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高压汽水分离器效能分析 |
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| 高压汽水分离器效能分析 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 20:03:46  |
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为达到石油天然气总公司提出的稠油热采“8987”工程（注汽锅炉出口干度80%，经过高压汽水分离器后注汽干度达到90%，到热采井口注汽干度为80%，到达热采井底的蒸汽干度保证在70%）的要求，从1993年起现河采油厂通过研制及产品引进，共安装高压汽水分离器25台，使注汽干度得到了明显提高.随着油田形势的发展及稠油生产成本的提高，在高压汽水分离器的停运问题上有不同的意见，本文对高压汽水分离器的效能进行了分析，可为领导决策提供依据.
1 汽水分离原理及流程
高压汽水分离器利用离心原理将湿蒸汽中的水分离出来，从而达到提高蒸汽干度的目的.高干度的蒸汽注入热采井，高压水减压后进入低压汽水分离器二次分离，分离出的蒸汽作为供热、热力除氧器的热源或进入高压换热器换热再进入混水器进行热能回收.流程见图1.
2 热力分析
2.1 热力模型
由图1可以得出高压汽水分离器整体热力模型，见图2.
图1 高压汽水分离流程图
图2 注汽系统热力模型图
Q1—燃油燃烧放热值；Q2—燃油物理含热量；Q3—供水含热量；Q31—原水含热量；Q32—回收分离水热量；Qd—注汽锅炉出口蒸汽含热量；Qw—高压汽水分离器出口蒸汽含热量；Qw1—至注汽井口蒸汽含热量(注汽站供热量)；q1—高压汽水分离器热损失；q2—注汽管网热损失；q3-注汽井筒热损失；qw-高压汽水分离器排放热损失；Q—注入油层热量；Qw2—进入高压换热器的热量.
由热力模型图可以看出，引入高压汽水分离器后增加了两处热损失点，注汽效能的鉴定主要取决于注入油层热量与燃油燃烧放热值的关系，而热采要落脚于蒸汽干度对采油产量的影响上.
2.2 高压汽水分离器热力分析
根据热力模型图可以看出提高高压汽水分离器分离水的热量回收率是关键.在设计中主要取决于注汽锅炉配套设备，在使用热力除氧器的注汽锅炉上可作为供热热源，而使用其它除氧器的注汽锅炉进行换热器回收及作为供热热源.运行情况见表1.由表1可以看出，应用分离器后注汽干度可提高20%，达到了投运高压汽水分离器的目的.但同时有17.8%热量被浪费掉，因此对待高压汽水分离器运行问题上应全面考虑.
表1 部分高压汽水分离器运行情况统计表
编 号 除 氧方 式 进口干度/% 出口干度/% 分离水量/(t．h-1) 热量回收率/%
101 热力 71 90 3.4 75
102 热力 70 91 3.5 75
201 热力 69 90 4.0 74
202 热力 70 92 4.1 76
401 热力 73 94 4.1 73
402 热力 72 93 4.0 75
501 热力 70 95 4.5 76
502 热力 71 95 4.3 74
601 解析 69 90 3.6 70
602 解析 68 90 4.0 69
603 解析 71 91 3.8 68
1201 解析 70 89 3.9 70
1202 解析 72 92 3.8 71
平均 70.5 91.7 3.9 72.8
2.3 注汽管网、井筒热力分析
注汽管网热损失主要是热传导和对流传热造成的，不论是导热量还是对流热量，其大小均取决于保温材料的传热系数和环境的对流换热系数及热源温度.在相同压力下湿蒸汽的温度是不变的，因此当注汽压力一定时注汽管网和井筒热损失只与蒸汽温度有关而与注汽量的大小没有直接关系.
根据注汽管网、井筒热力特性，作出投运高压汽水分离器前后的井底干度变化图（为了便于与选用压力10MPa时的理想状态进行比较).根据经验公式可以计算出在压力为10MPa时每100m注汽管网和井筒热损失分别为64000kJ和106317kJ.注汽管网以1000m、注汽井筒以1000m计，可以得出表2数据.根据注汽管网长度的不同得出相同运行状态下井底干度的变化数据（表3），并可画出变化曲线（图3）.通过图表可以看出，井底干度与注汽管线的长度有很大的关系，当达到一定长度时，经高压汽水分离器分离后的井底干度将与不经过分离的蒸汽干度持平，蒸汽含热量将大大降低.当分离水量为5t时，井底的蒸汽含热量降低21.7%.分离器分离水的热损失为18.2%，整体热损失为30%，造成大量的能源浪费.
表2 10MPa、注汽量23t时井底干度变化表
锅炉出口干度/% 高压汽水分离器分离水量/(t．h-1) 高压汽水分离器出口干度/% 井底干度/% 井底蒸汽热值/（×10-6kJ）
65 0 65 59.4 50.4
2 71.2 65 47.5
3 74.8 68.3 46.1
4 78.7 71.9 44.7
5 83.1 75.9 43.3
70 0 70 64.4 51.9
2 76.7 70.5 49.0
3 80.5 74 47.6
4 84.7 77.9 46.2
5 89.4 82.2 44.8
75 0 75 69.4 53.4
2 82.1 75.9 50.5
3 86.3 79.8 49.2
4 90.8 84.0 47.7
5 95.8 88.6 46.3
表3 井底干度与注汽管线长度变化表
分离水量/(t．h-1) 分离后干度/% 井底干度
1000m 5000m 10000m 15000m 20000m
0 65 59.4 50.9 40.3 29.7 20.2
2 71.2 65 55.8 44.2 32.6 21
3 74.8 68.3 58.6 46.4 34.3 22.1
4 78.7 71.9 61.6 48.8 36 23.2
5 83.1 75.9 65.1 51.6 38 24.5
注：井深按1000m计，注汽锅炉出口干度为65%
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