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含聚合物原油螺旋板换热器堵塞原因分析及改进

来源:中凡工业浏览量:载入中...发布时间:2021.09.24


聚合物驱油是目前化学驱油中发展较快也是很有潜力的一种增产措施,在各种化学驱油方法中,聚合物驱油是一种经过一定规模的工业性实验而获得较好效果的方法。目前我国已经成为世界上使用聚合物驱技术规模较大、增产效果较好的国家。聚合物驱油在保证我国原油稳定生产中发挥着不可替代的作用。随着聚合物采油技术的推广应用,开采面积及产量不断增加,注聚采出液中聚合物含量也不断提高。

目前,对注聚采出液的处理存在较大困难。一方面,聚合物的加人使原油粘度增大,油水分离速度减慢,油水沉降分离困难。表现出在常规分离温度和沉降时间下,油水沉降分离后污水含油量和油中含水率都超标,且随注聚浓度的增加而增高。另一方面,由于注聚物对泥沙混和液中固体杂质有很强的吸附性,使采出液中泥沙携带量增大,换热器结垢和堵塞严重,造成电脱平台不能正常运行。注聚采出液造成换热器堵塞、换热效率下降,脱水困难、电脱系统运行不稳定,生产污水严重超标,影响原油的处理和输送,对整个原油生产工艺流程都造成不利影响。

原油换热器运行情况

可拆式堵死型螺旋板换热器的结构特点是螺旋通道两端面交错焊死,两端面的密封采用端盖加垫片的密封结构,原油和换热介质在螺旋通道逆流流动,螺旋通道内可由两端分别进行清洗。然而,可拆式堵死型螺旋板换热器存在严重的堵塞问题。换热效率达不到要求,换热器出口温度为93℃,远低于设计温度120℃。换热器结垢速度快,清洗耗时。

换热器堵塞问题分析

对电脱平台加热器开盖检查发现,换热器内部有大量柱状固体物堆积,直径约15mm,长约20~100mm。对含聚合物原油进行脱油抽提处理后分析抽余物的组成和结构。经分析,堵塞物由油和不溶物组成,两者分别占53%47%

流道结构

合理的换热器流道结构使流体在流动中均匀、顺畅且无死区,有助于防止离子形成的微晶沉积结垢和阻力降的增加。可拆式堵死型螺旋板换热器两侧通道均为螺旋通道,冷热侧可实现纯逆流换热。因此,换热效率较高。但是原油走螺旋通道,流动缓慢,流速方向与重力场方向垂直,靠近管壁流速较低,容易造成微晶在换热器壁面沉积。

温度

流体温度是影响结垢程度的关键参数。研究表明温度是影响碳酸钙、碳酸镁在水中溶解度的一个重要因素。绝大部分盐类在水中的溶解度都随温度升高而增大,但碳酸盐、硫酸盐在温度升高时溶解度反而下降。

改进措施

螺旋板换热器由两块长条形的金属板围绕轴心卷制而成,形成两个螺旋式通道。螺旋板换热器按结构形式可分为不可拆式和可拆式。可拆式螺旋板换热器又分为两种:一种结构特点是螺旋通道两端面交错焊死,端面的密封采用端盖加垫片的密封结构,螺旋通道内可由两端分别进行清洗,称为可拆式堵死型螺旋板换热器;另一种螺旋板换热器结构特点是一个通道两端焊死,另一个通道两端全部敞开,敞开端面采用封头端盖结构,称为可拆式贯通型螺旋板换热器。其一侧流体呈螺旋流动,另一侧流体穿越螺旋体呈轴向流动。轴流侧流道宽且为两端全部敞开结构,可方便采用机械清洗。

可拆式贯通型螺旋板换热器流道结构特点使流体在流动时均匀、顺畅、无死区,有助于防止离子形成的微晶沉积结垢。与可拆式堵死型螺旋板换热器相比,原油可采取自上而下的流动,流动方向与重力场方向一致,靠近流道壁流速较大,不易发生沉积结垢。可拆式贯通型螺旋板轴向通道流通面积比螺旋通道一侧大,流程较短,传热效果没有全螺旋型效果好。但其直通道流动阻力小,可通过多个换热器轴流侧串联解决传热问题。

中凡螺旋板换热器

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