深层气田、高压气田开采过程中,天然气压力可达10-20MPa,且伴随高含砂、高温等严苛工况,对天然气处理设备的耐压、耐磨、耐高温性能提出了极高要求。传统天然气旋风分离器与天然气过滤器,耐压性能不足,在高压工况下易出现变形、泄漏等问题,且耐磨性能较差,无法耐受高含砂气流的冲蚀,难以适配高压气田生产需求。高压工况专用耐磨型天然气旋风分离器的研发成功,经过16MPa严苛工况测试,各项性能指标均达到行业标准,填补了高压高含砂气田耐磨分离设备的技术空白,为高压气田稳定生产提供可靠支撑。
高压高含砂气田处理设备面临的严苛挑战:高压工况下,天然气流速快、压力大,对旋风分离器的本体强度、密封性能要求极高,传统设备本体强度不足,易出现变形、开裂,甚至天然气泄漏,存在极大安全隐患;高压高含砂气流中,砂粒冲蚀速度大幅提升,传统设备耐磨性能不足,内壁易被快速冲蚀,使用寿命极短,需频繁更换;高压工况下,设备运行温度较高(80-120℃),传统耐磨内衬易老化、脱落,进一步加剧设备磨损;传统天然气过滤器在高压高含砂工况下,滤料易被高压气流击穿、堵塞,过滤效率急剧下降,无法有效除砂,且维护频繁,无法满足高压气田连续生产需求;高压工况设备检修难度大,一旦出现故障,停机损失巨大。
高压工况专用耐磨型天然气旋风分离器,针对高压高含砂严苛工况,进行专项设计与优化,成功通过16MPa严苛工况测试,各项性能表现优异。该分离器采用高强度合金本体,通过整体锻造工艺成型,本体强度提升50%以上,可耐受20MPa高压,无变形、开裂风险,密封性能优异,采用耐高温高压密封件,可有效防止天然气泄漏;内壁采用“纳米陶瓷+耐磨合金”复合内衬,耐磨性能较传统设备提升6倍,可耐受高压高含砂气流的高速冲蚀,同时适应80-150℃高温工况,内衬无老化、脱落风险;优化旋流结构设计,在高压工况下可形成稳定旋流场,除砂效率达99.9%以上,可高效拦截细小砂粒,从源头保护后续设备。
严苛工况测试数据显示,该分离器在16MPa高压、120℃高温、含砂量1000mg/m³的工况下,连续运行1000小时,设备本体无变形、密封无泄漏,内壁磨损量仅为0.0008mm/a,除砂效率稳定在99.9%以上,各项性能指标均达到并超过行业标准。同时,设备配备高压安全预警系统,实时监测设备运行压力,当压力异常时自动泄压并发出预警,保障设备运行安全;模块化设计便于高压工况下的检修与维护,减少停机时间。该设备的成功研发与测试,彻底解决了高压高含砂气田处理设备的适配难题,已批量应用于多个高压气田,投用后设备运行稳定,运维成本降低75%,非计划停机率下降95%,为高压气田高效开发提供了核心装备支撑。