李曉林

引言：在油氣田生產(chǎn)和運(yùn)輸中，因水套爐泄漏等問題，嚴(yán)重制約了氣田的生產(chǎn)與發(fā)展。面對經(jīng)濟(jì)發(fā)展對天然氣的需求，加強(qiáng)對氣田的水套管的改造研究，建立新型的水套爐，防止接環(huán)焊縫泄漏等問題的發(fā)生，以保證氣田生產(chǎn)順利進(jìn)行。

在單井集氣站工藝流程中，水套爐的使用，主要目的是給天然氣節(jié)流降壓提供能量，確保天然氣節(jié)流降壓順利進(jìn)行。水套爐的工作原理是通過利用天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能來加速天然氣的流動(dòng)。但是，面對水套爐在運(yùn)行改造中煙火管泄漏問題，加強(qiáng)水套爐的改造是非常有必要的，針對水套爐存在的問題，有針對性地進(jìn)行改造，使水套爐在天然氣生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中發(fā)揮重要作用。

一、水套爐運(yùn)行過程中存在的問題

以川東氣田生產(chǎn)為例，其有型號為SSL、SL水套爐310余臺，熱負(fù)荷為60kW、240kW、360kW，壓力等級為32MPa。通過在單井集氣站安裝水套爐，為天然氣的節(jié)流降壓提供了能量。水套爐主要由燃燒系統(tǒng)、天然氣通道及殼程組成，而燃燒系統(tǒng)主要由擋風(fēng)板、爐膛、煙火管等組成。但是，水套爐在運(yùn)行過程中，常常出現(xiàn)泄漏等問題，如水套爐燃燒系統(tǒng)及煙火系統(tǒng)存在的問題，尤其是煙火管泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重阻礙了氣田的生產(chǎn)。針對煙火系統(tǒng)存在的問題，由于水套爐煙火管與爐膛是焊縫連接，容易出現(xiàn)腐蝕穿孔漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致水套爐無法正常使用，并且煙火系統(tǒng)中煙囪也容易發(fā)生腐蝕穿孔。針對這種現(xiàn)象的發(fā)生，煙火系統(tǒng)發(fā)生腐蝕的原因有很多，其中，最主要因素可能是引起煙囪發(fā)生腐蝕的凝析水，也有可能是甲烷（CH4）燃燒產(chǎn)物產(chǎn)生水汽的冷凝水。為了有效檢測出引起煙火管腐蝕的原因，通過檢測天然氣計(jì)量溫度，在水套爐周圍安裝電磁閥，水套爐中的燃燒器主火實(shí)行兩位式控制，同時(shí)對燃燒的火焰進(jìn)行監(jiān)測，若出現(xiàn)火焰熄滅的現(xiàn)象，必須將燃?xì)忾y管壁，并及時(shí)報(bào)警。針對水套爐控制系統(tǒng)存在的問題，其主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是火焰監(jiān)測儀安裝位置的不規(guī)范，導(dǎo)致無法監(jiān)測火焰的燃燒情況；二是燃燒器主火打開時(shí)，不能及時(shí)準(zhǔn)確的點(diǎn)燃，主要原因是因燃燒器的引導(dǎo)火一直處于燃燒狀態(tài)，當(dāng)外界的空氣進(jìn)入煙火管時(shí)，導(dǎo)致天然氣的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣密度，在運(yùn)行過程中，一般燃燒壓力設(shè)計(jì)為16kPa。面對空氣進(jìn)入煙火管的現(xiàn)狀，若天然氣計(jì)量溫度下降到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，燃燒器主火打開，這時(shí)燃燒器出來的氣流將有相對較高的動(dòng)能，因天然氣沖到爐膛底部，在爐膛的壓力作用下，天然氣將被反彈回來，致使天然氣被引火點(diǎn)燃，并且天然氣也進(jìn)入了煙火管及煙道，等到被點(diǎn)燃時(shí)，必將出現(xiàn)爆鳴、回火等現(xiàn)象的發(fā)生，這帶來了嚴(yán)重的安全隱患。即使安裝了火焰檢測儀，因安裝位置的原因，也無法正確監(jiān)測火焰燃燒情況。

二、水套爐改造措施

針對水套爐煙火系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行水套爐的改造具有十分重要的意義。建立一套新型的水套爐，以保證天然氣正常生產(chǎn)和運(yùn)輸。因此，在水套爐改造方案中，首先，必須引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，增加水套爐的型號，若水套爐選擇的型號太少，將降低了其使用效率，進(jìn)而造成水套爐自用氣保溫效果差，在這種生產(chǎn)模式下，既減少了水套爐的使用壽命，也加大了制造成本和使用成本。所以，在選擇水套爐型號上，應(yīng)遵循壓力原則和處理量原則，選擇的壓力有16、32MPa，處理量選擇60kW、120kW、240kW、360kW等。從實(shí)際情況看，壓力原則基本適合，而處理量原則不適應(yīng)現(xiàn)場，這就導(dǎo)致水套爐提供的能量源源小于設(shè)計(jì)的選擇值，致使水套爐無法為單井氣站自用氣提供足夠的能量。為此，在改造過程中，可以增加水套爐的壓力等級，增加至12MPa，以適應(yīng)高壓低滲透進(jìn)的生產(chǎn)；處理量等級增加12、24kW，以適應(yīng)高低產(chǎn)井的生產(chǎn)。除此之外，增加熱負(fù)荷為0.1×103～4×103的小型水套爐，壓力等級應(yīng)小于9MPa，使天然氣自用氣節(jié)流降低提供能量。其次，進(jìn)行引導(dǎo)或燃燒器的改造，做好引導(dǎo)火燃燒器的安裝，在實(shí)際情況中，若引導(dǎo)火無法及時(shí)點(diǎn)燃主火，將造成嚴(yán)重的安全隱患。因此，在安裝過程中，一是注重自用氣流程的改進(jìn)，從現(xiàn)有的自用氣流程來看，水套爐在獲得能量過程中，大多數(shù)能量在管段、閥建中就完全散失，導(dǎo)致自用氣無法節(jié)流降壓。針對這種現(xiàn)狀，在流程為改變的前提下，將散熱元件都安裝在自用氣進(jìn)水套爐加熱前，例如切斷閥、過濾器等元件。除此之外，將自用氣的出水套爐改為焊接方式，其可以達(dá)到良好的絕熱保溫效果。然而，對于水套爐燃燒系統(tǒng)中煙囪的安裝要求，在安裝過程中，應(yīng)注重其絕熱保溫效果，注重燃燒后的氣體排放，有效避免尾氣排放不到位而影響冬季天然氣的液化效果。最后，對于配風(fēng)系統(tǒng)的改造，在水套爐配風(fēng)設(shè)計(jì)中，由于帶引火的配風(fēng)不可調(diào)節(jié)，配風(fēng)箱同樣如此，總的來說，整個(gè)配風(fēng)系統(tǒng)既不方便使用，也不方便維護(hù)。在設(shè)計(jì)過程中，若將配風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)風(fēng)門置于配風(fēng)箱之外，既可以確保天然氣得到充分燃燒，也可以方便配風(fēng)系統(tǒng)的使用和維護(hù)，有利于克服水套爐燃燒過程中出現(xiàn)爆鳴、回火等現(xiàn)象的發(fā)生。

因此，對于水套爐的改造，經(jīng)對川東氣田的生產(chǎn)參數(shù)分析，可知不管水套爐的壓力變化怎樣，產(chǎn)量將隨著井口溫度變化而變大，當(dāng)產(chǎn)量達(dá)到一定范圍時(shí)，天然氣流動(dòng)溫度提供的能量足以滿足天然氣自用氣節(jié)流所需要的能量；為了充分發(fā)揮氣井油管的節(jié)流效應(yīng)，井下溫度應(yīng)低于10～16℃。所以，在水套爐改造中，第一，水套爐殼程水溫度應(yīng)控制在35～65℃內(nèi)；第二，在壓力選擇上，水套爐壓力應(yīng)約為氣田井口關(guān)井壓力的0.8倍，氣流流量隨著系統(tǒng)的變化而變大；第三，產(chǎn)量選擇上，應(yīng)選擇60kW的氣井，確保天然氣自用氣節(jié)流降壓；第四，火焰監(jiān)測上，首先必須進(jìn)行試驗(yàn)，正確安裝火焰監(jiān)測儀，使監(jiān)測儀正確監(jiān)測火焰燃燒情況；第五，將配風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)風(fēng)門置于配風(fēng)箱外面，主火應(yīng)設(shè)置在引導(dǎo)火的上面，建立新型的水套爐，從而克服當(dāng)前水套爐煙火管泄漏等問題。

總結(jié)

在天然氣自用氣節(jié)流中，因水套爐腐蝕而造成泄漏，嚴(yán)重阻礙了天然氣的生產(chǎn)。因此，通過對水套爐進(jìn)行改造，建立新型的水套爐，為天然氣節(jié)流降壓提供所需的能量，以保證天然氣節(jié)流降壓的順利進(jìn)行。

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（作者單位：重慶欣雨壓力容器制造有限責(zé)任公司）