徐深氣田三甘醇脫水裝置運行情況分析

馬吉龍

(大慶油田采氣分公司地質工藝研究所，黑龍江 大慶 163000)

0 裝置概況

三甘醇脫水裝置是徐深氣田地面集輸、處理工藝的重要組成部分，具有性能穩定、吸水性強、高溫條件易再生等特點，徐深氣田已經實現外輸終端三甘醇脫水全覆蓋，保障商品天然氣含水量指標。

近年來，隨著氣田先進開發技術的引進，老井措施增產效果明顯；此外，天然氣生產受季節約束，上述原因造成處理氣量浮動大、上游氣質污染、甘醇再生質量差等問題，影響脫水效果和設備運行。

1 三甘醇脫水裝置工作原理及工藝流程

1.1 工作原理

三甘醇脫水過程是一個物理過程，利用甘醇的強吸水性吸收天然氣中的水分，使含水天然氣露點降低，從而達到外輸條件。吸收了水分的甘醇成為富液，富液進入重沸器，在常壓、高溫條件將水分蒸發出去，如果通入干氣氣提，可以得到濃度大于99%的甘醇貧液，實現循環再利用。

1.2 工藝流程

徐深氣田三甘醇脫水裝置采用撬裝建設模式，系統如圖1所示可以分為脫水、甘醇循環和自用氣3個子系統。濕氣首先進入吸收塔底部的氣液兩相分離器，除去游離水。脫出游離水的濕氣從底部進入吸收塔，在塔盤上與上部流下的三甘醇貧液密切接觸，干氣從塔頂流出，吸水后的三甘醇富液從塔底流出進入再生系統再生，變成貧液后通過Kimray泵提供循環動力從新回到吸收塔，完成甘醇循環；自用氣系統主要為再生系統提供燃料氣、氣提汽和儀表風。

圖1 三甘醇脫水裝置簡易流程圖

1.3 關鍵參數

影響三甘醇脫水裝置脫水效果的因素主要有：甘醇再生濃度(甘醇質量和再生溫度)、甘醇循環量(泵次、泵效)、處理量(來氣波動)、吸收塔工況(壓力和溫度)、來氣質量(含水量和雜質)、塔盤結構等指標，再生效果差、泵效低、來氣含游離水和其他液體雜質等問題均會影響裝置運行及出口水露點。現場檢測的參數統計表，如表1所示。

表1 三甘醇脫水裝置關鍵參數統計表

2 系統運行效果評價方法

2.1 露點評價方法

出口天然氣水露點值是判斷裝置運行效果的最直觀手段。通過繪制歷年的露點檢測指標可以判斷裝置運行管理趨勢，以及運行參數的合理性。摸索露點值隨設備相關參數以及隨運行負荷率的變化關系，可以確定運行參數的優化空間。

2.2 貧富液含水率評價方法

三甘醇質量及再生效果直接影響裝置脫水效果，從貧富液含水量可以看出甘醇的再生指標。貧液含水量普遍較高，再生效果較差；取樣點貧、富液含水量差值較小，脫水效果較差；當貧液含水率高于2.5%，認為來氣中含有游離水；貧、富液pH偏于酸性環境，易對設備造成酸性腐蝕。

3 系統運行常見問題分析及對策

3.1 天然氣處理負荷對裝置運行的影響及對策

徐深氣田三甘醇脫水裝置在運行過程中，存在處理負荷過大或過小的現象，影響裝置脫水效果。氣井措施增產、設計依據與實際產能不符、設備維修過程中采取跨站集中脫水等原因都會造成脫水負荷增大。當負荷過大時，天然氣流速增大，降低天然氣與甘醇溶液在塔盤上的接觸時間，影響脫水效果。當氣井產氣量遞減、夏季減少開井數量等情況時，均會造成脫水負荷減小。當脫水負荷過小時，三甘醇貧液在塔盤上滯留時間過長，同樣影響脫水效果。

操作正常情況下，每100萬方天然氣需要消耗三甘醇17-30kg(設備操作手冊)，通過保持其他工況條件不變，改變進塔氣量，摸索露點及甘醇損耗量隨負荷的變化規律，其中圖2為A集氣站現場試驗數據統計(粉色曲線為露點值，藍色曲線為甘醇這算損耗量)可以看出，實際處理量位于臨界值(30%、125%)附近時，三甘醇損耗量比較大，外輸露點不達標。

從圖2中還可以發現：處理量小于30%時，任何操作都無法降低外輸露點；處理量位于100%-125%之間時，通過提高吸收塔工作壓力、提高甘醇循環量、提高再生溫度等方法，使露點值達到外輸條件。當處理量大于125%時，由于塔內天然氣流速過快，很難保證脫水效果。

圖2 A集氣站露點、甘醇折算損耗量隨負荷率變化曲線

技術對策：

(1)三甘醇脫水裝置處理負荷應保持在30%-125%之間，盡量避免處理量過小的情況下運行；當處理負荷超過100%時，可以適當提高吸收塔出口fisher閥壓力，降低天然氣飽和含水量，同時，增大甘醇循環量和再生溫度，保證外輸氣露點。

(2)建議當處理負荷超過100%時，開啟氣提汽工藝，進一步提高三甘醇再生濃度，從而適應高負荷下的生產條件。

(3)各井站處理量較低時，可匯合到一個井站集中脫水。

(4)為了避免設計與實際產氣量不符的問題，提高氣田整體脫水效果，可通過氣田內部脫水設備調換解決負荷率的問題。

3.2 三甘醇再生濃度對裝置運行的影響及對策

生產過程中，再生溫度普遍偏低，甘醇中混有緩蝕劑等雜質，影響脫水效果。

(1)甘醇污染：氣田采取加注緩蝕劑的措施控制管道及油管內腐蝕，油溶性緩蝕劑呈褐色，比重為0.85，小于水，且蒸發溫度在200℃以上，再生過程中無法同水分一起蒸發出去，且上游分離工藝無法完全脫出氣體攜帶緩蝕劑，長期集聚，易造成過濾器堵塞，如更換不及時，造成三甘醇污染，相當于被藥劑稀釋，影響三甘醇再生濃度。

(2)上游來氣含游離水：(富液含水量－貧液含水量)×甘醇循環量×24＝實際脫水量Q1。假設上游來氣不含游離水，則進塔溫度為脫水前露點，通過查天然氣飽和含水量表可得出入口飽和含水量，吸收塔入、出口飽和含水量差值乘以日處理量即為計算脫水量Q2。Q1－ Q2＞0 證明進塔天然氣含游離水，游離水將貧液稀釋，降低貧液濃度，影響脫水效果。

在A集氣站三甘醇現場試驗過程中，處理氣量85.76×104m3/d，保持處理量和其他工況不變情況下，三甘醇循環量恒定在5L/min，調節重沸器溫度，確定再生溫度和貧液含水率以及脫水后水露點的關系。隨著三甘醇再生濃度的提高，天然氣水露點值明顯降低，且再生濃度達到99%以上，再生濃度的輕微提高，會大幅度降低天然氣水露點，由此可見，再生濃度對脫水效果影響較大，如表2。

表2 露點隨再生濃度變化統計表

技術對策：加強設備檢查，保證裝置各設備良好的運行狀態，合理控制重沸器溫度，在不超過三甘醇降解溫度的情況下，盡量提高再生溫度；及時清洗或更換機械過濾器、活性炭過濾器濾芯，保證三甘醇純凈度和系統平穩運行；優化分離工藝運行參數，提高上游分離效果；應嚴格按照操作手冊進行補充甘醇溶液，在加注過程中保證周圍環境衛生，避免甘醇污染。

3.3 吸收塔工況對裝置運行的影響及對策

吸收塔工作溫度應該嚴格控制在設計范圍內，若溫度過低，吸收塔塔板上的三甘醇粘度增大，使塔板效率下降；若此溫度過高，天然氣中的含水量將增大，增加三甘醇脫水負荷，影響脫水效果。來氣溫度過高，還會增加三甘醇的蒸發損失。徐深氣田采用三級節流減壓工藝，由于部分氣井井口溫度較高，均在40℃以上，造成加熱爐換熱后溫度達60℃以上，三節降壓后溫度雖然有所降低，但進塔前與溫度高達50℃的三甘醇貧液換熱后，溫度繼續提升，對三甘醇脫水效果造成一定影響。

技術對策：在保證節流后不形成水合物的條件下，合理調整加熱爐換熱量；增加貧液換熱旁通，夏季氣溫較高時，加大三甘醇貧液的散熱量。

4 結論及建議

(1)通過對比分析歷史檢測數據發現，處理量小于設計值30%或大于設計值125%均會對裝置運行效果產生影響，從露點指標上看，前者影響程度更大，應盡量避免上述工況運行。

(2)三甘醇再生濃度是影響脫水效果的重要因素，建議開展現場試驗，研究氣提汽氣量對裝置脫水效果的影響，實現氣提汽工藝的經濟使用。

(3)吸收塔工況對脫水效果影響較大，應嚴格監測、控制運行參數，合理調整加熱爐換熱量，優化貧、富甘醇換熱工藝，保證吸收塔內溫度指標。針對上述情況，下步將研究三甘醇溶液各節點換熱指標對裝置脫水效果的影響，優化貧、富甘醇換熱工藝。

[1]國家發展改革委員會. SY/T 0602-2005. 甘醇型天然氣脫水裝置規范[S]. 2005.