油田伴生氣脫水工藝的優化

油田伴生氣脫水工藝的優化

李冰洋

大慶油田采油九廠

循環換熱工藝是充分利用現有干燥設備，增加一套換熱器，可將冷源或熱源產生的溫差進一步擴大，將四合一設備分離出來的高溫天然氣有效降溫，從而提高天然氣的干燥效果，消除了因使用四合一設備帶來的不利影響。通過工藝計算分析認為，循環換熱工藝可有效地解決伴生氣進入加熱爐前析出液問題，因此該工藝應用在伴生氣處理上是可行的。

伴生氣；循環換熱；脫水；干燥

天然氣干燥的方式較多，當同時要去除氣體中的水份和輕烴的時候，低溫法無疑是最直接、最有效的一種方法，因此從降低處理溫度入手，探討改善油田伴生氣脫水效果構想。

1 四合一串聯技術

將并聯運行的四合一設備改串聯運行。根據分離出的油和水溫度要求不同，采取不同的運行方式，降低伴生氣溫度，從而提高伴生氣干燥效果。四合一串聯技術可有效地降低產出氣體溫度，從采油九廠實際情況來看，大部分轉油站運行負荷率低，運行一臺四合一就可滿足生產運行需要，但依然無法完全解決伴生氣進入加熱爐前的析出液問題。

2 循環換熱工藝

循環換熱工藝是充分利用現有干燥設備，增加一套換熱器，利用除油器和干燥氣的自然散熱產生的溫差（ΔT1=t2-t3），循環產生換熱器前后的較大溫差（ΔT2=t1-t3），從而實現降溫處理和升溫外輸。其過程是讓處理前后的伴生氣進行換熱，從而降低處理前伴生氣溫度t2，而來氣溫度t2的降低必然導致處理后氣體溫度t3的進一步降低，處理后氣體溫度t3的降低又導致來氣溫度t2的又一次降低，直到各處溫度達到平衡。假設整個過程絕熱，ΔT1=t2-t3固定不變，換熱器效率為100%，那么換熱后待處理氣體溫度可以無限降低，而實際上由于t2的降低，處理設備與周圍環境的溫差變小，交換的熱量也相應減小，也就是ΔT1=t2-t3在不斷減小，換熱器也不可能實現完全換熱。這樣必然會出現一個平衡點，使各點溫度趨于平衡，在平衡狀態下的待處理氣體溫度t2決定了本構想的處理效果。結合生產實際情況，可進行模擬計算，從而預測本構想的可行性。

由于凝液量相對于濕氣質量來說量很小，對溫度的影響相對較低，為了便于計算，凝液帶走的熱量不進入計算范疇。處理設備的散熱看成是一個與周圍空氣形成的一個換熱器B進行計算，已知t1= 70℃，T0=30℃，換熱器效率為80%，在未加裝換熱器之前，t2=t1=70℃，t3=t4=50℃。通過平均溫差計算公式和傳熱量計算公式計算可知，循環換熱工藝可將四合一設備分離出來的70℃天然氣降至35℃進行干燥處理，可提高天然氣的干燥效果，處理后天然氣經熱交換后溫度升至61℃，可有效地解決伴生氣進入加熱爐前析出液問題，因此該工藝應用在伴生氣處理上是可行的。

3 結論

通過計算驗證，采用循環換熱工藝可達到以下效果：①循環換熱工藝可將冷源或熱源產生的溫差進一步擴大，而不增加能源消耗，該工藝在伴生氣處理上是可行的；②可將四合一設備分離出來的高溫天然氣有效降溫，從而提高天然氣的干燥效果，消除了因使用合一設備帶來的不利影響；③在環境溫度降低的情況下，除油器和干燥氣的自然散熱產生的溫差加大，從而使換熱后的溫度更低，更有助于提高天然氣的干燥效果；④處理后天然氣經復熱后外輸，在輸送至加熱設備前，即使溫度再一次降低，只要溫度不低于處理溫度，管線中不會再有液體析出，有效地解決了伴生氣進入加熱爐前析出液問題，防止管線凍堵；⑤在有冷源或熱源的情況下，就可采用循環換熱工藝來進一步擴大溫差，該工藝在天然氣深度處理、原油加熱改質等方面也可予以應用。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.032