含聚合物原油螺旋板换热器堵塞原因分析及改进.pdf

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1、１３６化工机械２０１５年*含聚合物原油螺旋板换热器堵塞原因分析及改进刘孝根**１吴晓红１倪利刚１张中清１张宏凯２（１．合肥通用机械研究院；２．中海油能源发展采油服务分公司）摘要针对某原油处理厂含聚合物原油的可拆式堵死型螺旋板换热器在运行中出现严重堵塞问题进２＋２＋行了分析。发现堵塞原因较复杂，主要是由于原油在换热器中流速较低，原油中携带的Ｃａ、Ｍｇ等离子形成的微晶以及采出液中携带的泥沙等杂质在重力作用下沉淀在换热器换热壁面所致。根据分析结果提出了换热器改进方案，并对改进的换热器样机进行了现场试验，取

2、得了预期的效果。关键词螺旋板换热器聚合物驱油堵塞高粘度原油中图分类号ＴＱ０５１．５文献标识码Ｂ文章编号０２５４-６０９４（２０１５）０１-０１３６-０４聚合物驱油是目前化学驱油中发展最快也是中出现严重堵塞原因进行分析，并提出相应改进很有潜力的一种增产措施，在各种化学驱油方法方案。中，聚合物驱油是唯一一种经过一定规模的工业１原油换热器运行情况［１～３］性实验而获得较好效果的方法。目前我国已绥中陆地原油处理厂采用通过性较好的可拆经成为世界上使用聚合物驱技术规模最大、增产式堵死型螺旋板换热器。该种螺旋板换

3、热器的结［４］效果最好的国家。聚合物驱油在保证我国原构特点是螺旋通道两端面交错焊死，两端面的密油稳定生产中发挥着不可替代的作用。随着聚合封采用端盖加垫片的密封结构，原油和换热介质物采油技术的推广应用，开采面积及产量不断增在螺旋通道内逆流流动，螺旋通道内可由两端分加，注聚采出液中聚合物含量也不断提高。别进行清洗。然而，可拆式堵死型螺旋板换热器目前，对注聚采出液的处理存在较大困难。存在严重的堵塞问题。换热效率达不到要求，换一方面，聚合物的加入使原油粘度增大，油水分离热器出口温度为９３℃，远低于设计温度１

4、２０℃。速度减慢，油水沉降分离困难。表现出在常规分换热器结垢速度快，清洗耗时。清洗作业组常驻离温度和沉降时间下，油水沉降分离后污水含油现场对７组换热器（一组２个）进行循环清洗。量和油中含水率都超标，且随注聚浓度的增加而清洗时需要拆卸顶端，平均１台换热器清洗时间增高。另一方面，由于注聚物对泥沙混和液中固为２天左右。体杂质有很强的吸附性，使采出液中泥沙携带量２换热器堵塞问题分析增大，换热器结垢和堵塞严重，造成电脱平台不能对电脱平台加热器开盖检查发现，换热器内正常运行。注聚采出液造成换热器堵塞、换热效部有

5、大量柱状固体物堆积，直径约１５ｍｍ，长约［５，６］率下降，脱水困难、电脱系统运行不稳定，生２０～１００ｍｍ。产污水严重超标，影响原油的处理和输送，对整个２．１堵塞物组成和结构分析原油生产工艺流程都造成不利影响。对含聚合物原油进行脱油抽提处理后分析抽这些问题严重影响油田正常生产任务的完余物的组成和结构。经分析，堵塞物由油和不溶成，必须对其提出有效的解决方案。笔者针对绥物组成，两者分别占５３％和４７％。不溶物主要成中某原油处理厂含聚合物原油的换热设备在运行分是方解石ＣａＭｇ（ＣＯ）和纤维蛇纹石１．１１０

6、．８９３２*合肥通用机械研究院２０１２年度青年科技基金资助项目（２０１２０１１０８２）。**刘孝根，男，１９８２年９月生，工程师。安徽省合肥市，２３００８８。第４２卷第１期化工机械１３７ＭｇＳｉＯ（ＯＨ），两者约占不溶物的８６％。定量流状态。在流通通道截面上，流速在壁面处为零，３２５４分析结果见表１。往中心方向逐渐增大，至中心达到最大值。靠近表１不溶物的组成和含量％壁面附近流速很低，流动缓慢。笔者以原油在圆化合物种类含量管中层流流动为例分析重力场方位对结垢的影响Ｃａ１．１１Ｍｇ０．８９（ＣＯ３）２６

7、３．０（图１）。Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４２３．０Ｆｅ２Ｏ３３．７ＳｉＯ２２．１ＮａＣｌ１．１ＳｒＳＯ４２．１ＢａＳＯ４１．０粘土（以Ａｌ２Ｏ３含量表示）４．０图１圆柱形流体上的受力２．２换热器堵塞影响因素图１表示流体通过一均匀直管作定态流动。经分析，堵塞物的形成与流体本身的性质、组在圆管内，以管轴为中心，任取一半径为ｒ，长度成（尤其是聚丙烯酰胺（ＨＰＡＭ）含量）、流速、流为ｌ的流动圆柱，对该圆柱体进行受力分析。速与重力场的相对方位、流道的结构、温度、杂质两端面上的压力：含量、传热元件表面状况以及系

8、统压力等诸因素２Ｆ＝πｒｐ（１）１１［７，８］有关，其形成是一个复杂的过程。２Ｆ＝πｒｐ（２）２２２．２．１注聚物的影响外表面上的剪切力：采油过程中加入聚合物ＨＰＡＭ使原油粘度ｄｕＦ＝２πｒｌτ＝２πｒｌμ（３）增大，原油在换热器中流速降低。低流速促进了ｄｒ原油中微晶的沉积。同时，原油粘度的提高增加圆柱体的重力：２Ｆ＝πｒｌρｇ（４）了采油过程中携带泥沙等杂质的量，促进了堵塞ｇ式中ｐ、ｐ———两端面中心处的压强，Ｐａ；物的形成。１２２．２．２流速τ———圆柱体外表面上