国内低渗透油气田地面建设主要以井组、增压点、联合站为常规标准化布站模式,这种站场单一设备多、流程复杂、成本高。为了简化工艺流程、降低建设成本,对主要生产设施进行模块化、集成化和橇装化探索显得尤为迫切。目前国内外尚无专门用于低渗透油气藏开发的橇装增压集成装置,油气混输一体化集成装置的研制将填补国内石油行业同类产品的技术空白,有利于提高低渗透油气田地面建设的整体水平。通过与传统增压站流程装置进行对比研究,本文研制了一套集成橇装增压装置。该装置将传统增压站中的过滤器、分离缓冲罐、加热炉、气液分离器和外输泵等多个生产设备一体化集成,组合成橇,并配套智能控制系统,具有分离、缓冲、加热和增压等功能,可实现远程终端控制、现场无人值守,满足数字化管理要求,可替代低渗透油田的小型油气集输站场。本文针对模块化橇装增压集成装置的关键模块,包括加热模块、缓冲分离模块以及二者之间的隔断模块,开展了模块工程设计、热(力学)参数匹配与优化等探索研究,主要工作如下:利用计算流体动力学CFD软件模拟了加热模块—火筒湍流流动和燃烧过程,研究了不同工况下加热炉的燃烧与传热状况,发现加热炉的温度沿炉膛分布较为均匀,在烟管处下降较快;提高燃烧器燃烧功率即有利于提高加热效率,又可以提高排烟温度,并对烟气的露点腐蚀有较好的防护。系统考察了液滴直径、进气速度、波纹板间距和液滴体积分数对捕雾效率和进出口压差的影响,发现波纹板除雾效率随液滴直径、进气速度和液滴体积分数的增大而提高,随叶片间距的增大而降低。此外,波纹板进出口压差随着进气速度、液滴体积分数的提高以及颗粒直径、波纹板间距的减小而增大。针对加热段与缓冲、分离段中部的隔断板受力变形情况进行了有限元分析,为直筋板与圆筋板结构优化提供了量化参数,优选直筋板结构要优于圆筋板结构。本文研制开发的模块化橇装增压集成设备已初步应用于中石油长庆油田工程实践,在低渗致密油开发压裂改造中各主要模块功能得到了检验,装备整体水平居国内领先。