新疆油田伴生氣增壓脫水工藝的應(yīng)用與優(yōu)化

胥金江，韓 薇，楊肇琰，王 靜

（新疆石油勘察設(shè)計研究院（有限公司），新疆 克拉瑪依834000）

新疆油田伴生氣增壓脫水工藝的應(yīng)用與優(yōu)化

胥金江，韓 薇，楊肇琰，王 靜

（新疆石油勘察設(shè)計研究院（有限公司），新疆 克拉瑪依834000）

新疆油田較大規(guī)模的伴生氣集中處理裝置大多采用原料氣預(yù)分離，壓縮機增壓，分子篩深度脫水，丙烷制冷，脫乙烷塔、脫丁烷塔分離產(chǎn)液化氣及輕烴的工藝。該工藝雖然具有脫水露點深度高、液化氣品質(zhì)高等優(yōu)點，但是針對地處沙漠地區(qū)比較分散的小規(guī)模的伴生氣處理不太適應(yīng)。本文以石南31集中增壓脫水站為工程實例，對壓縮機增壓、三甘醇脫水工藝進行分析和總結(jié)，為后續(xù)對類似小規(guī)模伴生氣處理工藝進一步優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

油田伴生氣；增壓；三甘醇；脫水；水露點；換熱

新疆油田有著豐富的石油天然氣資源，大部分油氣田地處沙漠地區(qū)。油田區(qū)域為半固定沙丘覆蓋，地殼植被稀少，地貌類型單一，地形起伏較大，地面海拔一般為421～450 m，周圍可依托的輔助設(shè)施較少。自然條件的限制，對大多數(shù)規(guī)模較小，分布比較分散，地處沙漠偏遠地區(qū)的油田伴生氣處理提出了苛刻的要求。為了適應(yīng)沙漠油氣田地面工程建設(shè)的特點，本文舉例分析，提出了適合沙漠油田小規(guī)模伴生氣處理的脫水工藝。

1 伴生氣處理工藝

1．1 處理必要性

新疆油田石南區(qū)塊的伴生氣如果經(jīng)過放燒處理不僅污染環(huán)境而且會造成大量的資源浪費，所以必須回收。而經(jīng)原油處理裝置分離出來的油田伴生氣仍含有飽和水，通過HYSYS軟件模擬計算，未經(jīng)脫水處理的天然氣在外輸壓力條件下水合物生成溫度為17℃左右，由于油田大部分所處沙漠地區(qū)，地形起伏較大，尤其在冬季，管線周圍環(huán)境溫度較低，管內(nèi)氣體溫度下降后，地勢低洼處管道內(nèi)易集液，造成管線堵塞，因此伴生氣必須先進行預(yù)處理，然后外輸。

1．2 石南31伴生氣增壓預(yù)處理工藝流程簡述

伴生氣來氣（0．3 MPa、35℃）首先進入壓縮機入口分離器進行分離，分離出的氣體進壓縮機增壓到3．5～4．0 MPa， 夏季經(jīng)空冷器冷卻到50℃后進壓縮機出口分離器進行分離，分出的氣體進三甘醇脫水裝置脫水后外輸（水露點為－10℃）。春秋冬三季壓縮后的伴生氣進空冷器冷卻至20～30℃，然后進三甘醇脫水裝置脫水（水露點－10℃）后外輸。壓縮機出口分離器分出凝液減壓后進入凝液緩沖罐，凝液緩沖罐分出的氣體返回壓縮機入口分離器，液體進入原油儲罐，三甘醇脫水裝置可采用橇裝化布置。工藝流程模擬圖見圖1。

1．3 三甘醇脫水橇的選擇

工藝參數(shù)：

進氣壓力：3．0～4．0 MPa（表）；

進氣溫度：20～50℃；

處理量：20×104～45×104Nm3·d－1

外輸氣水露點：≤－10℃（外輸壓力下）

工作工況：

進氣壓力：3．5 MPa（表）；

進氣溫度：30℃；

處理量：20×104～40×104Nm3·d－1

外輸氣水露點：≤－10℃（外輸壓力下）

整個脫水裝置采用橇裝布置，橇裝三甘醇脫水裝置包括吸收塔、再生塔、重沸器、換熱器、三甘醇循環(huán)泵、過濾器、閃蒸分離器及所有必須的輔助設(shè)備，如控制盤及與主橇的電纜配管配線和安裝、配電箱與主橇接線、橇上各種工藝管道和儀表、調(diào)節(jié)閥、放空閥、安全閥、排污閥、工具、備件及未提及的為達到功能要求必不可少的部件。試運期間一次性充裝的物品，所有與橇外連接的工藝管道均接至橇邊，并配備雙法蘭、螺栓、墊片、地腳螺栓及緊固件。

1．4 壓縮機選型

工藝參數(shù)范圍：

進氣壓力：0．2～0．4 MPa（表）；

排氣壓力：3．0～4．0 MPa（表）；

進氣溫度：25～30℃；

最終排氣溫度：夏季≤50℃；冬季≮25℃

排量：20×104～50×104Nm3·d－1

正常工作工況：

進氣壓力：0．2 MPa（表）；

排氣壓力：4．0 MPa（表）；

進氣溫度：25℃；

排量：50×104Nm3·d－1

采用往復(fù)式中速或低速橇裝天然氣發(fā)動機－壓縮機組。橇塊包括天然氣發(fā)動機、壓縮機、空冷器及所有必須的輔助設(shè)備，如消音器、入口空氣過濾器、緩沖罐、洗滌罐、末級出口分液罐、水冷器、工藝級間及后冷器、潤滑油系統(tǒng)、控制盤及與主撬的電纜配管配線和安裝、配電箱與主橇接線、機組啟動卸載系統(tǒng)、橇上各種工藝管道和儀表、進出口切斷閥、進出口放空閥、安全閥、出口單向閥、工具、備件及未提及的為達到功能要求必不可少的部件。試運期間一次性充裝的物品，所有與橇外連接的工藝管道均接至橇邊，并配備雙法蘭及緊固件。

2 脫水工藝分析及優(yōu)化

2．1 脫水工藝分析

石南31增壓脫水裝置由2005年年底投產(chǎn)使用以來外輸氣水露點一直達標(biāo)，直到2010年夏季，在對石南31集中增壓脫水站的外輸氣進行水露點測試中發(fā)現(xiàn)水露點超過設(shè)計控制值，而冬季水露點滿足設(shè)計要求控制點。經(jīng)過分析得出，冬季由于環(huán)境溫度較低，伴生氣在壓縮機出口經(jīng)過空冷后溫度降低，部分烴水析出在經(jīng)過壓縮機出口分離器分離后，進入三甘醇脫水裝置脫水，脫水效果良好，而夏季沙漠地區(qū)環(huán)境溫度很高，伴生氣再經(jīng)過壓縮機壓縮后，溫度進一步升高，空冷器的冷卻溫度受夏季高溫影響，造成大量的烴水成飽和狀態(tài)，再經(jīng)過壓縮機出口分離器分離時得不到有效分離，使得后續(xù)三甘醇脫水負荷加大，又由于部分烴的存在影響三甘醇脫水效果，使得外輸氣水露點升高，無法滿足氣質(zhì)要求。

2．2 工藝流程優(yōu)化

由上述可得，該套處理工藝缺少脫烴設(shè)施，當(dāng)伴生氣組分進一步變富，而環(huán)境溫度升高時，伴生氣進三甘醇脫水橇的溫度將會超過其設(shè)計值，則將會進一步影響三甘醇的脫水效果。結(jié)合工藝實際情況，冬季按原工藝流程正常生產(chǎn)；在夏季當(dāng)環(huán)境溫度較高時將壓縮機空冷改為水冷或在壓縮機出口三甘醇脫水橇之間增設(shè)丙烷外冷系統(tǒng)，對伴生氣進行冷卻，使得部分烴水提前析出，再經(jīng)過壓縮機出口分離器分離后，進入三甘醇脫水橇脫水，則可同時保證外輸氣的烴水露點要求。

3 結(jié)論及建議

（1）裝置脫水效果良好，為了減輕伴生氣中的重?zé)N對后續(xù)三甘醇脫水效果的影響，應(yīng)在脫水前對伴生氣進行外冷脫烴處理，使得外輸氣氣質(zhì)指標(biāo)進一步提高。

（2）該套脫水裝置相對獨立，整體由橇裝連接，今后的改、擴建、搬遷工作提供便利條件，方便生產(chǎn)管理。同時工藝流程簡潔，控制環(huán)節(jié)少，設(shè)備可靠適用，生產(chǎn)過程無人值守，自動化管理，站場平面布置緊湊，便于巡檢，充分體現(xiàn)了沙漠油田的特色。

（3）油氣并舉共同開發(fā)，避免了以往伴生氣放空不能得到利用的浪費現(xiàn)象，使油田開發(fā)的整體效益得到提高，同時也使寶貴的天然氣資源得以充分利用。

Ap plication and Optimization on Pressurization Dehydration Process of Associated Gas in Xinjiang

XU Jin-jiang，HAN Wei，YANG Zhao-yan，WANG Jing
（Xinjiang Petroleum Engineering Design and Research Institute Co．，Ltd，Karamay 834000，China）

TE 868

B

1671-9905（2011）06-0070-02

胥金江，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，2007年至今在新疆石油勘察設(shè)計研究院（有限公司）油氣工藝所從事設(shè)計工作，助理工程師，地址：新疆克拉瑪依市友誼路115號六家聯(lián)合辦公樓油氣工藝所C712，郵編834000

2011-03-23