立式燃气真空加热装置的研制与应用

袁长军 宋江娟

摘要：针对油田油井伴生气不能有效回收的现状，以及因环保压力油井套管气禁止外排后导致部分井不能正常生产，影响油井产量问题，研制立式燃气真空加热装置，并在现场进行应用，回收利用油井套管气对油井产液进行加热，满足了油井产液安全输送需要，减少了排放，节约了能源。

关键词：套管气;回收;利用;真空加热;节能

1 前言

随着国家对环保的日益重视，油田套管气已禁止外排，套管气对油井生产影响也逐步凸显：一是影响油井加药，二是影响油井产量。天然气作为清洁能源，国家正大力加大推广使用力度，天然气替代燃煤和燃油也已是必然趋势。

2 现状与分析

目前我们油田油井集油正逐步转向电热单管集油模式，高耗能三管伴热集油工艺正在逐步被淘汰，但电热集油模式加热费用仍然比较高。面对日益严峻的经营形势，节能挖潜已成为油田增效的一个重要途径，回收利用油井套管气也逐步被重视。油田现有套管气回收技术主要有油套连通回收技术、压缩式套管气回收技术和井口燃气热水器式加热装置，均存在一定的不足（见表1），因此有必要开展油井套管气回收与利用研究，解决伴生气禁止排放对油井生产造成的影响以及油井产液输送能耗高的问题。

3 立式燃气真空加热装置原理和基本设计思路

3.1立式燃气真空加热装置基本工作原理

立式燃气真空加热装置将燃气充分燃烧，通过辐射、对流、传导将热量传递给热媒水，水受热沸腾产生负压蒸汽，负压蒸汽与低温的盘管壁换热并冷凝成水，将热量传递给盘管换热器内流动的工质，凝结后的水继续被加热汽化，如此在密封状态下进行循环往复，实现加热装置的热交换。为保证负压蒸汽与低温的盘管壁的换热，热媒水位应处于烟管和盘管之间。

3.2基本设计思路

烟风通道立式结构，自然通风，无需设置强制鼓风系统;采用燃烧盘式燃烧结构，功率10KW（油田油井套管气量较少，油井产液量普遍不高），配套电子点火和熄火保护，采用电池供电;使用机械式热媒水超温保护温控阀;装置配套重力式安全阀，防止超压;装置不配电，无用电风险;装置结构简单，易于维护，制作和维护费用低，操作方便，安全性高。

4 立式燃气真空加热系统构成

装置主要由燃气系统、真空加热装置、超温保温、超压保护、熄火保护等构成。

立式燃气真空加热装置包括立式柱状锅筒，柱状锅筒底部中心设有燃烧室，燃烧室顶部连接多根烟管，各烟管的顶部连接在烟气集箱的底部，烟气集箱一侧连接烟气出口管，烟气出口管外端延伸至立式柱状锅筒的外侧;立式柱状锅筒上方安装有水平延伸的管壳式换热器，壳体底部与立式柱状锅筒上端贯通;井口出油管的出口与管壳式换热器管程入口相连，管壳式换热器管程出口与热油管道相连;套管阀门出口与套管气分离装置中部入口相连，套管气分离装置底部连接有分离装置排液口和分离装置排液阀，套管气分离装置上部安装套管气总阀，套管气流程上依次安装过滤器、减压阀和供气阀。

5 应用及效果

2018年1月在G14-1井进行现场应用，热媒温度80℃时，产液温度由29℃提升至54 ℃，井口回压由投用前无保温措施0.7Mpa降至0.4Mpa，提温降压效果明显。

2018年5月在G15站应用，替代原有50KW高频电加热装置，来液温升12℃，加热能力与原有电热水平基本持平，大幅减少了电热消耗。

立式燃气真空加热装置的现场应用，解决了禁排后对油井生产的影响，回收利用了油井伴生套管气资源，节能降耗效益明显，相比應用前，年可减少电热费用15万元以上，投资回收期不足1.5年。

6 结论与建议

油井伴生气作为清洁能源，应该加大回收利用力度，针对油田面临的油井伴生气资源较丰富，以及套管气禁排后套压高影响油井正常生产现状，积极探索和研究伴生气回收利用途径是降本增效，节能减排重要需求，立式燃气真空加热装置由于工艺简单、操作方便、成本不高等优势，具有很好的应用和推广价值，应进一步扩大应用范围。

建议根据油井产液量现状，合理确定加热装置功率，形成系列产品。扩大应用范围，在气资源相对丰富的区块，应用该装置对井组和计量站产液进行提温，从而降低集输电耗和集输压力，减少伴生气外排，充分合理回收利用现有伴生气资源。