乙二醇損失影響因素分析及對(duì)策研究

張哲 趙志衛(wèi) 陳月娥（中石油新疆油田公司采氣一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)由原呼圖壁氣田改建而成，為充分利用地層能量，天然氣處理采用注乙二醇防凍抑制劑、J-T閥節(jié)流制冷、低溫分離脫水脫烴的處理工藝。在第一采氣周期運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)乙二醇損失量大，直接影響外輸天然氣質(zhì)量，造成資源浪費(fèi)。因此，研究乙二醇大損失量原因及解決措施，對(duì)解決生產(chǎn)中類似技術(shù)問(wèn)題，節(jié)約能耗，及儲(chǔ)氣庫(kù)安全、高效運(yùn)行和清潔生產(chǎn)有重要意義。

1 存在問(wèn)題

1.1 第一采氣周期運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)乙二醇回收量不能滿足生產(chǎn)需要，導(dǎo)致再生系統(tǒng)無(wú)法投用，需頻繁向埋地罐內(nèi)補(bǔ)入乙二醇，乙二醇回收率僅為77%，乙二醇回收率要求控制95%以上，SY/T 0076-2008《天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》中7.1.9條規(guī)定乙二醇損失比應(yīng)控制在4mg/m3（天然氣）。計(jì)算得出呼圖壁儲(chǔ)氣庫(kù)露點(diǎn)裝置運(yùn)行期間，乙二醇平均損失比達(dá)238mg/m3（天然氣），超出標(biāo)準(zhǔn)要求50倍。

1.2 節(jié)流后溫度為-18℃時(shí)，利用冷鏡面法測(cè)試外輸氣水露點(diǎn)為-8℃，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，分析小屋在線露點(diǎn)儀與冷鏡面法檢測(cè)數(shù)值相差2-10℃，采氣后期分析小屋出現(xiàn)儀器故障，經(jīng)檢查預(yù)處理單元內(nèi)部充滿液體，無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)天然氣水露點(diǎn)，經(jīng)阿貝折射儀化驗(yàn)后證實(shí)液體為60%濃度乙二醇溶液。

1.3 下游706泵站反映站內(nèi)過(guò)濾分離器排液較頻繁，分別對(duì)分離器前后倉(cāng)內(nèi)液相取樣化驗(yàn)，倉(cāng)內(nèi)液體分別為凝析油和60%濃度乙二醇溶液。

經(jīng)上所述現(xiàn)象和問(wèn)題分析，反應(yīng)出采氣系統(tǒng)運(yùn)行中乙二醇損失量大。

2 乙二醇損失因素分析

2.1 氣氣換熱器管殼程互竄

立式氣氣換熱器原料氣從管程頂部進(jìn)入，乙二醇注入管程內(nèi)部，如發(fā)生管程泄漏，注入的乙二醇竄入殼程隨外輸氣帶走，但實(shí)際生產(chǎn)中，氣氣換熱器管殼程壓力基本保持不變，故不存在天然氣互竄的情況。

2.2 三股流換熱器管殼程互竄

原理同氣氣換熱器，主要是管程的低溫分離器來(lái)液相（包含乙二醇富液）泄漏竄入殼程被外輸氣帶走，但在第一采氣周期三股流換熱器未投用，故不考慮。

2.3 液烴分離器分離問(wèn)題

為驗(yàn)證液烴三相分離器的分離效果，對(duì)分離器的油室和醇室分別進(jìn)行取樣化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)凝析油中不含乙二醇溶液，因此可排除乙二醇溶液分離不徹底被帶至凝析油中。

2.4 低溫分離器分離問(wèn)題

經(jīng)上述可能原因的排除，并對(duì)乙二醇再生系統(tǒng)檢查，參數(shù)液位控制情況排查等均正常，逐可判斷低溫分離器分離效果不佳，導(dǎo)致凝析油和乙二醇溶液被天然氣卷吸進(jìn)入下游外輸管線，是造成乙二醇損失量大的直接原因。

3 低溫分離器低效原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的工況參數(shù)，以及原始輸入條件，結(jié)合注醇系統(tǒng)工藝對(duì)低溫分離器旋流元件進(jìn)行模擬核算可得出：

分離器內(nèi)部高效旋流元件具有一級(jí)分離和二級(jí)分離功能，通過(guò)如下流速矢量圖可以看出一級(jí)旋流液體通過(guò)升氣管有爬升現(xiàn)象，當(dāng)含液量較大時(shí)，會(huì)存在將液體帶到二級(jí)分離中；二級(jí)旋流截面流速過(guò)高，在400×104Nm3/d即達(dá)到20m/s，液體破碎被吹出旋流元件，被氣體攜帶走，從而導(dǎo)致分離效果不佳。

4 低溫分離器適應(yīng)性改造研究

通過(guò)乙二醇損失因素分析，制定對(duì)策，對(duì)低溫分離器進(jìn)行適應(yīng)性改造。

4.1 新增入口布液原件和波紋管，減少氣體紊流和液滴夾帶；

4.2 更換低速旋流筒，增加旋流筒根數(shù)，使旋流截面積增加，旋流流速下 降，液體不易被帶走；

4.3 旋流元件和波形板組件分別設(shè)置獨(dú)立降液管，降低氣體攜液性。

5 低溫分離器改造后運(yùn)行效果研究與應(yīng)用

5.1 低溫分離器運(yùn)行分析

低溫分離器在不同氣量下，各參數(shù)均控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，未發(fā)生異常情況；

由技術(shù)監(jiān)督站和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院進(jìn)行多次外輸氣水露點(diǎn)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果均合格；在外輸區(qū)匯管處幾次排氣取樣，未見(jiàn)到液；統(tǒng)計(jì)半個(gè)月產(chǎn)液量，凝析油產(chǎn)量符合地質(zhì)規(guī)律，凝析油飽和蒸汽壓周測(cè)試結(jié)果為（61-68 Kpa），符合冬季正常值。

5.2 乙二醇損失率計(jì)算

采氣系統(tǒng)運(yùn)行分為兩個(gè)階段，西氣東輸二線轉(zhuǎn)供氣期和采氣調(diào)峰工況期。西二線轉(zhuǎn)供氣期，未投運(yùn)乙二醇再生系統(tǒng)，根據(jù)貧富液罐液位差計(jì)算罐體體積來(lái)推算乙二醇損失量。帶入積分公式計(jì)算得出：連續(xù)取7天數(shù)據(jù)損失率均低于5%的控制指標(biāo)，回收率可達(dá)97%以上。采氣調(diào)峰工況期，投用乙二醇再生系統(tǒng)，根據(jù)乙二醇埋地罐補(bǔ)醇記錄液位變化情況，帶入公式計(jì)算共消耗乙二醇6.94m3。根據(jù)現(xiàn)運(yùn)行氣量600-700萬(wàn)方/天，平均注入乙二醇速度為500L/h，總計(jì)552m3，即：乙二醇損失率為6.94÷552=1.3%，回收率可達(dá)到98%以上。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和綜合分析儲(chǔ)氣庫(kù)乙二醇損耗情況，對(duì)損失影響因素分析，確定低溫分離器分離效果不佳問(wèn)題，制定對(duì)策進(jìn)行改造，并對(duì)改造后分離效果應(yīng)用進(jìn)行研究，保證外輸天然氣質(zhì)量合格，分離效果良好。

6.2 降低了乙二醇和凝析油的損失率，乙二醇損失率控制在5%以下，回收率可達(dá)97%，節(jié)約能耗，對(duì)儲(chǔ)氣庫(kù)安全、高效運(yùn)行和清潔生產(chǎn)有重要意義，新型立式低溫分離器在同類氣田、儲(chǔ)氣庫(kù)具有較大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

[1]胡益武等著.低溫分離工藝乙二醇注入系統(tǒng)的研討《天然氣與石油》2006年03期.

[2]鄭欣等著.影響低溫法控制天然氣露點(diǎn)的因素分析《天然氣工業(yè)》2006年08期.