26. Типы теплообменников. Назначение, особенности эксплуатации на морской платформе.

Теплообменники, обычно называемые нагревателями, служат для повышения температуры скважинной жидкости для предупреждения образования гидратов, снижения вязкости и разложения эмульсии с целью облегчения сепарации нефти и воды.

Типы нагревателей и их применение

Нагреватели используются практически на всех этапах добычи и переработки нефти. Они различны по своим габаритам и сложности (от простых ёмкостей, заполненных горячей водой, до сложных крекинговых печей на нефтеперерабатывающих предприятиях).

Нагреватели обычно подразделяются на установки прямого и непрямого нагрева. В обогревателях прямого нагрева подогреваемая жидкость протекает по трубкам, размещенным в коробе, находящемся под непосредственным воздействием открытого огня. Бойлерный котел является примером нагревателя прямого действия. В нефтяной промышленности использование нагревателей прямого действия имеет ряд ограничений. В нагревателях непрямого действия подогреваемая жидкость из скважины протекает через змеевик, помещенный в ёмкость с горячей водой. Нагрев воды осуществляется от теплового источника (дизельной печи).

Предупреждение образования гидрата

Природный газ содержит водяной пар. При определенных условиях протекания жидкости через штуцер происходит ее расширение с понижением температуры потока и соответственно образованием гидрата. Гидрат образуется при затвердевании частиц воды и легких углеводородов, содержащихся в природном газе. Образование гидрата представляет собой серьезную проблему; при замерзании частиц в поверхностном оборудовании, клапана и расходомеры выходят из строя, а штуцера закупориваются.

Гидраты природного газа напоминают гранулированные снежинки. Эти химические составы, состоящие из углеводородов и воды образуются при температурах, превышающих температуру замерзания воды, когда происходит растворение некоторых углеводородов в воде при низких температурах и повышенном давлении. Ускорению данного процесса способствует высокая скорость потока, изменение давления и смешивание, а также присутствие некоторых газов, в частности H2S и CO2 . Нагреватель используется для поддержания значения температуры выше критического, при котором возможно образование гидратов.

Снижение вязкости

Повышенная вязкость затрудняет прохождение жидкости по трубопроводам. Эта проблема, обычно, не встает остро при испытаниях скважины. Однако, наряду с изменениями состава жидкости пласта при ее подъеме на поверхность, вязкость может повышаться из-за снижения окружающей температуры, что, в свою очередь, может повлиять на качество проводимых испытаний. Поскольку вязкость зависит от температуры, то для снижения вязкости и предупреждения связанных с ней проблем обычно используется нагреватель.

Разложение эмульсии

Так как наличие воды в пласте неизбежно, встает проблема отделения ее от нефти. В определенных условиях нефть и вода эмульгируются и их сепарация возможна только при инжектировании в жидкость химических препаратов или подогреве ее с помощью нагревателей.

Паровой теплообменник

Паровой теплообменник практически полностью заменил собой нагреватели непрямого действия при работе на морских скважинах; он используется также там, где использование нагревателей непрямого действия не допускается нормативами. Эксплуатация паро-теплообменника практически исключает возможность возникновения пожара. Для его эксплуатации необходимо наличие соответствующего источника пара, однако в большинстве случаев регламентировано также и применение парогенераторов.