靖邊氣田冬季高峰期供氣適應(yīng)性研究探討

池 坤，周艷杰，鄧展飛，蘇海平，李 超

1.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018

2.長慶油田分公司規(guī)劃計劃處，陜西西安 710018

靖邊氣田冬季高峰期供氣適應(yīng)性研究探討

池 坤1，周艷杰2，鄧展飛2，蘇海平1，李 超1

1.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018

2.長慶油田分公司規(guī)劃計劃處，陜西西安 710018

靖邊氣田是長慶氣區(qū)主力區(qū)塊，隨著最近幾年長慶氣區(qū)下游用戶不斷增多，特別是冬季高峰期用氣量快速增加，靖邊氣田原料氣最高產(chǎn)量已超過 2 000 萬 m3/d，氣田調(diào)峰壓力大，責任重。為此，根據(jù)氣田冬季用氣高峰期生產(chǎn)計劃，從靖邊氣田集輸管網(wǎng)、天然氣凈化廠、部分調(diào)產(chǎn)井、非計劃關(guān)井等方面進行了適應(yīng)性分析，有針對性地提出改造措施和調(diào)整建議，從而保證氣田冬季安全、平穩(wěn)供氣，保證優(yōu)勢區(qū)塊的產(chǎn)能發(fā)揮，滿足冬季高峰期用氣的迫切需要。

供氣；集輸管網(wǎng)；凈化廠；用氣高峰期；適應(yīng)性

1 氣田建設(shè)現(xiàn)狀

靖邊氣田地跨陜西省和內(nèi)蒙古自治區(qū)，南北長約320 km，東西寬約 50 km，呈狹長帶狀分布，南部地處黃土高原，北部地處毛烏素沙漠南緣，海拔高度為 1096 ～1 823 m。

氣田采用常溫集輸工藝模式，以高壓集氣、集中注醇、多井加熱、間歇計量、小站脫水、集中凈化為主體技術(shù)，概括為“三多、三簡、兩小、四集中”[1]。壓力系統(tǒng)為單井進站不大于25MPa、集氣站內(nèi)加熱節(jié)流壓力不大于 5.8 MPa，天然氣經(jīng)分離、計量、脫水后通過集氣干線輸至天然氣凈化廠。集氣站正常生產(chǎn)時最大出站壓力5.8MPa，冬季用氣高峰期時最大出站壓力6.0MPa。

靖邊氣田 2004 年建成55 億 m3/a 規(guī)模并穩(wěn)產(chǎn)至今。到2011年底，氣田建成氣井838口，集氣站97座，集氣支線 86 條，建成集氣干線10 條，總長 393.4km，建成凈化廠 3 座，總設(shè)計能力 75 億 m3/a，其中第一凈化廠與第二凈化廠之間由北干線及北二干線連通，第二凈化廠以北有北三干線，第一凈化廠與第三凈化廠之間由南干線及南二干線北段、南三干線、南四干線連通，第三凈化廠以南有南二干線南段。靖邊氣田集氣干線連接如圖1所示。

圖1 靖邊氣田集氣干線連接示意

2 氣田生產(chǎn)情況

2.1 冬季高峰期產(chǎn)氣量

靖邊氣田供氣高峰期主要在每年的11月至次年2月，2004 年后每年高峰期供氣量都在1700 萬 m3/d 以上，2011年高峰期井口最大產(chǎn)量已超過1800 萬 m3/d，高峰期集氣量占全年總產(chǎn)氣量的 47.66%。

2.2 存在問題分析

2.2.1 集輸管網(wǎng)運行方面

（1）統(tǒng) 5 區(qū)塊。該區(qū)塊位于靖邊氣田北部，屬于靖邊氣田產(chǎn)能優(yōu)勢區(qū)塊，目前北只有北三干線，集氣能力為16.7 億 m3/a，在冬季高峰期供氣時，在保證外輸壓力不大于 6MPa 條件下，已經(jīng)有約50萬m3/d原料氣無法輸出，考慮到后期北區(qū)仍有產(chǎn)能接入，建設(shè)規(guī)模已經(jīng)超過規(guī)劃規(guī)模，管網(wǎng)運行壓力特別是冬季時壓力較大。

（2）蘇里格下古原料氣接入問題。蘇里格氣田與靖邊氣田北區(qū)交界地帶有約 200 萬 m3/d 下古原料氣，為滿足冬季高峰期供氣需求，需通過靖邊北區(qū)管網(wǎng)接入凈化廠凈化，但由于靖邊北區(qū)建設(shè)規(guī)模已經(jīng)超過規(guī)劃規(guī)模，不能滿足其接入需求。

（3）龍州區(qū)塊。該區(qū)塊位于靖邊氣田中部偏東，冬季高峰期供氣整體壓力過高。

（4）南-44集氣站附近。該集氣站位于靖邊氣田南部，最大生產(chǎn)氣量約 24 萬 m3/d，為保證外輸壓力不超過 6.0 MPa，需將產(chǎn)能限制在 14 萬 m3/d。

2.2.2 凈化系統(tǒng)運行方面

冬季供氣高峰期存在的主要問題為：由于氣質(zhì)指標的變化，凈化廠實際處理能力小于設(shè)計能力，凈化廠硫磺回收裝置硫轉(zhuǎn)化率偏低、凈化廠設(shè)備（管道）腐蝕嚴重、凈化裝置胺液換熱器管束堵塞嚴重。

2.2.3 部分調(diào)產(chǎn)井調(diào)產(chǎn)能力下降

冬季供氣高峰期間，由于地層壓力下降、產(chǎn)水等因素的影響，21 口調(diào)產(chǎn)井調(diào)產(chǎn)能力下降較大，高峰期配產(chǎn)減少 65 萬m3/d。

2.2.4 非計劃關(guān)井影響供氣

（1）地面管道堵氣井。冬季供氣高峰期地面管道堵井數(shù)多，由于持續(xù)低溫時間長、地面管道裸露、彎頭多和起伏大等因素影響，致使氣井解堵難度大、關(guān)井時間長。冬季供氣高峰期平均日堵氣井 15 口。

（2）井筒積液井。目前情況下，15 口井井筒積液配產(chǎn)19.6 萬m3/d，按復產(chǎn)優(yōu)先級進行復產(chǎn)；計劃修井 3 口配產(chǎn) 7.0 萬m3/d，修井后進行復產(chǎn)。

（3）站場設(shè)備因腐蝕及突發(fā)性故障影響氣井正常生產(chǎn)。隨著氣田不斷開發(fā)，產(chǎn)水氣井數(shù)量（2005年57口、2010 年 97 口）及其產(chǎn)水量不斷增加，且產(chǎn)出水礦化度普遍較高，部分井產(chǎn)出水礦化度達 200～300g/L，屬高濃度水，集氣站站場內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備負擔日益加重、腐蝕現(xiàn)象日益頻繁。

3 冬季高峰期供氣適應(yīng)性分析及解決措施

3.1 集輸管網(wǎng)運行分析及調(diào)整

3.1.1 統(tǒng) 5 區(qū)塊

根據(jù)靖邊冬季用氣高峰期配產(chǎn)方案，靖邊氣田進凈化廠原料氣將超 2 000 萬 m3/d，經(jīng)核算，在氣田統(tǒng) 5 區(qū)塊需新建北四干線，可以解決如下問題 ：

（1）有效緩解靖邊氣田北三干線運行壓力，保證氣田北區(qū)管網(wǎng)安全、平穩(wěn)運行，發(fā)揮氣田北區(qū)產(chǎn)能優(yōu)勢。

（2）可以滿足蘇里格氣田下古原料氣接入靖邊北區(qū)集輸管網(wǎng)。

在北四干線建成投產(chǎn)的前提下，北干線、北二干線在二凈內(nèi)截斷，二凈以南原料氣全部輸往一凈；北四干線在二凈內(nèi)與北干線和北二干線聯(lián)通，輸往一凈；北 11 至烏 6 管道斷開，北 9 至北四干線斷開，可以滿足二凈以北的任務(wù)輸量。

在南-4 集氣站將南干線截斷，南-4 站北部原料氣接入一凈，南部原料氣接入第三凈化廠（簡稱“三凈”），滿足中區(qū)和南區(qū)的任務(wù)輸量，只有南-20集氣站存在超壓，需對配產(chǎn)進行調(diào)整。

3.1.2 蘇里格下古原料氣接入

冬季用氣高峰期蘇里格下古原料氣約 200 萬 m3/d，經(jīng)核算，需建設(shè)6條配套集氣支線，將其接入北四干線中，然后輸往二凈進行凈化。蘇里格下古集氣支線連接如圖2所示。

圖2 蘇里格下古集氣支線連接示意

3.1.3 龍州區(qū)塊及南-44 集氣站

為降低投資，在滿足冬季高峰期供氣前提下對龍州區(qū)塊及南-44 集氣站管網(wǎng)暫不做改造，適當調(diào)整配產(chǎn)以降低管網(wǎng)運行壓力。

3.2 凈化廠裝置運行分析及調(diào)整

取純培養(yǎng)的藻液20 μL置于無菌載玻片上，用結(jié)晶紫染色固定后在光學顯微鏡下觀察微藻形態(tài)特征。參考《中國淡水藻類-系統(tǒng)、分類及生態(tài)》對微藻進行初步分類鑒定。

3.2.1 提高凈化廠硫磺回收裝置硫轉(zhuǎn)化率

3.2.1.1 硫轉(zhuǎn)化率降低的原因

（1）冬季生產(chǎn)時硫磺回收裝置酸氣 H2S 含量超設(shè)計值。一凈、二凈硫磺回收裝置設(shè)計處理酸氣濃度超過設(shè)計多，影響了硫磺回收裝置的正常運行，造成硫轉(zhuǎn)化率下降。

（2）硫磺回收裝置的催化劑均超過使用年限。一凈、二凈硫磺回收催化劑設(shè)計使用年限均為3年，目前均已超過設(shè)計使用年限，催化劑超期使用造成性能下降，導致硫轉(zhuǎn)化率降低。

3.2.1.2 解決措施

（1）更換催化劑。

（2）硫磺回收裝置進行工藝技術(shù)升級。兩套硫磺回收裝置采用Clinsulf-Do工藝，設(shè)計硫回收率分別為89.72% 和 88%，為保證2015年后凈化廠尾氣 SO2達標排放需使硫回率達到 99.9%。因此需對一凈、二凈的硫磺回收裝置進行技術(shù)升級改造，提高硫回收率。

3.2.2 降低凈化廠設(shè)備腐蝕速率

3.2.2.1 設(shè)備腐蝕現(xiàn)狀

（1）凈化系統(tǒng)胺液再生系統(tǒng)設(shè)備腐蝕嚴重。主要表現(xiàn)：三凈再生塔、重沸器腐蝕十分嚴重；一凈有 1 套凈化裝置胺液再生塔塔壁出現(xiàn)裂紋，胺液貧富液換熱器、胺液重沸器及酸氣冷卻器管束泄漏多，酸氣分離器坑蝕重。

（2）二凈甲醇回收裝置空冷器管束、一凈硫磺回收蒸汽冷凝器管束多處出現(xiàn)砂眼。

3.2.2.2 解決措施

（1）對三凈腐蝕嚴重的再生塔、重沸器采用復合材料進行了更換。

（2）檢修時對一凈再生塔泄漏部位進行了封堵，并聘請專業(yè)隊伍對全塔進行探傷檢驗，并進行安全評估。

（3）對一凈凈化裝置的酸氣分離器、二凈甲醇回收空冷器進行更換。

（4）加強胺液凈化工作，以減輕胺液的腐蝕性，目前正在開展胺液的凈化工作。

3.2.3 降低凈化廠管道腐蝕速率

3.2.3.1 管道腐蝕現(xiàn)狀

在冬季運行中，凈化廠管道由于腐蝕出現(xiàn)泄漏較多，主要表現(xiàn)在凈化裝置胺液管道、酸液管道、含醇污水管道、污水回注管道等。

3.2.3.2 解決措施

（1）對一凈凈化裝置酸氣管道、胺液富液管道以及凈化裝置的酸液管道進行更換。其他區(qū)的酸氣、酸液及胺液管道計劃逐年開展更換工作。

（2）對二凈腐蝕較重的含醇污水管道采用柔性復合軟管等防腐防垢新材料進行更換，同時對一凈污水回注管道完成更換。

（3）加強凈化裝置設(shè)備及管道的腐蝕檢測及安全評價工作。采用 RBI 技術(shù)對一凈一區(qū)設(shè)備以及其他區(qū)易腐蝕管道開展了分析工作。

（4）對易腐蝕的管道開展定期更換工作。

3.3 非計劃關(guān)井解決措施

3.3.1 氣井管理

（1）加強低產(chǎn)低效氣井管理，提高開井時率和產(chǎn)氣貢獻率，制定合理間歇井開井制度，采取提產(chǎn)帶液、加注泡排棒和起泡劑等方式保證氣井連續(xù)生產(chǎn)。采取井間互聯(lián)、連續(xù)泡排和橇裝式壓縮機等方式開展井筒積液氣井復產(chǎn)工作，優(yōu)化站內(nèi)工藝流程，保障復產(chǎn)成功后可連續(xù)生產(chǎn)。

（2）加強氣井分級分類管理，最大限度發(fā)揮低產(chǎn)低效氣井產(chǎn)能。

（3）充分利用檢修技改時機動態(tài)監(jiān)測配氣量，并進行合理調(diào)配，選擇合理時機安排調(diào)產(chǎn)井關(guān)井，恢復壓力，保障其提產(chǎn)能力。

（4）對冬季生產(chǎn)運行過程中裸露且堵塞時間較長的氣井管道，采取降管或掩埋加固等措施，降低管道堵塞頻次，提高氣井開井時率，確保冬季供氣高峰期平穩(wěn)供氣。

3.3.2 設(shè)備檢修及維護

加強設(shè)備檢修及運行維護工作，提高檢修質(zhì)量和維護水平，重點對設(shè)備、管道、閥門的壁厚及硬度進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時組織整改，保障冬季供氣高峰期設(shè)備平穩(wěn)運行。

4 結(jié)束語

本文通過對氣田冬季供氣高峰期供氣中單井、集輸管網(wǎng)、凈化廠等適應(yīng)性進行逐一分析，有針對性地提出了一些改造及調(diào)整建議，目的在于保證氣田冬季安全、平穩(wěn)運行，保證優(yōu)勢區(qū)塊產(chǎn)能充分發(fā)揮，滿足用戶冬季用氣需求，從而為下游地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供可靠的能源保障。

Discussion on Gas Supply Adaptability at Winter Peak Consumption in Jingbian Oilfield

Chi Kun1,Zhou Yanjie2,Deng Zhanfei2,Su Haiping1,Li Chao1
1.Xi’an Changqing Technology Engineering Co.,Ltd.,Xi’an 710018,China
2.Project Department of Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018,China

Jingbian Gas Oilfield is the main gas production area of Changqing Oilfield.Along with increasing downstream consumers in recent years,especially at winter peak gas consumption,the maximum feed gas output of Jingbian Gas Oilfield is over 20 Mm3/d.So the burden of peak gas regulation on the gas field is heavy.This paper analyzes the gas supply adaptability according to the gas field production plan for winter peak comsumption,which includes the respects of gathering and transportation pipeline network,natural gas purification plant,partial wells for gas production regulation,nonscheduled well shut-in.It brings forward pertinent reformation measures and regulation proposals in order to guarantee the safe and steady gas supply at winter peak consumption.

gas supply;gas gathering and transportation pipeline network;peak gas consumption;adaptability;

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.015

池 坤（1984-），女，甘肅天水人，工程師，2007年畢業(yè)于中國石油大學（華東）熱工專業(yè)，現(xiàn)從事氣田地面工程設(shè)計和研究工作。

2013-04-26