凝析油穩(wěn)定塔鹽堵的原因分析及處理措施

劉海波，杜紅換，曹玉超，朱曉威，宮大印，張?zhí)炫?/p>

(1. 中國石油化工股份有限公司西北油田分公司，新疆 阿克蘇 843000； 2. 中國石油化工股份有限公司中原油田分公司，河南 濮陽 457001)

雅克拉凝析氣田位于塔里木盆地北部，在新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)境內(nèi)。根據(jù)開發(fā)方案，雅克拉氣田設(shè)計開發(fā)規(guī)模為260×104m3/d【1】。表1所示為其天然氣井流物組分?jǐn)?shù)據(jù)。

表1 天然氣井流物組分?jǐn)?shù)據(jù)

注：H2S組分單位為mg/m3。

雅克拉氣田集輸工藝采用一級布站方式和井口一級節(jié)流降壓工藝。為防止井流物結(jié)蠟、水合物形成、CO2腐蝕和C3以上組分的收率等對輸送溫度和壓力的影響，一級節(jié)流將壓力降到9.5 MPa后去集氣處理站【2】。集氣處理站的主要功能是對氣田的天然氣進(jìn)行處理，使其符合管輸天然氣的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及天然氣的質(zhì)量要求。集氣處理站的產(chǎn)品為天然氣(干氣)、液化氣、輕油和凝析油。雅克拉集氣處理站(簡稱雅站)凝析油物性見表2。

雅克拉集氣處理站于2005年11月29日投入生產(chǎn)，已連續(xù)運(yùn)行12年。其凝析油穩(wěn)定單元的目的是降低凝析油飽和蒸汽壓，減少凝析油在儲運(yùn)過程中的蒸發(fā)損耗，同時回收凝析油中的輕烴【3】。凝析油穩(wěn)定單元流程見圖1。

1 問題及原因分析

2018年12月中旬，凝析油穩(wěn)定塔突然多次出現(xiàn)塔底溫度持續(xù)難以維持、塔底產(chǎn)品采出困難的問題，經(jīng)投用已建的洗鹽流程后，仍在很短時間內(nèi)(3～5 d)即再次出現(xiàn)上述問題，遂于2019年2月對穩(wěn)定塔重沸器管束進(jìn)行了抽芯更換。圖2為抽出的換熱器管束。

對抽出的穩(wěn)定塔重沸器管束進(jìn)行驗漏檢查發(fā)現(xiàn)，換熱管無穿孔刺漏。將管束內(nèi)物質(zhì)取樣化驗，結(jié)果顯示，該物質(zhì)溶于水，其水溶液中氯離子含量明顯升高，基本可以判斷為鹽堵造成重沸器換熱效果差及穩(wěn)定塔工況惡化。

表2 雅站凝析油物性

圖1 凝析油穩(wěn)定單元流程

圖2 抽出的穩(wěn)定塔重沸器管束

重沸器管束更換后，穩(wěn)定塔工況惡化速度仍較快，近1個月內(nèi)投用洗鹽流程4次，每次投用時間均在48 h以上，但穩(wěn)定塔工況仍不理想(底溫持續(xù)降低、參數(shù)波動大)。

為查找問題原因，取穩(wěn)定塔進(jìn)料油樣及凝析油儲罐產(chǎn)品油樣，2種油樣分別與水以1∶1比例混合，進(jìn)行油水分離試驗。靜置5 min后的結(jié)果如圖3所示。

圖3 油水混合樣

由圖3(a)可以看出：穩(wěn)定塔進(jìn)料油樣與水混合后，混合物分為3層，取出油、絮狀物和水，油水界面不清晰；凝析油產(chǎn)品與水混合后，混合物為2層，油水界面清晰。根據(jù)上述試驗結(jié)果，初步判斷造成凝析油穩(wěn)定塔工況紊亂的原因為：進(jìn)塔前來料油水分離效果差，穩(wěn)定塔進(jìn)料油中攜帶的高含鹽水在高溫下發(fā)生析鹽，進(jìn)而造成穩(wěn)定塔塔板及重沸器管束鹽堵。

2 處理措施探討

通過以上分析可知：進(jìn)塔凝析油中攜帶的高含鹽水在高溫下發(fā)生析鹽是鹽堵的根本原因，凝析油穩(wěn)定塔的高溫運(yùn)行工況是造成鹽堵的外部因素【4】。根據(jù)流程中的不同階段，將鹽堵解決措施分為3類,即穩(wěn)定前脫鹽、穩(wěn)定中防鹽和鹽堵后洗鹽。

2.1 穩(wěn)定前脫鹽

凝析油穩(wěn)定塔鹽堵的主要原因是進(jìn)入凝析油穩(wěn)定塔的凝析油中攜帶的大量高含鹽水在高溫運(yùn)行狀態(tài)析鹽并附著在塔板及重沸器上所致【5】。在凝析油進(jìn)入凝穩(wěn)塔之前將高含鹽水脫除，降低進(jìn)入穩(wěn)定塔的凝析油的含鹽量，就能從根本上解決凝析油穩(wěn)定塔鹽堵問題。

雅站目前采用的穩(wěn)定前脫鹽方式為：在洗鹽分離器中加入低含鹽水(加入位置見圖1中的“低含鹽水①”)，將來油中的鹽分溶解在水中，并經(jīng)洗鹽分離器脫水流程脫除。但此方式加重了洗鹽分離器脫水負(fù)荷，在目前單井來油含水量逐年增加的情況下，已不能有效脫鹽，且進(jìn)站油品物理性質(zhì)已發(fā)生變化，加入低含鹽水并不能有效提高油水分離效果，減少進(jìn)塔凝析油中含鹽量。

2.2 穩(wěn)定中防鹽

穩(wěn)定中防鹽是指調(diào)整凝析油穩(wěn)定塔的操作參數(shù)，降低凝析油穩(wěn)定塔的溫度和壓力以及凝析油在穩(wěn)定塔及重沸器中的水分蒸發(fā)量，防止鹽分大量析出而形成鹽堵。

此方法可以保證凝析油穩(wěn)定塔的平穩(wěn)運(yùn)行，但降低穩(wěn)定塔運(yùn)行溫度必然會減少輕組分在凝析油中的拔出量，使穩(wěn)定塔不能達(dá)到有效的凝析油穩(wěn)定效果；且凝析油儲罐為常壓儲罐，未脫除的大量輕組分會通過儲罐呼吸閥排放到大氣中，導(dǎo)致環(huán)境污染及大量可燃?xì)怏w泄漏，還會影響到站內(nèi)輕烴的產(chǎn)量。

2.3 鹽堵后洗鹽

雅站目前采用的鹽堵后脫鹽方案為:當(dāng)鹽堵問題出現(xiàn)時，在穩(wěn)定塔進(jìn)料中加入低含鹽清水(加入位置見圖1中的“低含鹽水②”)對結(jié)鹽的穩(wěn)定塔進(jìn)行沖洗，以達(dá)到清洗掉塔板及重沸器中結(jié)晶鹽、恢復(fù)穩(wěn)定塔工況及重沸器換熱效果的目的。

雅克拉凝析油穩(wěn)定裝置鹽堵周期約為3～5 d，水洗脫鹽時間約為48 h，但鹽堵速度較快，且水洗脫鹽時需降低穩(wěn)定塔操作溫度，洗鹽后至少需要12 h恢復(fù)穩(wěn)定塔參數(shù),期間輕烴產(chǎn)量損失較大。洗鹽所用清水會進(jìn)入凝析油儲罐，因下游用戶對凝析油產(chǎn)品含水量要求非常嚴(yán)格(出口液面樣含水<0.5%，底部樣含水<0.7%，三級樣含水<0.4%)，脫水時不可避免地會有部分凝析油進(jìn)入污水收集罐，造成凝析油損失。故目前此方法性價比較低。

2.4 處理措施

綜上所述，雅站目前已有的脫鹽及防鹽措施均不能有效解決鹽堵問題，考慮到穩(wěn)定中防鹽性價比較低以及穩(wěn)定后脫鹽的被動性，仍決定采用穩(wěn)定前脫鹽的方法。

雅站穩(wěn)定塔出現(xiàn)的問題主要因為單井來的油水混合物形成了絮狀乳化液，高含鹽水不能在一級閃蒸分離器、二級閃蒸分離器和洗鹽分離器中被有效分離。根據(jù)對國內(nèi)同類問題的研究，在油水混合物中加入高效破乳劑，可以有效解決油水不能快速分離的問題。經(jīng)過多次取樣實驗，最終雅站采用在計量分離單元來液進(jìn)入二級凝析油換熱器前加入水溶性破乳劑的方法，取得良好效果(見圖4)。

圖4 單井來的油水混合物與加入破乳劑后的油水混合物分離效果對比

加注水溶性破乳劑后，凝析油穩(wěn)定塔運(yùn)行正常，未發(fā)生鹽堵液泛及底溫達(dá)不到設(shè)定值的問題，有效解決了雅站凝析油穩(wěn)定塔鹽堵的問題。

3 結(jié)論及建議

隨著氣田開發(fā)，集氣處理站的進(jìn)站單井逐年增加，進(jìn)站油品的物理性質(zhì)也可能發(fā)生變化，生產(chǎn)中應(yīng)加強(qiáng)新井取樣化驗，對油品性質(zhì)與原有進(jìn)裝置單井差別較大的井要重點(diǎn)關(guān)注，及時做好應(yīng)對措施。且隨著單井含水、含鹽量逐年上升，油品性質(zhì)更加多樣化，原有脫鹽方式可能無法有效解決問題，鹽堵問題將可能越來越頻繁，生產(chǎn)中應(yīng)及時找到問題發(fā)生的根本原因，以便從根本上解決凝析油穩(wěn)定裝置鹽堵問題。