東方1－1氣田三甘醇脫水系統(tǒng)處理能力挖潛

田汝峰，謝艷娥

(中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057)

1 東方1－1氣田脫水系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)介

從天然氣中脫除水汽以降低露點(diǎn)的工藝，稱之為天然氣脫水。三甘醇以它較大的露點(diǎn)降、技術(shù)上的可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性而在天然氣脫水中普遍使用。三甘醇的脫水深度一般用露點(diǎn)降來(lái)表示，露點(diǎn)降是指天然氣脫水接觸塔操作溫度與脫水后干氣露點(diǎn)溫度之差。三甘醇接觸塔的脫水效果取決于進(jìn)料氣的流量、溫度、壓力及貧甘醇的純度、溫度和循環(huán)量，以及天然氣在接觸塔內(nèi)與甘醇接觸時(shí)間。

東方1－1氣田是由三個(gè)井口平臺(tái)及一個(gè)集生產(chǎn)、處理、生活于一體的中心平臺(tái)組成，一期投產(chǎn)中心平臺(tái)和井口E平臺(tái)，外輸天然氣400×104～500×104m3/d，二期投產(chǎn)井口A/B平臺(tái)，整個(gè)氣田外輸天然氣達(dá)到800×104～830×104m3/d。中心平臺(tái)除D2h/D8h兩口井天然氣CHn含量較高外，其余氣井因CHn含量較低、CO2含量較高無(wú)法用作燃料氣。東方1－1氣田采用三甘醇脫水技術(shù)脫水，其脫水系統(tǒng)由馬來(lái)西亞KAVANER公司設(shè)計(jì)和建造，主要由天然氣過(guò)濾分離器、三甘醇接觸塔、天然氣/三甘醇換熱器以及三甘醇再生裝置組成。2003年8月投入使用。

2 三甘醇系統(tǒng)提高爐溫的改造

氣田脫水系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，頻繁出現(xiàn)再沸爐爐溫低、露點(diǎn)降不達(dá)標(biāo)，三甘醇再生系統(tǒng)經(jīng)常熄爐，原設(shè)計(jì)大部分信號(hào)處于旁通狀態(tài)，給三甘醇爐的運(yùn)行帶來(lái)了巨大的安全隱患，影響氣田正常生產(chǎn)，通過(guò)摸索，氣田對(duì)三甘醇系統(tǒng)先后進(jìn)行了五次改造:

①為增大燃?xì)獾乃矔r(shí)流量，提供更多的熱量來(lái)提高爐溫，從而保證貧三甘醇的純度，2003年10月分別對(duì)A、B兩串三甘醇再生裝置中再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行了改造，具體內(nèi)容如下:將燃料氣壓力控制閥的閥芯從1/4″換為3/8″;將主燃燒頭噴嘴的內(nèi)徑從6.35 mm 擴(kuò)至7.0 mm。

該方案改造實(shí)施后，經(jīng)過(guò)近一周的試運(yùn)行，系統(tǒng)參數(shù)已基本穩(wěn)定，在三甘醇脫水系統(tǒng)單串、天然氣處理流量為5萬(wàn)～8萬(wàn)m3/h、CO2含量26%左右、天然氣冷卻器氣出口溫度為34℃的情況下，再沸爐的爐溫徘徊在190～200℃之間，外輸氣體品質(zhì)經(jīng)測(cè)試證明合格，在工作壓力為4MPa時(shí)，水露點(diǎn)－15～－27℃左右。

②根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，從生產(chǎn)管匯引一條1/2″的臨時(shí)管線從低碳井D8h井經(jīng)測(cè)試管匯到測(cè)試分離器，利用測(cè)試分離器除去液相后，通過(guò)減壓閥把壓力調(diào)節(jié)到1.85 MPa，匯入三甘醇再生裝置中再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)，從而降低燃?xì)庵蠧O2含量，來(lái)達(dá)到提高燃?xì)鉄嶂担岣咴俜袪t的溫度，最終實(shí)現(xiàn)提高三甘醇的純度的目的。

從臨時(shí)管線投用后的實(shí)踐看來(lái)，保持燃?xì)饨M分在16%左右，再沸爐爐溫可以加熱到200℃左右，三甘醇的純度得以提高，露點(diǎn)降加大，提高了三甘醇脫水系統(tǒng)的有效處理量。

改造后單串試驗(yàn)記錄見(jiàn)表1、表2。

表1 再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)A改造單串聯(lián)試驗(yàn)記錄

表2 再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)B改造單串聯(lián)試驗(yàn)記錄

從上表可看出，從接觸塔出口流量計(jì)的讀數(shù)來(lái)看，單串的最大處理量已達(dá)到14×104m3/d。

③三甘醇再生系統(tǒng)經(jīng)常熄爐，為此進(jìn)行了一系列的改造，比如加擋風(fēng)板、防風(fēng)罩等，另外還添加了中控遙控點(diǎn)火單元，能夠?qū)崿F(xiàn)遙控點(diǎn)火，保證再沸爐的正常燃燒。

④井口E平臺(tái)輸送至中心平臺(tái)的天然氣組分中CO2為6% ～9%，氣田從段塞流捕集器E氣出口引一條1/2″的儀表管線，通過(guò)減壓閥把壓力調(diào)節(jié)到合適值后匯入再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)，即可解脫中心平臺(tái)的測(cè)試分離器，給再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)提供新的燃燒氣源。

⑤東方1－1氣田原設(shè)計(jì)三甘醇系統(tǒng)相關(guān)信號(hào)所引發(fā)的關(guān)斷等級(jí)均為3D/3F級(jí)別，自投產(chǎn)以來(lái)，為了確保能夠給下游用戶連續(xù)供氣，三甘醇系統(tǒng)的大部分關(guān)斷信號(hào)(44個(gè))一直處于旁通狀態(tài)，這樣雖然確保了生產(chǎn)的連續(xù)性，但給三甘醇再沸爐的運(yùn)行也帶來(lái)了一定的安全隱患。信號(hào)旁通后三甘醇再沸爐缺乏必要的自動(dòng)停爐保護(hù)措施，即使三甘醇再沸爐出現(xiàn)溫度高高也不能自動(dòng)停爐。通過(guò)改造，將三甘醇相關(guān)邏輯由原來(lái)的3D/3F生產(chǎn)關(guān)停優(yōu)化為4級(jí)，三甘醇系統(tǒng)級(jí)單元關(guān)停，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和改進(jìn)后，避免了三甘醇液位波動(dòng)時(shí)導(dǎo)致天然氣攜帶量過(guò)大，或不必要的3D/3F關(guān)停后恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)造成大量三甘醇的損耗，使三甘醇得到更有效的利用。從下游用戶露點(diǎn)的角度看，邏輯修改并恢復(fù)正常之后，三甘醇系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，避免了液位和溫度的波動(dòng)，使三甘醇接觸塔脫水效果得到保證，下游用戶露點(diǎn)有明顯改善。

3 提高燃燒效率建議

經(jīng)過(guò)以上改造，從根本上解決了再沸爐爐溫低的問(wèn)題，但是臨時(shí)管線存在一定的安全隱患，另外，臨時(shí)改造的燃?xì)夤芫€上安裝了減壓閥，在減壓節(jié)流后下游有少量的液體分離出來(lái)，液體聚積會(huì)在燃燒過(guò)程中對(duì)噴嘴產(chǎn)生影響。三甘醇再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)一步改造建議如圖1所示。

圖1 三甘醇再生裝置再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)示意圖

分別從段塞流捕集器E氣出口和低碳井D8h井生產(chǎn)管匯處引一條1″的管線到一個(gè)緩沖滌氣罐，然后經(jīng)過(guò)減壓閥減壓到再沸爐需要的壓力，為了保證燃?xì)赓|(zhì)量，加裝兩套可更換的氣體過(guò)濾器除去氣體中攜帶液體，最后匯入三甘醇再生裝置中再沸爐燃?xì)庀到y(tǒng)。該方案已獲得作業(yè)區(qū)批準(zhǔn)，交由設(shè)計(jì)公司進(jìn)行詳細(xì)施工設(shè)計(jì)。