產液量現狀，合理確定加熱裝置功率，形成系列產品。擴大應用范圍，在氣資源相對豐富的區塊，應用該裝置對井組和計量站產液進行提溫，從而降低集輸電耗和集輸壓力，減少伴生氣外排，充分合理回收利用現有伴生氣資源。