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石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2010年1o月 第32卷 第5期
JournalofOilandGasTechnology(J.JPI) Oct.2010 Vo1.32 No.5
变压吸附制氮技术 (PSA)
在河南油 田稠油开发 中应用
聂惟国 (河南石油勘探局机动处,河南南阳473132)
[摘要]变压吸附制氮技术首次在河南油田稠油开发 中得到应用,取得了较好的效果。PSA采用分体撬装
布置,空压机与增压机采用 电动机变频驱动,与膜制氮相 比,PSA具有投资少、运行可靠、环境噪声较
小、运行经济等优势。
[关键词]变压吸附制氮技术 ;稠油开发;河南油 田;应用
[中图分类号]TE357.46 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2Ot0)05—0329—02
近年来 ,氮气越来越多地应用于油田的开发生产 中,油层注氮的主要作用是通过稠油蒸汽吞吐井注
氮 、氮气泡沫调剖等一些技术来提高采收率;通过氮气注入保持井下压力及气顶驱油等进行二次采
油 J。在我国,主要是利用膜分离制氮技术进行氮气辅助开采,实现单井注氮 ,实施压裂酸化 、气举排
液、热采降粘等 。变压吸附制氮技术也是一种常温气体分离技术,其原理是利用分子筛对不同气体分子
“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。2009年河南油 田首次将变压吸附 (PressureSwingAdsorp—
tion:PSA)制氮技术应用于古城油 田泌浅 33区块 ,实现氮气随蒸汽 同时注入油井内,达到降粘及气
顶驱油 ,提高稠油的采收率uj,通过半年的实践取得 了较好的效果 。该系统为撬装布置,空压机与增压
机均采用变频 电驱动。 .
PSA制氮装置的主要参数
额定氮气流量 :1000Nm。/h;纯度 ≥95%标准氮气纯度 :95%,可在 93%~99.9 间调节 ;额定输
出压力 :25MPa,可在 5~25MPa问调节 ;产 出氮气排气温度:≤55℃;布局方式 :分体撬装移动箱
体 ,分 3个撬装布局 ;动力供应 :空压机与增压机都采用 电机驱动,并采用变频起动与变频调速方式 ;
冷却方式 :风冷 ;振动指标 :振幅≤O.05ram。
2 工艺流程设计
整套系统由空气压缩系统、空气净化处理系统、变压吸附制氮系统、增压系统、中央控制系统、供
电系统组成 。
变压吸附制氮过程是 :压缩净化后 的空气流经装填有碳分子筛 (CMS)的吸附塔 ,其间氧气分子
在碳分子筛表面吸附,氮气 由吸附塔上端流出,进入缓冲罐。经一段时间后 ,吸附塔中碳分子筛被所吸
附的氧饱和,需进行再生。再生是通过停止吸附步骤 ,降低吸附塔的压力来实现的。2个吸附塔交替进
行吸附和再生 ,从而确保氮气的连续输出。
3 主要设备配置
①空气压缩系统。采用英格索兰 MH250SE压缩机,额定排气量 38.8m3/rain,额定排气压力
[收稿日期]2010一O7—22
[作者简介]聂惟国 (1966一),男,1989年江汉石油学院毕业 ,硕士,高级工程师,现主要从事油田设备管理工作。
石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2010年 10月
1.0MPa。②空气净化系统。经过处理后 (进制氮系统前)空气质量标准 :残油含量≤O.001mg/L;空气温
度≤5O。C;空气中水含量≤0.001mg/L。③制氮系统 :采用德国卡波公司NS/700,产氮气量 1000Nms/h。
④氮气增压系统。使用美国通用电气公司GE/A352,排气压力 25.0MPa,排气量 1000Nm。/h。
4 与传统的膜制氮系统对比
河南油 田于 2006年购置了一套额定压力为 25MPa、排量为 600m。/h的膜制氮装置。2套装置的对
比如表 1。
表 1 2套装置的对 比
5 PSA现场应用效果及经济分析
河南油 田2010年 2月 PSA 装置 投入使用 ,运行 良好。PSA 与膜制氮装置运行与费用分析见
表 2、3。
表 2 PSA装置运行与费用分析
表 3 膜制氮装置运行与费用分析
泌浅 33区 自2010年 2月中旬使用
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