一种高压换热器、相关方法及高压地层流体的分离系统与流程

本发明涉及石油天然气勘探开发领域，具体是一种高压换热器、相关方法及高压地层流体的分离系统。

背景技术：

1、高压油气井中高压地层流体通过油嘴管汇进入低压管线时，压力降低，体积膨胀，温度降低，当其温度低于水合物的生成临界温度时，地层流体中的自由水便与烃类气体结合生成水合物，造成管线堵塞，也称为“冻堵”，引起低压管路压力异常高压，形成安全隐患。为了防止管线堵塞，通常在油嘴管汇与低压管线设置高压换热器。

2、高压换热器适用于高压油气井地面计量测试的高压地层流体加热。地面计量测试时，高压油气井内高压地层流体压力高且不稳定，因此，该高压换热器应具备较高的承压和加热能力，将通入的高压地层流体降压并加热，使地层流体的温度至高于水合物形成温度，然后将地层流体通过低压管线输入分离器中。通过高压换热器能在一定程度上消除油嘴管汇后的管线“冻堵”的问题。

技术实现思路

1、但是，高压换热器本身的“冻堵”问题也会对地层流体输送的稳定和安全产生影响。针对以上情况，本发明实施例提供一种高压换热器、高压地层流体的降压和换热方法及高压地层流体的分离系统。

2、作为本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供一种高压换热器，包括：罐体、蒸汽管路、第一节流阀和第二节流阀，以及设置于所述罐体内的高压盘管和低压盘管；

3、所述第一节流阀包括位于罐体内部的输入油嘴，所述输入油嘴连接所述高压盘管的高压输入端；

4、所述高压盘管的高压输出端与所述第二节流阀连接；

5、所述第二节流阀连接所述低压盘管的低压输入端，所述低压盘管的低压输出端能够外接低压管线入口；

6、所述第一节流阀能够外接高压管线出口；

7、所述蒸汽管路包括蒸汽输入管以及与所述蒸汽输入管连接的第一蒸汽淋浴管和第二蒸汽淋浴管，所述蒸汽输入管外接高温蒸汽源，所述第一蒸汽淋浴管的出口对应于所述输入油嘴，用于对所述输入油嘴进行蒸汽淋浴，所述第二蒸汽淋浴管对应于所述高压盘管，用于对所述高压盘管进行蒸汽淋浴，所述蒸汽输入管连通所述罐体内部，用于向所述罐体通入高温蒸汽。

8、在一个或一些可选的实施例中，所述第一节流阀还包括第一阀体和第一节流阀输入端，所述第二节流阀包括第二节流阀输入端、第二节流阀输出端和第二阀体；

9、所述第一阀体和所述第二阀体均设置在所述罐体外部；

10、所述第一节流阀输入端连接所述高压管线出口；

11、所述第二节流阀输入端连接所述高压盘管的高压输出端；

12、所述第二节流阀输出端连接所述低压盘管的低压输入端。

13、在一个或一些可选的实施例中，还包括外链接管以及设置于所述外连接管上的第一流体控制阀、第二流体控制阀和第三流体控制阀；

14、所述第一流体控制阀设置于所述第一节流阀输入端与所述高压管线出口之间；

15、所述第二流体控制阀设置于所述第二节流阀输出端与所述低压管线入口之间；

16、所述第三流体控制阀设置于所述高压管线出口与所述低压管线入口之间。

17、在一个或一些可选的实施例中，所述蒸汽输入管包括设置在罐体外部的第一三通、第一蒸汽管、第二蒸汽管和第二三通；

18、所述第一三通分别连接所述第一蒸汽管和所述第二蒸汽管，所述第一蒸汽管通过所述第二三通分别连接所述第一蒸汽淋浴管和所述第二蒸汽淋浴管；

19、所述第二蒸汽管连通所述罐体内部。

20、在一个或一些可选的实施例中，所述蒸汽输入管还包括蒸汽控制阀门；

21、所述蒸汽控制阀门设置于所述第一蒸汽管和/或所述第二蒸汽管的管路上。

22、在一个或一些可选的实施例中，所述高压盘管包括第一程盘管，所述第一程盘管与所述输入油嘴连接；

23、所述第二蒸汽淋浴管包括多个蒸汽出口，所述第二蒸汽淋浴管的多个蒸汽出口用于对所述第一程盘管进行蒸汽淋浴。

24、在一个或一些可选的实施例中，还包括冷凝水回收管和疏水阀；

25、所述冷凝水回收管一端连通所述罐体内部，另一端连接所述疏水阀。

26、在一个或一些可选的实施例中，还包括泄压管、安全阀和爆破片；

27、所述安全阀和爆破片连通罐体内，所述泄压管一端分别连接所述安全阀和所述爆破片，另一端位于所述罐体外部。

28、在一个或一些可选的实施例中，所述第一节流阀为固定节流阀；所述第二节流阀为可调节流阀。

29、在一个或一些可选的实施例中，还包括至少一个温度表和至少一个压力表；

30、所述温度表设置于所述罐体上，用于测量罐体内部的温度；所述第一压力表设置于所述罐体上，用于测量罐体内部的压力。

31、作为本发明实施例的第二个方面，本发明实施例提供一种高压地层流体的降压和换热方法，包括：

32、高压地层流体进入到所述第一节流阀进行一级降压；

33、高压地层流体在运输到所述第一节流阀的输入油嘴时，通过第一蒸汽淋浴管的高温蒸汽对高压地层流体进行局部淋浴升温；

34、经过一级降压后的高压地层流体进入到高压盘管中，通过蒸汽输入管向所述罐体内部通入高温蒸汽，对高压盘管中的高压地层流体进行熏蒸式整体升温；

35、升温后的高压地层流体运输到第二节流阀进行二级降压；

36、经过二级降压后的地层流体进入到低压盘管中，罐体内部通入的高温蒸汽，对低压盘管中的地层流体进行熏蒸式整体升温；

37、升温后的地层流体通过低压盘管输送出去。

38、作为本发明实施例的第三个方面，本发明实施例提供一种高压地层流体的分离系统，包括：油嘴管汇、分离器和上述的高压换热器；

39、所述高压换热器连接于所述油嘴管汇和所述分离器之间。

40、本发明实施例至少实现了如下技术效果：

41、本实施例提供的高压换热器，适用于高压油气井地面计量测试的高压地层流体降压和加热，高压地层流体从高压管线出口进入高压换热器，经过第一节流阀进行一级降压，由于所述第一蒸汽淋浴管的出口对应于所述输入油嘴，在一级降压过程中通过第一蒸汽淋浴管的出口的高温蒸汽对输入油嘴进行升温，不仅保证了一级降压过程中第一节流阀不产生“冻堵”，降压后的高压地层流体通入高压盘管，由于所述第二蒸汽淋浴管对应于高压盘管，所以能够通过第二蒸汽淋浴管对进入高压盘管的高压地层流体进行高效、均衡的局部升温，同时，通过蒸汽输入管连通所述罐体内部通入高温蒸汽，对高压盘管的高压地层流体进行熏蒸式的整体升温，实现一级降压后升温，接着，升温后的地层流体进入第二节流阀进行二级降压，由于高压盘管和第二节流阀连接，所以相当于在二级降压前也进行了升温，保证了二级降压过程中第二节流阀不产生“冻堵”，使得降压过程中的升温也更高效、均衡，高压地层流体经过第一节流阀和第二节流阀进行两次降压，降压后进入低压盘管的地层流体，在罐体内再次进行熏蒸式的整体升温，避免地层流体进入低压管线后出现“冻堵”。

42、本发明提供的高压换热器具有稳定、高效的特点，可以很好的消除了第一节流阀和第二节流阀的阀内、阀前、阀后的“冻堵”，保证高压换热器的安全运行，为地层流体运输安全提供强力保障。通过设置对应不同位置的蒸汽管道，换热盘管中换热均匀，使得高压换热器具有较高的换热效率和良好的换热效果，不需要通过增加换热管的长度来提高换热效果，因此，高压换热器的罐体可以设计为较小的体积，实现降低加工制作成本，提高高压换热器的性价比。