国产脱水撬在长南气田的运行分析

2022-10-21

一、国产脱水撬的应用

1. 应用现状

长南气田开发项目部共引入西安长庆科技工程有限责任公司研发的脱水撬15台, 其中高桥区9台, 苏里格南区6台;按照吸收塔塔盘结构形式划分, 其中泡罩塔13台, 填料塔2台。

2. 工艺流程对比

脱水撬主要由天然气、贫富液、燃料气流程组成, 国内外脱水撬流程对比如下:

(1) 富液流程

进口脱水撬:吸收塔来富液→精馏柱→闪蒸罐→缓冲罐换热→过滤器→精馏柱。

国产脱水撬:吸收塔来富液→精馏柱→闪蒸罐→过滤器→板式换热器→精馏柱。

(2) 贫富液板式换热器

在设计上, 将进口脱水撬富液在缓冲罐内盘管换热改为在缓冲罐外通过贫-富液板式换热器换热, 提高了换热效率。

(3) 塔盘形式

国外脱水撬吸收塔为板式泡罩塔;国产100×104m3/d脱水吸收塔采用填料塔, 其余脱水撬吸收塔采用板式泡罩塔。。

二、问题分析及解决方案

国产脱水撬在产水量低的高桥区总体运行良好, 在苏里格南区, 受单井产液量大, 水质矿化度高等因素影响, 脱水撬运行效果并不理想。运行中存在的主要问题是游离水、结晶盐堵塞管线、换热器渗漏等问题, 造成脱水撬运行异常。

1. 脱水撬带入游离水

集气站采用DN1000、DN800双筒式重力分离器。因气井产水不规律, 当出现段塞流时, 瞬时分离能力不足, 部分游离水进入下游, 造成脱水撬结晶盐堵。气井投产初期, 产水量较大, 管线脏、钻试过返排不彻底, 易污染脱水撬三甘醇溶液。大多数集气站未设计游离水、固体杂质过滤分离设备, 导致游离水、固体杂质直接进入脱水撬吸收塔, 影响设备使用。

解决方案:在脱水撬上游增加二级分离设备, 彻底分离天然气中的游离水和固体杂质。

2. 换热器渗漏

板式换热器材质耐腐蚀性能差, 多次出现腐蚀穿孔和泄漏现象, 严重影响正常生产。

原因分析:一是气井产出水含有较高的氯根离子及矿化度, 对钎焊板式换热器不锈钢材质形成电化学腐蚀;二是多数气井H2S含量较高 (约1098.74mg/m3) , 部分H2S溶解于水中, 对板式换热器有一定的腐蚀作用。

解决方案:对该换热器材质重新选型, 提高换热器及密封件的耐腐蚀性能。

3. 气田水工况差

SN21站脱水撬自2012年12月投运后露点值一直较高, 分析认为现场配套工艺不完善。该站接井6口, 日产水230m3, 脱水撬日处理气量45×104m3, 气井产出天然气经计量分离器一级分离后直接进入脱水撬。由于气井产水量大, 一级分离不彻底, 部分液态水被带入脱水撬, 不仅导致三甘醇浓度下降, 而且增大了脱水负荷, 影响了脱水效果。

原因分析:SN-21站脱水撬投运初期, 发现三甘醇很快变脏, 运行一段时间后过滤器堵塞, 更换后运行约1周时间再次堵塞, 检修时发现缓冲罐内大量油质污泥沉淀。这些油质污泥易使三甘醇发泡, 影响脱水效果。

解决方案:与设计院对接后, 将S203井增加二级分离流程, 目前已完成施工。

4. 填料塔效果差

SN16站脱水撬 (填料式吸收塔) 自投运以来检测露点一直未合格, 精馏柱上方无水蒸汽。经现场验证, 三甘醇再生系统良好。初步判断为吸收塔内三甘醇与天然气不能充分接触, 一是开塔调整分布器安装, 消除偏流现象, 三甘醇预分布均匀;二是优化分布器孔径。将10mm一级分布器更换为8mm分布器, 3.5mm二级分布器更换为2.5mm分布器。更换完吸收塔内分布器后, 外输气露点依然不达标。

原因分析:填料式吸收塔倾斜造成三甘醇偏流, 不能与天然气接触, 脱水效果不佳。天然气与三甘醇在塔内传质效果差是露点不合格主要原因。

解决方案:2013年8月份组织监理公司、生产厂家对脱水撬再次进行了现场测绘, 确认吸收塔及基础安装倾斜度均超出标准。计划下步对吸收塔进行调平, 再跟踪运行情况。

三、结论与建议

国产脱水撬在长南气田总体运行良好, 可以满足外输水露点指标, 但是在气质含硫量高、产水量大、矿化度高的情况下运行效果欠佳。通过运行分析, 可以得出以下几点结论与建议:

(1) 集气站部分单井产出水矿化度较高、水量大, 分离器分离不彻底是造成结晶盐堵, 外输气露点不达标的主要原因。

(2) 建议入口过滤分离器排液阀改为自动排液装置, 避免液态水进塔。

(3) 建议在站内增加二级分离流程, 脱水撬进口增加聚结过滤分离器。过滤微小颗粒、聚结微小液滴再次分离。

(4) 三甘醇循环泵进口设计流量计, 方便监测三甘醇循环情况。

(5) 填料塔存检修只能更换的, 生产成本高。针对长南多数下古气井具有水质矿化度高的特点, 建议后期新增脱水撬吸收塔在设计制造初期改为泡罩塔脱水撬。

摘要：下古天然气中集输过程析出的水汽易集聚在管道低洼处, 造成集输能力下降;天然气中的H2S和CO2加速管道钢材的腐蚀, 对集输管道的安全运行造成重大隐患。为了保障天然气集输安全, 国内各气田选用国外的普帕克、马龙尼脱水撬对下古天然气脱水后外输。为了降低成本, 提高生产效益。长南气田开发项目部率先引入西安长庆科技工程有限责任公司研发的国产脱水撬, 文章主要针对国产脱水撬发生的结晶盐堵、换热器渗漏等问题, 进行原因分析, 并提出解决方案, 在生产运行中进行验证。

关键词：脱水撬,换热器,结晶盐