油田天然氣外輸管道防凍堵加藥裝置的應(yīng)用

劉丹

摘 要：我國北方地區(qū)油田的轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站天然氣外輸管線在冬季經(jīng)常發(fā)生凍堵現(xiàn)象，造成系統(tǒng)壓力升高，影響站庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，增加運(yùn)行維護(hù)費用。本文以某采油廠為例，介紹天然氣管道增加甲醇裝置解決凍堵問題的原理及設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)油站 聯(lián)合站 天然氣 管道 凍堵 甲醇

前言：

某采油廠天然氣生產(chǎn)流程如下：

分離緩沖游離水脫除器出氣（除油干燥器）→計量→調(diào)節(jié)→計量→外輸

→調(diào)節(jié)→放空火炬

外輸?shù)奶烊粴庥糜谟吞锛訜釥t系統(tǒng)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃料，分離緩沖游離水脫除器產(chǎn)生的氣體仍含有一定量水分，在管道系統(tǒng)形成天然氣水化物、造成凍堵，影響上述系統(tǒng)的燃料供應(yīng)。

一、管道系統(tǒng)形成凍堵原因

某采油廠目前有30座轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站的天然氣外輸管線在冬季運(yùn)行時均不同程度的出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，分析原因主要有以下幾方面：

1.1部分轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站的天然氣外輸管線、外輸油管線均同溝敷設(shè)，但經(jīng)過長年運(yùn)行后，后期外輸油管道在更新時局部區(qū)域未與天然氣管道同溝敷設(shè)，天然氣管道周圍沒有熱場，冬季外輸時易造成管線凍堵。

1.2 部分轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站未安裝天然氣除油器，未充分進(jìn)行油氣分離的天然氣中攜帶原油、水等液體較多，長期運(yùn)行后在管道路由低洼處大量聚集，造成過流面積減小，冬季極易發(fā)生凍堵現(xiàn)象。

1.3 天然氣外輸管道經(jīng)過長時間運(yùn)行，管道在發(fā)生腐蝕穿孔時搶修較為緊急，部分管道泄漏點采取木楔補(bǔ)漏方式進(jìn)行維修，造成該管線無法通球作業(yè)，長久運(yùn)行后管道內(nèi)部積液過多，冬季生產(chǎn)時凍堵情況時有發(fā)生，影響生產(chǎn)運(yùn)行。

二、解決管道凍堵問題的思路

針對某廠天然氣管道現(xiàn)狀，若對現(xiàn)有天然氣管道進(jìn)行更新或新建天然氣除油器等方式解決管道內(nèi)部因積液凍堵問題，一次性投資較高，因此本次考慮采取對天然氣管道注入防凍劑的方法，常見的防凍劑有乙二醇和甲醇。醇類治理天然氣管線的原理為：

醇類揮發(fā)的氣體和水蒸氣可以形成溶液，水蒸氣變成凝析水，使天然氣露點降低;并且，醇類水溶液的冰點比水的冰點低很多，可吸收氣體中的水蒸氣，降低形成天然氣水化物的臨界點。其中，乙二醇的防凍性低于甲醇，且其價格是甲醇的4倍，因此，某廠選擇將甲醇作為分解天然氣水化物的反應(yīng)劑，用來分解天然氣水化物或預(yù)防天然氣水化物的形成。

三、注甲醇工藝設(shè)計

新建加藥裝置及甲醇儲罐，新建甲醇加藥管線，連接至站內(nèi)天然氣外輸管道上的帶壓開孔處，電氣、土建等專業(yè)配套建設(shè)。

3.1 甲醇用量計算

按照注入甲醇后，天然氣管道內(nèi)形成的甲醇水溶液冰點不高于-30℃計算甲醇用量。用插值法求得體積分?jǐn)?shù)為33%的甲醇水溶液能達(dá)到此要求。按天然氣含水量10g/m3，計算每10000m3天然氣，甲醇用量為49.3L。

3.2 設(shè)備的選擇計算

通過開發(fā)部門預(yù)測，未來10年內(nèi)30座轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站天然氣產(chǎn)量在4150m3/d--48500m3/d間，結(jié)合表3.1計算可得出甲醇用量，從而計算出甲醇泵及甲醇罐的選型參數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果，甲醇量需求大于5L/h的有2座轉(zhuǎn)油站，其余均小于5L/h，故甲醇泵排量按照10L/h、5L/h兩種型號進(jìn)行選擇，同時每站配套加藥管線30m。其中醇泵的選擇應(yīng)考慮以下問題：

1）流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個裝置的生產(chǎn)能力和運(yùn)輸能力。如工藝設(shè)計中能算出正常、最小和最大流量，選擇泵時，以最大流量為依據(jù)，兼顧正常流量;在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。

2）裝置系統(tǒng)所需泵的揚(yáng)程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大5%―10%余量后的揚(yáng)程來選型。

3）液體性質(zhì)。包括液體介質(zhì)名稱、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和其它性質(zhì)。物理性質(zhì)有溫度、密度、粘度、介質(zhì)中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統(tǒng)的揚(yáng)程，有效汽蝕余量計算和合適泵的類型。化學(xué)性質(zhì)主要是指液體介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性和毒性是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據(jù)。

設(shè)備選型表如下：

3.3 注甲醇管道的選擇

在注入反應(yīng)劑甲醇時，由于在低壓管道內(nèi)的壓力小于3KPa，中壓管道內(nèi)的壓力一般在0.3MPa左右，所以需要使用醇泵連接橡膠軟管將反應(yīng)劑注入管道。

3.4 注意事項

醇類對儀表有一定的影響，醇類積累過多，會在計量儀表的膜處形成黑色的微粒，影響計量。所以始端在注入反應(yīng)劑后，應(yīng)在末端排放清空，以防止醇類的微粒和水分子等進(jìn)入儀表。

四、結(jié)論

本工程實施后，可以解決冬季天然氣外輸管線凍堵問題，延長管線的使用壽命，保障轉(zhuǎn)油站、聯(lián)合站燃料的穩(wěn)定供應(yīng)，同時能夠消除天然氣系統(tǒng)的安全隱患，保證油田生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡文成. 語言科學(xué)研究中的倫理因素――以美國的IRB制度為例[J]. 甘肅科技 ，2008，24（5）