長慶油田某采氣廠提高凝析油回收率措施研究

王瑀 樊斌 高健鵬 徐婉怡 寥一鴻（，重慶科技學院石油與天然氣工程學院，重慶 40；. 中國石油西南油氣田分公司四川川港燃氣公司，四川成都6007；. 中國石油天然氣新疆分公司，新疆烏魯木齊 8000）

凝析油是天然氣中凝析出來的液體組分，在地下高溫高壓條件下以氣相形態存在，當達到臨界凝析條件時，天然氣中的重質組分會發生相態變化，從而形成凝析油。影響凝析油析出條件的因素復雜，凝析油在不同條件下回收率不穩定[1-2]，使得凝析油收率難以有效提高。因此，研究影響凝析油收率的重要因素以及提高凝析油收率的措施至關重要。根據現場的實際生產數據，利用Aspen HYSYS軟件，搭建完整的工藝模型，并完成模型校核，對影響回收率的主要因素進行敏感性分析，并完成相關工藝參數優化，以期提出提高凝析油回收率的措施。

1 天然氣凝液回收裝置以及HYSYS工藝模型

1.1 天然氣凝液回收裝置工藝流程簡述

長慶油田某采氣廠的天然氣凝液回收裝置采用的是冷劑制冷工藝，用丙烷作為冷劑。先采用低溫分離法進行脫水和脫烴，再進行增壓和穩定的工藝流程，其工藝流程圖如圖1所示。天然氣的組分由氣相色譜法分析得出該月組分見表1，天然氣凝液回收裝置運行參數見表2。

表1 長慶油田某采氣廠2018年11月原料氣組分摩爾分數表

表2 天然氣凈化裝置運行參數表

圖1 長慶油田某采氣廠天然氣凈化裝置工藝流程圖

圖2 凝析油生產裝置HYSYS模型圖

甲醇注入量/（m3·d-1）預冷換熱器管程壓差/kPa預冷換熱器殼層壓差/kPa預冷換熱器管程出口溫度/℃低溫分離器溫度/℃凝液換熱器后溫度/℃緩沖罐壓力/kPa穩定塔塔頂壓力/kPa穩定塔塔底溫度/℃穩定塔塔頂壓力/kPa 10 30 70-1-5~-18 34 580 300 75 350

1.2 HYSYS工藝模型搭建及參數分析

HYSYS軟件是世界著名油氣加工模擬軟件，具有先進的集成式工程環境，與同類軟件相比具有非常友好的操作界面，操作簡便，智能化程度高。根據該軟件的過程化模擬功能，可用其自身的物性數據庫進行模擬，對各設備的產物和處理系統進行分析，為各單元的運行參數及操作優化提供依據[3]。將該廠11月份的生產數據輸入模型中（如圖2所示），得出該生產裝置在HYSYS中的模擬結果，見表3。由于原料氣時刻處于變化狀態，而現場采用的是氣相色譜法分析，誤差的主要來源是C6+組分的變化和誤差[4-7]。下面要對影響回收率的主要因素進行敏感性分析。

表3 凝析油生產裝置HYSYS模擬結果表

2 影響因素的分析

根據HYSYS模型的計算結果，分析凝析油回收率的影響因素。通過文獻調研與結果分析，確定影響凝析油的回收率因素為重烴組分含量、溫度與壓力。對凝析油回收率的影響分析將從原料氣中重烴含量、丙烷制冷單元出口溫度、脫水脫烴單元進口壓力進行敏感性分析。

2.1 C6+含量的分析

模擬中采用某采氣廠11月份原料氣平均組分來做C6+含量對凝析油收率影響的分析。以C6+為單因素自變量，凝析油收率作為因變量，采用改變C6+含量的大小的方法來進行模擬。裝置運行參數沿用表2中的參數，模擬中會通過在CH4含量上增減來補足C6+的變量以減小誤差。根據分析該月原料氣的組分，選擇基礎數據中將C6+含量摩爾分數變化區間設置在0.02%~0.30%，單次變化量為0.02%，C6+含量與凝析油收率變化見表4。

表4 11月原料氣中C6+含量與凝析油回收率變化表

0.06%0.08%0.10%0.12%0.14%0.16%0.18%0.20%0.22%0.24%0.26%0.28%0.30%1009.0 1523 2034.0 2543.0 3050.0 3555.0 4058.0 4559.0 5056.0 5552.0 6047.0 6541.0 7058.0

圖3 原料氣C6+含量與凝析油收率變化曲線

從C6+含量與凝析油收率變化曲線（圖3）可以看出，在控制其他變量的情況下，隨著原料氣中C6+含量的增加，凝析油的收率在逐步上升，同時增幅隨著C6+的含量增加逐漸降低。

2.2 nC5H12含量的分析

同理，選擇基礎數據中將，將nC5H12含量摩爾分數變化范圍設置在0.20%~0.80，變化量為0.04%，模擬變化結果見表5。

表5 原料氣中nC5H12含量與凝析油收率變化表

圖4 原料氣nC5H12含量與凝析油收率變化曲線圖

從nC5H12含量與凝析油收率變化曲線（圖4）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著nC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不斷升高，但對凝析油總體增量影響不如C6+含量變化對凝析油增量影響大。所以，在同一改變量下，C6+含量對凝析油的收率影響要大于nC5H12。

2.3 iC5H12含量的分析

同理，將iC5H12含量摩爾分數變化范圍設置在0.05%~0.20，變化量為0.01%，模擬變化結果見表6。

表6 原料氣中iC5H12含量與凝析油收率變化表

圖5 原料氣iC5H12含量與凝析油收率變化曲線圖

從iC5H12含量與凝析油收率變化曲線（圖5）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著iC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不斷升高，但對凝析油總體增量影響不如C6+含量變化和nC5H12 含量變化對凝析油增量影響大。所以，在同一改變量下，C6+含量和nC5H12 含量對凝析油的收率影響更大。

2.4 制冷單元出口溫度的分析

設置條件為該月的實際生產數據，其中物料進口溫度為12℃，壓力為2180kPa，該月的總處理量為3.3×108m3/d。模擬過程中將制冷單元出口溫度作唯一調整，分析該變量對凝析油收率的影響。依照該原料氣的烴露點為12.37℃，選擇將范圍設置為5～-18℃，變化量為1℃。變化結果如圖6所示。

圖6 制冷單元出口溫度與凝析油回收率變化曲線圖

從丙烷制冷單元出口溫度與凝析油收率變化曲線（圖6）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著丙烷制冷單元出口溫度的降低而增加。

2.5 脫水脫烴單元進口壓力

在模擬條件中，溫度為43.01℃，壓力為2060kPa，處理量為433.2148×104m3/d，制冷單元出口溫度為-10℃。將該裝置進口壓力視為這一單一變量，分析進口壓力對凝析油回收率的影響。根據實際情況，模擬中將脫水脫烴單元進口壓力變化范圍設置為2000kPa~6000kPa，步長為250kPa。變化曲線圖如圖7所示。

圖7 脫水脫烴單元進口壓力與凝析油收率變化圖

從脫水脫烴單元進口壓力與凝析油收率變化曲線（圖7）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著丙烷制冷單元出口溫度的增加先增加后減小，存在最佳工況點，工況點條件約為4000kPa。

從上述模擬中得出，影響凝析油收率的因素為原料氣中重烴組分含量，制冷單元出口溫度（低溫分離器）、脫水脫烴單元進口壓力（預分離器）。而在原料氣重烴組分含量中，iC5H12對凝析油的影響較小，而C6+和nC5H12的影響較大。通過分析該廠其他月份的生產數據，得出nC5H12的含量波動小于C6+的含量波動。對丙烷制冷單元出口溫度而言，影響波動相比重烴組分含量的波動較小。而脫水脫烴單元進口壓力，對凝析油的收率影響最小。綜合分析，原料氣中C6+組分含量對凝析油收率影響最大。

3 結語

3.1 原料氣中重烴組分的影響

上述分析得到對凝析油收率影響最大的是重烴組分的含量，特別是C6+組分的含量。原料氣的組分在時刻發生變化，而C6+組分的含量會同時引起產品氣的產量和工藝能耗的變化，要正確模擬工況以及對后期產量的預測，就要盡量避免測定組分中C6+組分變化帶來的不確定性。

3.2 制冷單元出口溫度的調整

對丙烷制冷單元出口溫度而言，影響波動相比重烴組分含量的波動較小，雖然溫度的降低對凝析油的回收率起提升效果，但生產過程中，制冷系統為生產提供冷量，持續的降低溫度會導致功耗的增加，是否會對生產帶來良好的經濟效益需結合銷售情況進行調整。

3.3 脫水脫烴單元壓力的調整

脫水脫烴單元進口壓力，對凝析油的收率影響最小，但在模擬工況中存在最優點。因生產過程中，該單元的能量來源壓縮機的增壓系統，故可以將壓縮機的功耗與凝析油的回收率調整，設置在合理的范圍內以便增加凝析油的產量并且盡量減少能量的消耗。