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海上油田外输天然气品质提升的实验与探究.docx
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2023-11-19
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海上油田外输天然气品质提升的实验与探究
某油田是区域天然气外输的枢纽平台,肩负着区域天然气处理外输、轻烃处理外输的艰巨任务。
该油田日外输天然气约 50 万立方米,由于目前外输天然气露点偏高(-15 ℃),从而造成甲醇使用量较
大,同时由于至终端海管连接处为三通,无法实现常规通球,增加了海管冻堵的风险。
另外,外输轻烃回收系统无法匹配现有工况需求,造成下游接收轻烃品质较差,增加了终端轻烃
处理负担,无法达到销售品质,同时增加了海管水化物生成风险,影响外输天然气海管的运行安全。
天然气的外输品质直接影响着终端的天然气、轻烃品质以及海管的稳定运行。因此提高该区域的外输
气品质尤为重要[1]。
1 现状调查
1.1 露点波动
1.1.1 三甘醇品质差
由于三甘醇脱水和再生系统自投运以来长时间的运行,对三甘醇缓冲罐取样发现三甘醇颜色为棕
色并带有小颗粒杂质,经化验纯度为 93%,分析认为该平台接收上游 A 平台外输湿气,由于燃气品
质问题,天然气中含有硫化氢(30 mg/L),且海管较长(32 km)天然气在输送过程中有大量液态水和液
烃析出,长时间反应腐蚀形成的硫化亚铁等杂质溶于液烃中,硫化氢及液烃进入接触塔造成三甘醇污
染。[2]
在该工况条件下,测试天然气露点为-16.3 ℃;现场添加 180 L 三甘醇运行 24 h 后,在取样化验
纯度为 94.2%,现场测试天然气露点为-20.6 ℃。
1.1.2 三甘醇循环量不匹配现有工况
三甘醇再生系统有 2 台三甘醇循环泵,为柱塞泵,单台每小时处理量为 1 m3/h,通过调节三甘
醇循环泵的冲程来控制三甘醇的循环量。三甘醇的循环量直接影响着三甘醇和天然气的接触面积,三
甘醇越少,吸收的水分也就越少,但三甘醇循环量过大,贫甘醇进入接触塔时阻力也会增大,可能会
出现气携液的情况,造成三甘醇的浪费(月损失量>70 L),因此需要在现有工况下通过观察露点找出
最合理的的循环量。
在其他条件不变的情况下,只调节三甘醇循环泵的循环量,记录在不同循环量下,流程稳定后的
外输气露点值,分析循环量对脱水效果的影响,如图 1 所示。
图 1 三甘醇循环量与外输气露点关系曲线图
由此看出,三甘醇的循环量越大,干气露点越低,但是露点降低的趋势越来越小。经过多次的试
验和对数据的分析验证,随着三甘醇循环量的增大,贫甘醇进入接触塔时阻力会增大,可能会出现气
携液的情况,造成三甘醇的浪费,因此干气露点的降低趋势减小。
1.1.3 天然气中硫化氢含量高
(1)检测该油田单井物流基本无硫化氢,数据如表 1 所示。
(2)通过对天然气流程取样测量硫化氢发现,上游 A 平台入口来气及流程设备中的硫化氢含量偏
高。如表 2 所示。
表 1 单井产气硫化氢检测数值
表 2 硫化氢检测记录
检测该油田单井物流基本无硫化氢。经过细菌检测,发现流程各处均存在 SRB,由此可知硫化
氢来源为流程 SRB 滋生,进而产生次生硫化氢。对生产流程添加杀菌剂,细菌含量明显下降,同时
硫化氢含量明显下降。如表 3 所示。
通过对天然气流程取样测量硫化氢发现,上游 A 平台入口天然气硫化氢偏高,且在输送过程中
有大量液态水和液烃析出,长时间腐蚀反应形成的硫化亚铁等杂质溶于液烃中,硫化氢及液烃进入接
触塔造成三甘醇污染,从而降低三甘醇纯度,造成露点升高。
1.1.4 天然气温度偏高
中压压缩机天然气出口温度显示在 35~38 ℃,分析认为天然气温度越低,天然气中的水分就越
容易析出,也就越容易被三甘醇所吸收脱出,因此认为天然气的温度偏高也是导致露点偏高的因素之
一[3]。
表 3 杀菌剂处理结果对比表
该平台中压压缩机天然气出口温度在 35~38 ℃,在通过改变上游压缩机海水冷却器的流量进而
改变天然气进入三甘醇接触塔的温度,待流程稳定后,记录下外输天然气的露点,得出多个数据绘制
如图 2 所示。
由图 2 可以看出湿气的进塔温度对外输气的露点影响较大,湿气进塔温度越高或者越低时,干
气露点反而越大。经过仔细研究发现,湿气温度越高越不利于水分的析出,湿气温度越低时,会造成
吸收塔内温度过低,和气流直接接触的贫甘醇温度就会过低,进而造成甘醇溶液黏度过大,气泡增多,
甘醇的损失量也会增加。
图 2 湿气进塔温度与外输气露点关系曲线图
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