苏里格气田天然气露点控制工艺研究与应用-.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 } l 2 年 4 月 控制天然气的烃露点采用的工艺方法主要有低温分 离 、溶剂吸收和固体吸附等方法。溶剂吸收常采用油吸 收工艺，由于能耗高，现已应用不多；固体吸附采用活 性碳，应用较少。目前，在轻烃回收工艺中绝大部分都 是采用低温分离法，只不过是制冷工艺和冷凝温度的差 异 。低温分离法是天然气烃露点控制的最佳工艺，应用 最广 。 低温分离法可以同时脱油、脱水，满足水露点、烃 露点的控制要求 ， 流程简单、投资低、运行费用低 。 在新疆的凝析气田、长庆壳牌长北合作区、长庆榆林气 田和米脂气田均采用了该工艺 ，取得 良好效果。 苏里格气 田的 6 座处理厂全部采用低温分离法进行 水露点、烃露点的控制。 3 冷凝温 度的确定 低温分离法第一步是要确定冷凝分离的温度 ，冷凝 分离温度取决于外输产品气的露点要求及低温分离器的 效率。 根据 G B 1 7 8 2 0 天然气规定，在天然气交接点 的压力和温度条件下 ， 天然气的水露点应 比最低环境温 度低 5 ℃， 天然气中应不存在液态烃。 此外 ， G B 5 0 2 5 1 输 气管道工程设计规范也规定了管输天然气的水露点应 比输送条件下最低环境温度低 5 ℃，烃露点应低于最低 环境温度 。 苏里格气田产品气除内蒙古本地少量用户外 ，其余 天然气全部经榆林输送至陕京管线。 处 理 厂 原料 气 经 过集 气 干 线，进 厂压 力 都 为 2 ． 5 M P a ，处理厂外输压力为 5 ． 8 MP a 。由图 l ～ 2原料气 组分相 图可知，夏季工况下 的烃露点约为 2 4 ． 9 1 o c ， 水合物形成温度为 7 ． 5 8 ℃；冬季工况下 的烃露点约为 6 ． 9 4 ，水合物形成温度为 6 ． 9 5 c C 。 处理厂产品气的交气点主要在榆林，距苏里格气田 天然气处理厂的距离都在 7 0 k m以上 ，榆林交气点压力 为 3 ． 9 M P a ，产品气需满足 G B 1 7 8 2 0 天然气Ⅱ类商 品天然气气质指标。由于天然气管线绝大部分埋于冻土 层以下，平均温度冬天不会低于 0 o C，夏季一般大于 1 0 ℃， 水露点达到 一 5℃ 冬 ／ 5℃ 夏 ， 烃露点达到 0 o C 冬 ／ I O C 夏 即可认为满足国标要求。 考虑处理厂至榆林交气点输气管道对天然气的水露 点、 烃露点的要求，即最高输送压力 5 ． 8 M P a 下水露点满 足 一 5 ℃ 冬 ／ 5 ℃ 夏 ， 烃露点为 0 o C 冬 ／ 1 0 ℃ 夏 不 考虑陕京管线 1 。 处理厂产品气必须满足以上水露点、烃露点要求， 根据天然气相特性，压力越高， 水露点越高， 压力降低， 水露点降低。因此只需处理厂外输天然气水露点满足要 求，输送至榆林交气点过程 中，随着压力降低 ， 水露点 必定满足交气要求。烃露点由于存在反凝析现象，与水 露点相反，压力降低， 露点反而会升高， 可以对 5 ． 8 MP a 烃露点在 3 ． 9 MP a 下进行校核。 日 ～ 一 泡点 曲线 一 ～＼ 土 一 露点 曲线 ／ ＼ ● I 缶 界点 ／ ＼』 ／ 水合 物形成 温度 j 』 、 ／ j I i ＼ i 工 z ． l L 1 6 O一1 4 0 一l 2 0 1 O 0 8 O一6 0 温度， ℃ 图 1处理厂原料气组分相图 夏季 ～一 泡点 曲线 ／ ～ ＼ 一 露点曲 线 ／ ＼ - 临 界 点 l『 、 r 一 ． rI 7 K 合 物 彤 成 L度 一 、 I ＼ 『_ ／ ∥ 一l 6 0 一l 4 0 一l 2O 1 0 0 8 0 6 0 - 40 2 0 U 20 温度／ ℃ 图 2处理厂原料气组分相图 冬季 根据 U n i s i m D e s i g n软件模拟可知 ，外输管道天然 气 5 ． 8 M P a 下 一 5 o 【 二 冬 ／ 5℃ 夏 的水 露 点，其 3 ． 9 M P a 下对应的水露点为 一 9 ． 6 7℃ 冬 ／ 3 ． 2 2℃ 夏 ；5 ． 8 M P a 下 一 5 c C 冬 ／ 5℃ 夏 的烃露点，其 3 ． 9 M P a 下对 应的烃露点为 一 1 ． 1 1 q C 冬 ／ 8 ． 0 l o c 夏 ，达到管输天 然气水露点、烃露点要求即可满足榆林交气点水露点、 烃露点要求。 由于分离器效率对冷凝分离的温度影响较大， 一般 情况下由于分离器效率将导致露点上升 3 ～1 0 ℃ ， 所以 设计选择最低冷凝分离温度为 一 1 5 ℃ 冬 ／ 一 5℃ 夏 ， 实际运行的冷凝分离温度可以根据实测的水露点、烃露 点进行调整。脱油、脱水后净化气相图见图 3 ～ 4 。 4 制冷工艺及流程 苏里格气田属于典型的低压气田，采用增压节流进 行制冷，运行成本大，投资高，联合制冷也不适用，6 座处理厂采用外加冷源方式。 在制冷剂的选用上 ，相对于氨气 ，丙烷与天然气同 属烷烃类 ，且丙烷更环保和健康 ，对材质要求低 ， 苏里格气 田天然气处理厂采用了丙烷作为制冷剂。 O O O O O O 0 0 O O ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ O 0 0 O O 0 O O 0 0 O O O O O O O 0 0 O O O O O O 0 0 0 9 8 7 6 5 4 3 2 l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ∞ 出 面 山 O I L A N D G A S T R A N S P O R T A T I O N A N D P R O C E S S I N G I 油与加工 l ／ 3 2 2 第 卷 第 期l } n _ ， _ _ _ 一 泡点 曲线 k 、 ● 一 露 点曲 线 ／ 、 临界点 ’ I ．⋯～r- ● 水苗 物 彤 厩猛 度 I ， I ．j 』 ／ 声 1 ／ ／ 温度／ ℃ 图3 脱油、脱水后净化气相图 夏季 I I l ／ ＼ 士 一一 泡 点曲线 ， ＼ 』 一 一 露点曲线 ◆临 界 点 ＼ ／ ． 一 It 乍 ； ‘ l 厦 r i ； ， I； ／ l 声 ／ P 2 ． 4M Pa T0 2 O℃ 温 度， ℃ 图 4脱油、脱水后净化气相图 冬季 空冷器 天然气 压缩机 原料气由进站区进入增压站，压力由2 ． 4 M P a 增压 至 6 ． 1 M P a ；经过空冷后，进入预冷换热器，利用外输 的冷干气对原料气进行预冷 ，夏季温度降低至 3 ． 8 o c ， 冬季温度降低至 一 7 ． 3℃；再进入丙烷蒸发器，与液体 丙烷进行换热降温 ，夏季温度降低至 一 5 c c，冬季温度 降低至 一 1 5℃；进入低温分离器进行脱油、脱水，分离 后的冷干气再进入预冷换热器，最后外输。苏里格气田 天然气处理厂工艺流程见图 5 。 为防止运行过程中天然气水合物的生成，还需在预 冷换热器的入 口和丙烷蒸发器入口注入水合物抑制剂甲 醇，甲醇经过回收装置循环使用。 在低温分离工艺中预冷换热器是回收冷量的关键设 备 ，对降低丙烷制冷负荷至关重要，经过对比选择，由 于板翅式换热器抗堵塞能力较差 ，堵塞后解堵困难 ，影 响处理厂的正常生产 ，处理厂仍采用了管壳式预冷换热 器 ， 采用增加带低翅片的直管， 可以大大提高换热效率， 但管壳式换热器存在体积大、占地面积大、耗钢量大、 投资高等缺点 。 低温分离器是低温分离工艺的核心设备 ，分离效果 图 5 苏里格气田天然气处理厂工艺流程图 的好坏直接决定处理厂外输气的水露点、烃露点。处理 厂采用壳牌公司专利产品 S MS M型高效分离元件 ，利用 重力分离 、整流、漩流分离方式，分离效率达到 9 5 ％ 以上 。经现场使用，能保证规定的露点 比分离温度 高 3 ～ 5 ℃。 5 结论 苏里格气 田第一至第五处理厂 已建成投产 ，第六 处理厂计划 2 0 1 4 年初投产。低温分离工艺在苏里格气 田已运行 8年，平稳可靠。经检测，正常情况下露点 比冷凝温度升高 3 ℃，完全满足产 品气水露点、烃露 点要求。 参考文献 [ 1 ]冉新权， 李安琪 ． 苏里格气田开发论 第二版 [ M ] ． 北京 石 油 工 业 出版 社 ． 2 0 1 3 ． 2 2 3 2 2 4 ． R a n Xi nq ua n， L i An q i S u l i g e Ga s F i e l d D e v e l o p m e n t A p p r o a c h 2 n d E d i t i o n l M J． B e i j i n g P e t r o l e u m I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 1 3 ． 2 2 3 2 2 4 ． 下转第 4 2页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 l 2 0 1 4 年4 月 [ 2]王健，黄云，顾宏君 ，等 ． 砾岩油藏弱凝胶调驱的注 入参数优选 [ J ] ． 油气地质与采收率， 2 0 0 6 ， 1 3 1 9 0 91 ． Wa n g J i a n ， Hu a n g Yu n ， G u Ho n g j u n ，e t a 1 ． Op t i mi z a t i o n S t u d y o f I n j e c t i o n P a r a me t e r s f o r We a k Ge l Di s p l a c e me n t Co n t r o l i n Co n g l o me r a t e Oi l Re s e r v o i r l J』． P e t r o l e u m Ge o l o g y a n d Re c o v e r y E ffic i e n c y ， 2 0 0 6 ， 1 3 1 9 0 9 1 ． 1 3 J Ma c k J C， S mi t h J E． I n De p t h C o l l o i d a l Di s p e r s i o n G e l s I mp r o v e Oi l Re c o v e r y E ffic i e n c y【 c J． P a p e r 2 7 7 8 0 一 M S Pr e s e nt ed a t t he S PE／ D OE I m pr ove d O i l R e c ove r y S ympos i um ，1 72 0 Apr i l 1 9 94， Tul s a ，O kla ho m a ，U S A． Ne w Yor k SP E，1 9 94 ． 1 4 J S t a v l a n d A， J o n s b r a t e n H C． Ne w I n s i g h t i n t o Mu mi n u m Ci t r a t e ／ P o l y a c r y l a mi d e Ge l s f o r F l u i d Co n t r o l[ c]． P a p e r 3 5 3 8 1 P r e s e n e d a t t h e S P E／ DOE I mp r o v e d Oi l Re c o v e r y S y mp o s i u m， 2 1 2 4 Ap r i l 1 9 9 6 ， Tu l s a ， Ok l a h o ma ， US A． Ne w Yor k S PE，1 9 9 6． [ 5 ]赵秀娟，王传君 ． 弱凝胶调驱微观渗流机理研究 [ J ] ． 油 田化学，2 0 0 4 ， 2 1 1 5 6 6 0 ． Z h a o Xi u ] u a n ， W a n g Ch u a n j u n ． A S t u d y o n Mi c r o s c o p i c P r o fi ti n g ／ Oi l Di s p l a c i n g M e c h a n i s ms i n W e a k Ge l F l o o d i n g l J J． Oi l fi e l d C h e mi s t r y ， 2 0 0 4 ， 2 1 1 5 6 6 0 ． [ 6]陈铁龙 ，周晓俊，赵秀娟，等 ． 弱凝胶在 多孔介质中的 微观驱替机理 [ J]． 石油学报，2 0 0 5 ， 2 6 5 7 4 - 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