天然氣疏水閥排液效果優(yōu)化

蔚生軍，米燕華，曹凱麗，張永潔，史文博

(中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000)

1 疏水閥的工作原理及結(jié)構(gòu)

1.1 疏水閥的工作原理

天然氣疏水閥的工作原理類似于馬桶原理，采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，在不使用其他動力的條件下，利用浮球在液體中的浮力作為動力源，分離器的液體不斷通過管路自然流入疏水閥中，閥腔內(nèi)的液位上升，浸沒浮球的體積不斷增加，從而浮球所受的浮力也不斷增加，當(dāng)浮力大于浮球及杠桿系統(tǒng)的重力時，浮球上升，帶動杠桿上行，通過杠桿放大作用力，開啟閥芯排液；疏水閥的最大排液量大于分離器的瞬時產(chǎn)液量，閥腔內(nèi)的液位下降，浮球下降，關(guān)閉閥芯，從而完成排液周期[1-4]。

圖1 疏水閥結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 疏水閥的結(jié)構(gòu)

目前，本廠使用的均為TSS43H型疏水閥，主要由10個部分組成，結(jié)構(gòu)(見圖1)。

A進(jìn)液口：該口由法蘭和天然氣分離器排液口相連，使分離器中的液相介質(zhì)和天然氣一同進(jìn)入疏水閥中；

B天然氣回氣口：該回氣口與分離器液位計(jì)頂部相連，實(shí)現(xiàn)疏水閥內(nèi)氣壓與分離器內(nèi)氣壓相通，形成連通器，為液相介質(zhì)的自由流動創(chuàng)造條件；

C檢查口：檢查口為非常用結(jié)構(gòu)，但在工作過程中對疏水閥的故障診斷時起著很大作用；

D排液口：該法蘭接口將液相介質(zhì)排到與之相連的盛液設(shè)備中；

E排污口：該口也為非常用口，但對疏水閥的故障排除起著重要作用；

F浮球：浮球通過在不同介質(zhì)中的浮力差作為動力源，為啟閉閥芯的開啟提供動力；

G杠桿：運(yùn)用杠桿原理，將微小的浮力或浮球系統(tǒng)自身重力放大，從而給啟閉閥芯提供足夠的開啟或關(guān)閉力；

H啟閉閥芯：它通過浮球的上下浮動帶動閥芯開啟或者關(guān)閉，控制介質(zhì)的排除或流量；

I過濾防沖罩：能將分離器中的大顆粒固體物質(zhì)過濾，同時分散因壓力波動，介質(zhì)對浮球的沖擊，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

J下腔隔板：使液相介質(zhì)按照設(shè)計(jì)的流動方向運(yùn)行，使液相介質(zhì)中的固體微小重顆粒在由上往下的流動過程中沉降，避免對閥芯的刺傷，延長疏水閥的整體使用壽命。

表1 常用疏水閥技術(shù)參數(shù)

1.3 疏水閥的技術(shù)參數(shù)

目前，本廠使用的疏水閥主要是TSS43H型疏水閥，其技術(shù)參數(shù)(見表1)。

2 工藝流程

集氣站放空管路處理流程以閃蒸分液罐為中心，放空氣液混合物在內(nèi)氣液分離。集氣站所有產(chǎn)生的放空氣、氣田產(chǎn)出水均在閃蒸分液罐中分離，并分別排入火炬及氣田產(chǎn)出水罐。處理后放空氣體去火炬流程，無控制閥門，而疏水閥則安裝在分離液去氣田產(chǎn)出水罐流程中，設(shè)計(jì)存在旁通管路(見圖2)。

圖2 疏水閥自動排液工藝流程圖

3 天然氣疏水閥排液效果優(yōu)化

3.1 疏水閥目前運(yùn)行現(xiàn)狀

自安裝疏水閥以來，出現(xiàn)了放空時火炬燃燒系統(tǒng)不暢通的問題，造成了嚴(yán)重的安全隱患。經(jīng)研究，發(fā)生火炬放空氣燃燒不充分的主要原因是疏水閥排液不暢，導(dǎo)致閃蒸分液罐罐內(nèi)積液，進(jìn)一步致氣田產(chǎn)出水隨放空系統(tǒng)進(jìn)入火炬系統(tǒng)，致使放空火炬運(yùn)行不暢。

對疏水閥進(jìn)行打開查驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)閥體內(nèi)部存在雜質(zhì)堆積致使閥芯有堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，閥體內(nèi)黏稠油狀雜質(zhì)堆積高度與閥芯平齊，嚴(yán)重影響排液效果(見圖3)。

3.2 疏水閥排液效果優(yōu)化

為解決疏水閥雜質(zhì)堵塞閥芯導(dǎo)致排液不暢的問題，對疏水閥內(nèi)部沖洗結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新性的改造，制作安裝了反沖洗部件，優(yōu)化了疏水閥的反沖洗效果，能夠加快排液速度并徹底清除堆積雜質(zhì)。

相比起疏水閥原沖洗流程，沖洗力度更大，能有效清除堆積緊實(shí)的黏性雜質(zhì)。經(jīng)過加工后的疏水閥，從反沖洗進(jìn)水口加裝直徑為8 mm不銹鋼螺旋形管路繞過浮球盤旋至閥體內(nèi)腔底部，并沿管路從上到下分布直徑為3 mm的四個噴嘴，噴嘴與管路夾角45°。從反沖洗進(jìn)水口通過加壓后的水流從噴嘴噴出對閥體內(nèi)腔進(jìn)行沖洗，攜帶雜質(zhì)的液體通過沖洗出水口排出。即可實(shí)現(xiàn)不打開疏水閥，任意時間都可對疏水閥內(nèi)沉淀雜質(zhì)進(jìn)行清理的目的。沖洗管路結(jié)構(gòu)(見圖4)。

對其使用效果進(jìn)行現(xiàn)場驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，閥體內(nèi)加裝的沖洗管路能將沖洗水流直接引至容易堆積雜質(zhì)的閥芯部位。螺旋分布的四個噴嘴利用高度差，在下部噴嘴被掩埋的情況下，也可以依靠上部噴嘴將堆積雜質(zhì)沖開。在使用集氣站現(xiàn)有潛水泵50 kPa水壓的條件下，保證了沖洗水流的力量，即可實(shí)現(xiàn)非常理想的沖洗效果。實(shí)驗(yàn)中模擬的雜質(zhì)全部被旋流沖洗出閥體，現(xiàn)場實(shí)施效果(見圖5)。

3.3 優(yōu)化效果驗(yàn)證

圖3 疏水閥打開照片

圖4 沖洗管路

圖5 疏水閥堆積雜質(zhì)沖洗效果

自各站實(shí)施疏水閥沖洗結(jié)構(gòu)改造并徹底清理疏水閥閥芯沉積雜質(zhì)后，各站均未發(fā)生火炬攜液事件。疏水閥沖洗排污系統(tǒng)的優(yōu)化，解決了現(xiàn)場實(shí)際存在的困難，減少了安全隱患，取得了良好效果。

4 結(jié)論及建議

(1)以對疏水閥的排液效果優(yōu)化為目標(biāo)，在充分利用已有的材料基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性實(shí)施疏水閥沖洗結(jié)構(gòu)改造并徹底清理疏水閥閥芯沉積雜質(zhì)后，從而達(dá)到避免發(fā)生放空管路運(yùn)行不通暢事件的發(fā)生。

(2)利用沖洗結(jié)構(gòu)改造效果，表明反沖洗結(jié)構(gòu)發(fā)明能夠加快排液速度并徹底清除堆積雜質(zhì)，是避免放空管路運(yùn)行不通暢事件的有效方法。有利于提高設(shè)備的使用效率，并且經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

［1］張建華，牛天軍，羅長斌，張建忠.天然氣疏水閥在長慶氣田的運(yùn)用［J］.石油化工應(yīng)用，2006，(1)：21-23.

［2］許丈淵，蔣長安.天然氣利用手冊［M］.北京：中國石化出版社，2002.

［3］朱利撫.天然氣處理與加工［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997.

［4］天然氣疏水閥說明書［G］.2004.