CO2井筒相变流动温度压力计算模型研究

CO2在井筒流动过程中的气液相变对井筒温度、压力分布的计算有较大影响。CO2流体在气液相变段的流动属于两相流动,目前常用的计算方法均未考虑该气液混合段的两相流计算。文章从传热学及两相流理论出发,建立了井筒流体相变过程中温度、压力分布的耦合计算新模型;考虑沸腾传热和凝结传热的影响,对流体相变过程中井筒总传热系数进行了修正。该模型主要创新在于可以对CO2流体相变过程中气液混合段的温度、压力进行求解,并能对该混合段气液组分含量变化的动态过程进行计算。运用此模型对吉林油田H75-29-7井压力、温度、质量含气率进行了计算,计算结果与实测结果对比显示本模型计算精度较高。     

原油加热炉的盘管设计与适应性分析

为了研究不同加热炉盘管结构对换热性能的影响,以整体式相变加热炉为研究对象,提出不同管径和管程的设计方案,研究其热力计算过程和换热性能比较方法。分析结果表明,不同结构方案的换热计算是一个热负荷校核过程,根据原油流量和进口温度等已知数据,运用试算法可以确定原油加热温度、热负荷和换热系数;采用?76 mm×6.0 mm的大管径2管2管程结构简单,容易消除污垢,在具有较高换热系数的同时还对流量有很好的适应性,较好地满足了设计要求。     

油田燃油气相变加热炉设计计算若干问题

从传热计算和建造规则两方面,对燃油气相变加热炉设计计算过程中的热负荷计算、辐射受热面传热计算、对流受热面传热计算以及建造规范应用等问题进行了阐述与分析,指出了相变加热炉设计计算过程中需要注意的问题。     

新型换热加热炉的应用

1.新型换热技术简介(1)负压蒸汽换热技术。近年来,随着加热、换热技术的发展,油田上出现了真空相变加热炉,炉子主要由炉体、烟火管、加热盘管和烟囱组成。该炉虽与水套式加热炉的结构相似,但采用了负压蒸汽换热技术,运行时将作为热媒的液体液位控制在烟、火管与加热盘管之间,通     

锅炉盘管清洗设备在实践应用效果分析

油田加热锅炉主要用于含水原油脱水加热、站内采暖,掺输水加热是油田加热重要的设备,我厂目前使用的全部是高效相变真空加热炉,由于锅炉盘管长时间运行,在管内壁形成碳酸结垢,结垢后严重影响锅炉换热效果,使锅炉出口温度达不到技术要求,其次盘管内壁结垢造成出入口压力差增大,热效率低,消耗燃料大、安全性能较差,存在隐患多。为提高锅炉加热效率,所以锅炉换热盘管应定期清洗保证换热效果,同时提高锅炉热效率。我站根据锅炉盘管流程自己设计一套锅炉盘管清洗设备,本文简单介绍锅炉盘管清洗设备结构功能、工作流程及目前在吉林油田乾安采油厂的应用情况。     

真空相变加热炉在大港南部油田的应用

真空相变加热炉在大港南部油田的应用中存在许多问题,如结垢严重,压差大,正压运行,效率低,维护成本高,维修困难等,针对这些问题提出了相应的改进建议。为了发挥相变加热炉安全性好、效率高的特点,解决其在使用过程中存在的问题,应采用承压相变加热炉。适当提高壳程的允许运行压力,可提高到0.4 MPa左右,承压能力的提高可使蒸汽温度提高,从而满足更高生产温度的需求。在换热器设计上进行改进,减少盘管管程,适当加大管径,从而减轻由于结垢带来的负面影响。适当加厚管壁,同时采取相应的防腐、防垢措施,以延长炉管使用寿命。对于2 000 k W以上大功率真空炉,采用外置分体式结构盘管适应性更好些。优化参数设计,确定热负荷时以实际运行参数为基准,避免追求大裕量,确保较高的负荷率;确定压降值时,参考集输设计手册推荐的0.1~0.25 MPa,避免片面追求低压损,保持合理流速,降低垢、机杂的沉积速率。     

稠油热采井井筒内蒸汽参数计算

注蒸汽热采是目前开采稠油的主要方法。注汽过程中,蒸汽沿井筒方向的压力、温度、干度以及热损失之间相互影响,通过给出的井筒综合传热数学模型,能够较准确的模拟井筒内蒸汽参数的变化。模型中考虑了蒸汽物性参数随压力和温度的变化,其中,井筒汽液两相垂直管流压力降计算采用经典的Beggs-Brill方法;计算井筒总传热系数时考虑了接箍热损失的影响,并对井筒总传热系数进行了修正。通过油田实例的计算对比,验证了模型的可靠性。     

非凝析气体强化蒸汽深部换热机理研究

为研究蒸汽驱过程中非凝析气体强化蒸汽深部换热机理,利用一维物理填砂模型开展非凝析气体辅助蒸汽驱模拟实验,并通过冷凝传热实验分析了非凝析气体对水蒸气冷凝换热的影响。实验结果表明,纯蒸汽注入时,蒸汽与多孔介质的换热速率快,蒸汽热波及范围较小,随着非凝析气体的加入,蒸汽热波及范围增大,深部油藏得到加热,有效改善蒸汽的热利用率。与纯蒸汽冷凝时相比加入非凝析气体之后,凝结液滴的生长和脱落速度慢,能形成较大液珠,液珠的存在阻碍了蒸汽换热,非凝析气体抑制了蒸汽冷凝。深入认识非凝析气影响蒸汽传热机理,对非凝析气强化蒸汽热传递以及提高蒸汽热利用率具有指导意义。     

注热蒸汽干度测量及装置设计

为实现注热蒸汽采油过程中干度的测量,根据热力学换热过程能量守恒原理设计了蒸汽干度测试装置。装置结构设计参数依据目前稠油开采所注蒸汽的主要参数,饱和蒸汽进口温度353.25℃,进口蒸汽质量流量50 kg/h,采用2层冷凝盘管,里层盘管直径D_(c1)=100 mm,管间距0.02 m,盘管绕层18圈。选择压力分别为1.8、2.6和3.4 MPa 3个测点,对现场注热蒸汽干度进行测试,并进行误差分析。测试结果表明:由理论计算得到的蒸汽干度值大于油田现场试验得到的蒸汽干度值,但误差控制在10%以内,满足实际稠油开采对注热蒸汽干度测试要求。所得结论可为稠油开采过程中注热蒸汽的干度测量方法选取提供参考。     

加热炉换热盘管阻垢涂层新技术

目前的阻垢技术对采油和集输设备阻垢效果不明显。为此,通过分析结垢机理,提出了融合防锈、防腐和阻垢于一体的复合阻垢涂层多层体系,形成了加热炉换热盘管阻垢涂层新技术。以换热盘管为对象,设计阻垢涂层试验,探索阻垢涂层新技术的实际应用效果,并根据实际效果进一步改进涂料配方,完善施工工艺,最终获得性能优良的阻垢涂层技术和完善的工艺体系。长庆油田43台换热盘管的应用结果表明,该新型阻垢涂层可降低易结垢加热炉换热盘管结垢速率85%~90%,延长易结垢盘管使用寿命7倍,收益/投资达到681%。     

空气-水蒸气混合气体在换热圆管内外冷凝相变数值研究

为提高相变热交换器的传热性能,应用Fluent软件分别对空气-水蒸气混合气体在换热圆管内、外的冷凝换热进行数值模拟。气液两相流采用体积函数法模型,水蒸气在空气中的扩散采用组分运输模型,水蒸气冷凝的相变模型采用Knudsen相变系数模型。分析了冷凝相变流场,研究了空气质量分数对冷凝相变过程的影响。结果表明,水蒸气的冷凝需经过对流区、组分扩散区、液膜阻力区;传热系数随混合气体中空气质量分数的增加而降低,随混合气体流速的增大而升高;当换热圆管内空气质量分数为0.3时,传热系数相比纯蒸汽冷凝降低50%;在相同工作条件下,蒸汽于管内发生冷凝的传热系数较于管外低68.4%。     

相变加热炉机械自动清垢技术研究

大庆油田地面系统的加热炉因被加热介质物性较差,造成每年烧损的加热炉多达80余台,约占加热炉总数的3%,严重影响了站场加热炉的日常运行,给油田生产带来了较大的安全隐患,且容易引发加热炉火灾事故;同时还因其热效率降低,增加了燃料气的消耗。为了解决上述技术难题,对原有加热炉结构进行技术升级,打破原有换热模式,采用无动力管内蒸汽自然循环相变换热、可拆卸倾斜式滑动管板式填料函换热器结构和无接触控制、毛刷水平往复除垢等技术,研发出新型的相变加热炉机械自动清垢装置。采用间接的换热模式来加热被加热介质,以此来降低换热管外表面的温度,延缓结垢速度。经现场实际运行数据核算,加热炉的维修周期由原来的1年3次缩减到现在的3年1次,热效率提升5%以上,与同负荷的二合一加热炉相比,每年可节省费用40.175万元。     

陆梁油田水套加热炉的腐蚀与防护

陆梁油田作业区水套加热炉存在严重的盘管腐蚀,甚至出现了盘管穿孔现象,影响了油气的集输和油田的正常生产,分析了水套加热炉腐蚀的原因,原油中含酸有机物对盘管的腐蚀较小,水套加热炉盘管的腐蚀主要由油田采出液中的氯化物、硫化物和溶解氧引起。针对以上腐蚀情况提出了相应的解决方案和对策。     

MVR系统非稳态热力学模拟

建立了机械蒸汽再压缩系统的热力学模型,并对换热器无相变瞬态传热分析的模型进行了简化。在此基础上,以加热后的料液显热作为启动热源,以稳态计算数据为基础,利用迭代法对系统非稳态运行过程进行了模拟。结果表明:在闪蒸阶段,系统内蒸汽流量增长较快,当换热量达到蒸发器换热的最大值时,蒸汽流量出现明显拐点,并呈下降趋势直至稳态;系统约在2 500s后达到稳态运行。压缩机最大功率及最大进气量均出现在非稳态运行过程中,与稳态值相比,分别高出41.89%和32.56%。     

水套加热炉热力计算方法比较

针对采用SY/T 0535—94《火筒式加热炉热力与阻力计算方法》进行水套加热炉校核计算时,出现的随过量空气系数增加排烟温度不变、火筒出口烟温降低的问题,运用通用的燃油、燃气锅炉热力计算方法,对加热炉进行了重新校核计算。结果表明,通用热力计算法的结果与实际相符,即随过量空气系数增加,排烟温度增加、火筒出口烟温基本不变。分析发现,SY/T 0535—94中热力计算方法未考虑烟气成分对火筒辐射传热的影响,并过分夸大烟管对流传热能力,因而导致大过量空气系数时计算结果偏离实际。建议尽快出台新的水套加热炉热力计算标准,标准中应考虑烟气成分和灰垢热阻对传热的影响。     

含CO_2高压气田集气站加热炉换热盘管材质的选择

徐深气田集气站采用天然气加热炉对气井来气进行换热,通过对现场破裂加热炉盘管的分析检验,可以认定盘管破裂的原因是由于酸性介质的腐蚀造成的。从各井的天然气组分分析来看,能够对工艺管道及设备构成腐蚀的成分是天然气中的CO2及气田水中的Cl-。因此应根据气相中CO2分压和采出水中Cl-含量的不同,来确定加热炉换热盘管材质选用碳钢、316 L或2205双相不锈钢的技术界限。     

空气预热器的故障分析及改造

通过对兰州石化助剂厂1万t／a顺酐装置所用空气预热器的主要参数进行核算后发现,该设备存在蒸汽流量及传热面积过小,且迎风速过大等设计缺陷。重新设计制造空气预热器,采用新型的插件管排式结构,蒸汽进出预热器管线由原来的4路改为1路,并采用增加换热盘管,增大长径比的方式,延长了空气在预热器内的停留时间,使加热空气的出口温度提高了20℃,取得了良好的换热效果。     

海上稠油导热油蒸汽发生器加热技术

海上聚驱稠油油田原油换热通常采用管壳式及板式换热器等传统换热器,在使用过程中脏堵频繁,换热效率低,影响原油脱水效果。为了改善渤海某海上稠油油田原油换热效果,通过对传统加热器使用情况进行分析,综合海上油田换热系统现状,提出基于导热油蒸汽发生器的海上稠油加热新方法。结合蒸汽发生器的工作原理和蒸汽发生器原油加热设备,提出了导热油蒸汽发生器加热工艺流程图,针对锅炉用水、热油流量、热油温度、系统配置等关键因素分析了导热油蒸汽发生器海上稠油加热的可行性,为设计可应用于海洋平台的小型化、集约化导热油蒸汽发生器系统提供了相关数据和方案。     

原油蒸馏过程换热网络的最优操作

本文研究了原油蒸馏过程换热网络的最优操作。针对上海高桥石化公司炼油厂1号原油蒸馏装置换热流程的特点,通过建立加热炉冷进料段的热平衡模型,提出了考虑加热炉冷进料影响的整个换热过程最优操作问题。这是一个具有7个优化变量的非线性规划问题。操作优化问题的求解是在对换热过程进行综合模拟的基础上进行的。对现场操作数据的优化计算结果表明,换热网络的终温可以提高3℃左右。     

庆哈中一站加热炉节能改造

相变加热炉在油气田集输工程中得到了广泛应用,在降低能耗方面发挥了重要作用探讨庆哈输油管线中一站“二合一”相变加热炉在原油加热、采暖换热运行过程中存在的问题,通过对相变炉原理、构造进行研究及现场实践,找出存在问题的原因及改进万法,为相变加热炉运行中节能降耗提供一种有效途径.