蘇里格氣田集氣站設(shè)備、工藝管線冬季安全運(yùn)行措施初步探討

何明浩 胡靖平 丁小虎 鄭書(shū)杰 王平

【文章摘要】

本文從通過(guò)明確建設(shè)、檢修、技改、制定冬季安全生產(chǎn)保障措施等手段，做好集氣站站內(nèi)設(shè)備、工藝管線防寒防凍防超壓工作。

【關(guān)鍵詞】

疏水閥；水合物；節(jié)流效應(yīng)；凍堵

0 引言

蘇里格氣田冬季最低氣溫在-30℃左右，因此要確保集氣站冬季生產(chǎn)的安全運(yùn)行，必須要優(yōu)先解決設(shè)備及工藝管線的凍堵。設(shè)備及工藝管線的凍堵，不但影響天然氣產(chǎn)量，同時(shí)更是容易引發(fā)爆管、凍裂、天然氣泄漏、火災(zāi)爆炸等生產(chǎn)事故的安全隱患。從根本上解決集氣站工藝管線及設(shè)備冬季天然氣生產(chǎn)的凍堵問(wèn)題，對(duì)于氣田冬季高峰供氣的安全生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 設(shè)備、工藝管線凍堵對(duì)集氣站冬季安全生產(chǎn)的影響

1.1對(duì)集氣站天然氣產(chǎn)量的影響

1.1.1工藝管線凍堵對(duì)天然氣產(chǎn)量的影響。

1.1.2設(shè)備凍堵對(duì)天然氣產(chǎn)量的影響。

1.2設(shè)備、工藝管線凍堵對(duì)站內(nèi)設(shè)備、設(shè)施和人員安全影響

1.2.1凍堵對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的危害

設(shè)備凍堵后，極易產(chǎn)生高壓將設(shè)備脹裂，造成設(shè)備損壞；在壓力容器進(jìn)出口形成壓差，處置不當(dāng)將導(dǎo)致壓力容器基礎(chǔ)移位、固定螺栓和連接工藝?yán)瓟噙M(jìn)而造成天然氣泄漏。

1.2.2凍堵對(duì)站點(diǎn)和人員的安全影響

一是發(fā)生爆炸，凍堵形成局部高壓后將設(shè)備和工藝管線損壞造成天然氣泄漏，天然氣在濃度超過(guò)爆炸下限和爆炸上限即在空氣中的體積比達(dá)到5%-15%遇到點(diǎn)火源立即會(huì)發(fā)生火災(zāi)爆炸；二是天然氣泄漏后在有限空間內(nèi)氧氣不足造成人員窒息。

1.2.3水合物堵塞管線及設(shè)備的原因分析

1.2.3.1天然氣水合物的形成條件

天然氣水合物的形成必須具備以下條件：

具有能夠形成水合物的氣體分子，如小分子烴類物質(zhì)和H2S、CO2等酸性組份；

有液態(tài)水存在，天然氣的溫度必須低于天然氣的水露點(diǎn)；

低溫，系統(tǒng)溫度低于水合物生成的相平衡溫度；

高壓，系統(tǒng)壓力高于水合物生成的相平衡壓力；

其它輔助條件，如氣體流速和流向的突變產(chǎn)生的擾動(dòng)，壓力的波動(dòng)和晶種的存在。

1.2.3.2天然氣水合物堵塞原因分析

①冬季持續(xù)低溫，為水合物生成創(chuàng)造了條件

在濕天然氣輸送過(guò)程中，溫度是決定形成水合物的關(guān)鍵因素。蘇里格氣田冬季環(huán)境溫度最低時(shí)在-30℃，凍土層厚度在1.6米左右，導(dǎo)致天然氣輸送溫度低于輸送壓力條件下的水合物形成溫度，加劇水合物形成。大氣溫度降低導(dǎo)致站內(nèi)分離器頭、彎頭、三通及埋地管線凍堵嚴(yán)重程度高于集輸管線。主要是由于站內(nèi)設(shè)備裸露保溫不全，且易堵位置均為節(jié)流效應(yīng)較強(qiáng)部位。

②天然氣中雜質(zhì)含量較高提高了水合物形成的溫度。

天然氣中輕烴、地層帶上來(lái)的細(xì)小砂粒等雜質(zhì)均會(huì)提高水合物形成的溫度。

消泡不徹底，導(dǎo)致液滴隨泡沫進(jìn)入管線形成水合物。

2 集氣站內(nèi)設(shè)備、工藝管線冬季安全運(yùn)行措施的探討

2.1在設(shè)計(jì)上改進(jìn)

2.1.1工藝流程設(shè)計(jì)改進(jìn)

一是在重要設(shè)備進(jìn)出口加設(shè)旁通管線，一旦凍堵，天然氣可以走旁通，可在不影響生產(chǎn)情況下進(jìn)行設(shè)備解堵；二是減少集輸管道、場(chǎng)站設(shè)備工藝管線彎頭、U型管和變徑，降低節(jié)流效應(yīng)；三是加大集輸、工藝管線埋地深度。

2.1.2在閥組至分離器進(jìn)口、分離器疏水閥處工藝管線、壓縮機(jī)的進(jìn)口工藝管線等易凍堵部位設(shè)計(jì)保溫伴熱；同時(shí)適當(dāng)增加站點(diǎn)固定甲醇加注裝置數(shù)量。

2.2進(jìn)行油維改造

2.2.1在夏季檢修時(shí)對(duì)冬季運(yùn)行發(fā)現(xiàn)的凍堵段進(jìn)行工藝改造，增大管徑，變更流程降低節(jié)流；

2.2.2對(duì)帶水量較大的氣井在合適的部位設(shè)置排污和放空接頭；對(duì)管線埋深不夠的地段加埋或改線。

2.2.3對(duì)帶水量較大的氣井單獨(dú)敷設(shè)一條集輸管線進(jìn)站，以影響其它氣井產(chǎn)氣。

2.3制定切實(shí)可行的冬季安全生產(chǎn)措施

2.3.1 對(duì)集輸管線和場(chǎng)站設(shè)備實(shí)施伴熱保溫，盡量降低外界環(huán)境溫度對(duì)輸氣的影響。

2.3.1.1對(duì)站內(nèi)流程走向復(fù)雜，易發(fā)生凍堵埋地管線或節(jié)流效應(yīng)明顯部位實(shí)施伴熱保溫，對(duì)埋深不夠集輸管線進(jìn)行整改。

2.3.1.2隨著地層壓力下降，泡排井越來(lái)越多，建議實(shí)施泡排工藝改造時(shí)，將消泡劑加注裝置向井口方向前移，增加消泡時(shí)間。

2.3.2加強(qiáng)冬季安全運(yùn)行，制定甲醇加注方案

2.3.2.1優(yōu)選甲醇加注位置?？s短加注點(diǎn)至易凍堵點(diǎn)距離是防凍解堵的關(guān)鍵。

2.3.2.2優(yōu)選加注量及加注時(shí)間。根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域集輸管線水合物形成溫度確定加注周期及加注時(shí)間。

2.3.2.3優(yōu)選加注方式和工藝。加注工藝應(yīng)采用泵注并帶霧化裝置，以便甲醇與天然氣流的充分接觸；在注醇泵的選擇上采用小排量連續(xù)加注。

2.3.3 在冬季來(lái)臨之前進(jìn)行一次通球清管。

3 結(jié)論與意見(jiàn)

3.1設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行站點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)進(jìn)站生產(chǎn)氣井所含凝析液及水量多少選擇足夠的儲(chǔ)液罐數(shù)量和容積，確保站點(diǎn)流程工藝管線氣田產(chǎn)出液及時(shí)排放，從而避免凍堵流程及溢罐的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2在項(xiàng)目施工時(shí)，加大對(duì)集輸管線和工藝管線的埋深監(jiān)督，要確保管線埋深合格；在巡井時(shí)對(duì)于因雨水、風(fēng)蝕造成的管線埋深不夠或外露的集輸管線要及時(shí)進(jìn)行整改。

3.3生產(chǎn)單位在冬季來(lái)臨之前進(jìn)行設(shè)備和管線伴熱保溫工作，提前預(yù)防凍堵。

3.4生產(chǎn)單位要制訂周密產(chǎn)出液排放拉運(yùn)方案，尤其是無(wú)人值守站更要加強(qiáng)產(chǎn)出液液位監(jiān)控。

3.5生產(chǎn)單位技術(shù)人員要精確掌握各站點(diǎn)、氣井的生產(chǎn)參數(shù)，并根據(jù)不同站點(diǎn)不同特點(diǎn)制定相應(yīng)的防凍堵措施。

3.6數(shù)字化監(jiān)控室要對(duì)產(chǎn)出液液位和天然氣進(jìn)出壓力進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處置，有效預(yù)防凍堵。

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