海上氣田乙二醇回收系統的優(yōu)化研究

第42卷第22期廣州化工Vol 42 No 222014年11月Guangzhou Chemical IndustryNov.2014生產(chǎn)技術(shù)海上氣田乙二醇回收系統的優(yōu)化研究曹莉,齊志彬2,汪楊3,李婷←(Ⅰ西南石油大學(xué),四川成都6l0501;2中海石油深海開(kāi)發(fā)有限公司,廣東珠海519050;3四川石油天然氣建設工程有限責任公司川東分公司,四川成都6102134山西國化壓縮燃氣有限責任公司,山西太原030006摘要:在深水氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中,通常采用乙二醇作為水合物抑制劑,并采用乙二醇回收單元(MRU)作為深水天然氣生產(chǎn)處理設施。針對海上氣田開(kāi)發(fā)方位的獨特性,本文介紹了海上乙二醇回收裝置,將其與陸地傳統乙二醇回收裝置進(jìn)行比較,分析了深水含鹽乙二醇回收系統(MRU)可能會(huì )遇到的問(wèn)題,對深水含鹽乙二醇回收系統(MRU)可能存在乙二醇降解、乙二醇損失和鹽沉積等問(wèn)題提出了優(yōu)化方案,以利于系統的優(yōu)化運行關(guān)鍵詞:海上氣田;乙二醇回收;優(yōu)化運行中圖分類(lèi)號:TE5文獻標志碼:A文章編號:1001-9677(2014)022-0159-03Research of Offshore Gas Field of Ethylene Glycol Recovery System OptimizationCAO Li, q1 Zhi-bin, WANG Yang, LI Ting(1 Southwest Petroleum University, Sichuan Chengdu 610501; 2 CNOOC Deep-water Development Co., LtdGuangdong Zhuhai 519050; 3 Sichuan Oil and Gas Construction Engineering Co, Ltd., Sichuan Chengdu 6102134 Shanxi International Energy Compressed Natural Gas Co, Ltd., Shanxi Taiyuan 030006, China)Abstract: In the process of gas field development in deep sea, ethylene glycol was usually used as hydrate inhibitorand ethylene glycol recovery unit MRU)was used as the deep natural gas production and processing facilities. For theuniqueness of offshore field development orientation, the sea glycol recovery unit was introduced, the sea device wascompared with traditional land glycol recovery unit, the deep saline glycol recovery system MRU) problems mayencounter were analyzes, and the optimization scheme was put forward for problems may exist in deep salt glycol recoverysystem (MRU) such as ethylene glycol degradation, for optimal operation of the systemKey words offshore gas field; ethylene glycol recovery; optimal operation由于深海氣田海床溫度低,在氣田生產(chǎn)過(guò)程中難免會(huì )有地鹽,而陸上氣田的生產(chǎn)水中多數是不含鹽或含鹽量極低,故傳層水隨天然氣一同采出,一般從井口到處理設施這段管線(xiàn)內的統的陸地再生型MRU流程不能適應海上氣田開(kāi)發(fā),海上MRU天然氣壓力都比較高,如果管線(xiàn)(尤其是海底管線(xiàn))周?chē)h(huán)境系統有考慮脫鹽流程的必要。溫度較低的話(huà),含水的高壓低溫天然氣很容易形成天然氣水合海上MRU主要包括以下三個(gè)部分:①預處理單元;②脫物,對管線(xiàn)形成凍堵,造成管線(xiàn)閥門(mén)等設備堵塞,給天然氣生水單元;③脫鹽單元。產(chǎn)造成嚴重的問(wèn)題,影響了生產(chǎn)的正常運行。因此,開(kāi)發(fā)方案中必須考慮天然氣水合物的防治,以保證在氣井開(kāi)井、計劃關(guān)富乙烴類(lèi)和CO氣體?；蚓o急意外關(guān)停等其他生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中不會(huì )有水合物形成預處理單元}■水單元堵塞油管或海底管線(xiàn)。脫鹽單元低溶解度鹽目前,通常使用的天然氣水合物抑制劑是甲醇和乙二醇高溶解度鹽甲醇可用于任何操作溫度下的天然氣管道和設備,甲醇通過(guò)高圖1乙二醇回收系統工藝流程圖蒸氣壓可被直接注人管道,但甲醇的氣相損失較大,價(jià)格低廉,回收作業(yè)費用大,所以對其回收不經(jīng)濟。與甲醇相比,乙進(jìn)入預處理單元的乙二醇富液(含有烴類(lèi),酸性氣體,凝二醇無(wú)毒,比甲醇沸點(diǎn)高,蒸發(fā)損失小,利用再生裝置可對其析油和氧氣)在乙二醇富液罐閃蒸,閃蒸出溶液中的烴類(lèi)并注實(shí)現循環(huán)使用,可很大程度的減少生產(chǎn)作業(yè)費用,適用于處理人脫氧劑和NaY溶湳除去氧氣并對沉淀下來(lái)的2價(jià)氣量較大、溫度較高、需連續注入抑制劑的地方。在氣田生產(chǎn)金屬鹽中國煤化工,過(guò)濾后的乙二醇富液進(jìn)過(guò)程中,甲醇和乙二醇這兩種水合物抑制劑分別用在緊急泄放入脫水CNMHG生的乙二醇貧液進(jìn)行分工況及投產(chǎn)單井啟動(dòng)工況和正常工況下。選用乙二醇(MEG)流,一部分進(jìn)入內分曷器脫鹽,一價(jià)鹽在溶液中濃度飽和析作為水合物抑制劑,必須進(jìn)行回收,循環(huán)使用出,從而達到了脫除一價(jià)鹽的目的(分流量根據地層水中的含鹽量和再生后乙二醇貧液允許的溶解鹽量確定),最后與未參1海上氣田乙二醇回收系統加脫鹽的乙二醇貧液一起被直接回注水下井口海上MRU系統與傳統的陸地再生型MRU系統的區別在于由于海上氣田開(kāi)發(fā)方位的獨特性,生產(chǎn)水中通常含有大量160廣州化工2014年11月(1)最明顯的區別在于海上的回收裝置比陸地上的多了一計控制進(jìn)罐的液相,使進(jìn)罐的液相平穩進(jìn)人,防止進(jìn)罐的流量個(gè)脫鹽環(huán)節。因為海上氣田從含鹽多、使用效率、占用面積、波動(dòng)從而導致脫鹽效果降低。當罐內液位達到一定的值后,此維修成本的角度更適合使用含脫鹽流程的乙二醇回收裝置時(shí),生產(chǎn)的安全性和流程的穩定將比脫鹽效果更為重要,所以般海上氣田的地層水中含較多的鹽類(lèi),如果不及時(shí)脫除,那么系統從流量控制轉變?yōu)橛晒薜囊何豢刂??？刂葡到y同時(shí)也應用鹽類(lèi)逐漸沉積結垢在回收裝置的容器、換熱器、管線(xiàn)等處,造于再生裝置的其他部分,例如富乙二醇預處理罐到下游2個(gè)乙成系統的堵塞,輕則影響設備的運行效率,重則導致設備的故二醇再生塔這段流程就采用了串級控制,這里將不再贅述。障甚至事故。海上氣田的生產(chǎn)水中富含二價(jià)鹽和一價(jià)鹽,脫除二價(jià)鹽主要是化學(xué)反應,向富MEG中添加而NoH、No、2系統常見(jiàn)問(wèn)題分析溶液,富MEG內的鹽離子與其反應,生成難溶性的沉淀Mg(OH)2、CaCO3等。一價(jià)鹽的脫除主要是通過(guò)將水和MEG在海上含鹽乙二醇回收系統中,主要存在乙二醇降解、乙蒸出,使溶液中的一價(jià)鹽離子濃度飽和析出來(lái)實(shí)現的。在乙三能影響因素二醇損失和鹽沉積和結垢、腐蝕3等問(wèn)題。導致這些問(wèn)題的可醇回收裝置中增加脫鹽這一環(huán)節,大大降低了鹽類(lèi)沉積堵塞再生裝置的機率。而陸地氣田從建造成本、陸地比海上更易維(1)二價(jià)金屬陽(yáng)離子的影響修、含鹽少的特點(diǎn)更適用不含脫鹽設備的乙二醇回收裝置,其生產(chǎn)水中除了含有一價(jià)鹽離子外,同時(shí)還含有大量的二價(jià)主要是閃蒸出富液中烴類(lèi),然后脫除其中水分來(lái)達到乙二醇回鹽離子,如Fe2+、M2等,這些鹽離子的溶解度隨著(zhù)溫收的目的。由于陸地乙二醇回收裝置不包括脫鹽環(huán)節,經(jīng)過(guò)長(cháng)度降低而下降。生產(chǎn)水隨天然氣被從高溫氣藏中采出并通過(guò)海期運行操作后鹽類(lèi)會(huì )逐漸沉積在裝置中,這就需要及時(shí)處理沉底管道輸送至處理系統的過(guò)程中溫度不斷下降,鹽離子的溶解積物,以免影響生產(chǎn)2。使得鹽離子濃度增加而導致進(jìn)積。由于乙二醇會(huì )吸收天然氣中的部分酸性氣體,所以循環(huán)使用的乙二醇pH值不斷下乙二醇富液去火炬降,這將導致碳鋼腐蝕速率加速,造成腐蝕產(chǎn)物沉積,形成的FeCO3,CaCO3和Mg(OH)2等將沉淀在循環(huán)加熱器表面,并且可溶解二價(jià)鹽的累積,會(huì )形成高粘度、類(lèi)似于泥漿狀的混合過(guò)熱蒸汽進(jìn)物,這將嚴重的影響鹽的沉降脫除,影響加熱器的換熱效率和過(guò)熱蒸汽出設備的使用周期(2)乙酸鹽的聚集〔高換熱烈L四強罐少去注系統在高溫閃蒸分離器中,乙酸鹽的溶解度劇增這將會(huì )導致設備腐蝕。(3)氧氣的影響乙二醉儲乙二醇系統中含有的溶解氧,不但在高溫下易使乙二醇化降解,生成酸等腐蝕性等產(chǎn)物,而且溶解氧本身也會(huì )加速金屬的腐蝕過(guò)程,當溶解氧濃度小于1mg/L時(shí)就可能會(huì )引起碳圖2陸地乙二醇再生流程圖鋼的腐蝕,氧腐蝕速率會(huì )隨著(zhù)溫度升高的加快。(2)海上氣田采用了透平發(fā)電機和壓縮機,該種類(lèi)透平可(4)乙二醇的降解以用天然氣或柴油作燃料,燃燒產(chǎn)生的廢熱的能量足夠乙二醇在MRU系統中,部分乙二醇在再生高溫下熱降解,產(chǎn)生的大再生使用,不需要其他專(zhuān)門(mén)設備用于給乙二醇再生提供熱量。分子甘醇使乙二醇溶液的粘度增加,影響循環(huán)加熱器的換熱效果而陸地乙二醇再生一般都是用鍋爐或者加熱器去加熱介質(zhì),介(5)防腐劑和阻垢劑的聚集質(zhì)受熱生成蒸汽,再用蒸汽給再生提供熱量,由于蒸汽的壓縮在MRU中隨著(zhù)乙二醇的循環(huán)使用會(huì )使得乙二醇中添加的比較大,壓力波動(dòng)較大,所以給再生提供的熱量不均勻,加大防腐劑和阻垢劑濃度不斷增加而聚結,形成活性物質(zhì)而造成乙了控制再生溫度的難度,這不僅浪費了能源還影響了再生效二醇發(fā)泡,可能會(huì )阻礙二價(jià)鹽在預處理單元中脫除和影響高溶果。而海上的透平燃燒廢熱加熱熱媒油,熱媒油再給乙二醇再解度鹽在閃蒸分離器中結晶析出生提供熱量,這樣節省了能源,同時(shí)熱媒油是液態(tài)的,性質(zhì)穩定,傳熱均勻,大大降低了再生溫度控制的難度。3優(yōu)化運行針對系統運行中的常見(jiàn)問(wèn)題,應對措施如下采用循環(huán)加熱技術(shù)脫除一價(jià)鹽釆用塔外循環(huán)泵和新型螺旋式加熱器的循環(huán)加熱技術(shù)。循環(huán)加熱技術(shù)使MEG循環(huán)流速增加,并且可比其他的加熱方式少循環(huán)80%~95%的鹽顆粒。此外,與傳統換熱器相比,螺旋板換熱saYH中國煤化工特點(diǎn)。由于其內部獨特的彎曲螺在通過(guò)過(guò)流道內雜質(zhì)沉積CNMHG的循環(huán)沖刷,雜質(zhì)很容易圖3某海上氣田閃蒸分離器流程控制圖被沖掉,污垢和鹽顆粒不易在死角的沉積,同時(shí),受熱更加均勻,降低了乙二醇在換熱器表面腐蝕、結垢、熱降解和MEG(3)在海上MRU中,采用了更加科學(xué)合理的控制系統。損失的風(fēng)險如圖3所示,閃蒸分離罐其進(jìn)口有流量監測,且罐內有液位監(2)脫鹽系統采用真空閃蒸分離技術(shù)測,兩個(gè)監測點(diǎn)共同控制乙二醇進(jìn)口的閥門(mén)。液位正常時(shí)流量在脫鹽單元的真空閃蒸分離器中,乙二醇在較低溫度下就第42卷第22期曹莉,等:海上氣田乙二醇回收系統的優(yōu)化研究161可氣化,從閃蒸分離器頂部逸出得到提純,乙二醇殘留積液中(9)嚴格篩選化學(xué)藥劑,避免個(gè)別藥劑對下游工藝的負面的高溶解度鹽將由離心機來(lái)離心脫除。這樣,高溶解度鹽就被影響脫鹽再生系統有效的除去。(10)定期取樣化驗,跟蹤生產(chǎn)過(guò)程中各物性參數的變化:(11)將三相分離器溫度提高,使富乙二醇和聽(tīng)凝析油的卻水出去冷放空主管混合液有較高溫度。這是由于在較高合適溫度下乙二醇與烴類(lèi)消泡劑加更易分離,這就可以有效避免溫度較低的情況下烴類(lèi)和乙二醇分離不徹底,過(guò)度的烴類(lèi)隨富乙二醇進(jìn)入再生裝置,增加了再高溫導熱準出生裝置的負荷,降低再生效果來(lái)自再生單元(12)南海某氣田井口到平臺海管有70多公里,井口在1500m水深處,而平臺在200m水深處,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)沉降槽現,如果處于小氣量生產(chǎn)的情況下,只有氣相而沒(méi)有液相登上去冷放空主管鹽罐貧乙二醇循環(huán)平臺,那么乙二醇和凝析油都留在了海管內。即便是在大氣量生產(chǎn)時(shí),注入海管的乙二醇和凝析油也不是混合液相登上平臺鹽泵去水處理單元的,一般都是一段凝析油一段乙二醇,所以有必要在乙二醇收裝置前面加上一個(gè)富乙二醇緩沖罐,以確?；厥赵O備以連續的工況運行。平臺每天的產(chǎn)氣量都是變化的,為了防止深水海圖4脫鹽單元工藝流程簡(jiǎn)圖管內積存較多的乙二醇和凝析油,同時(shí)避免在提高產(chǎn)量時(shí),可(3)使用沉降槽、鹽罐和離心機組合技術(shù)能會(huì )產(chǎn)生段塞流而使生產(chǎn)產(chǎn)生很大波動(dòng)甚至生產(chǎn)關(guān)停,故需要采用這種組合技術(shù)使得MEG損失相對于其他使用的離心專(zhuān)業(yè)操作人員密切關(guān)壓力、液量的變化情況以便及時(shí)進(jìn)行調控。機的裝置要小數倍,最終生產(chǎn)水中MB的濃度大大降低,4結語(yǔ)二醇損失,防止了環(huán)境污染乙二醇回收系統是海上氣田開(kāi)發(fā)的重要工藝設施,在海上乙二醇回收系統的操作中,針對其可能遇到乙二醇降解、乙醇損失和鹽沉積等問(wèn)題,采用了塔外循環(huán)泵和新型螺旋式加熱器的循環(huán)加熱技術(shù),脫鹽系統采用真空閃蒸分離技術(shù)以及使用沉降槽、鹽罐和離心機組合技術(shù),添加化學(xué)藥劑等方案措施,沉降槽并在日常操作方面加強設備的運行監測管理,可以使乙二醇回收系統能夠長(cháng)期平穩操作,保障了管線(xiàn)流動(dòng)性安全,這對于海上氣田的開(kāi)發(fā)有很大的推廣和借鑒意義圖5沉降槽、鹽罐和離心機組合脫鹽參考文獻[1]張春娥,趙方生,鐘小俠,等.海上氣田含鹽乙二醇回收技術(shù)研究(4)管線(xiàn)和設備采用耐腐蝕的不銹鋼材質(zhì);J].中國機械,2013(15):77-79(5)閃蒸分離器的入口注入消泡劑,及時(shí)制止起泡現象[2]蔣洪,鄭賢英.低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)[J].石油與天然氣化2012,41(2):183-186(6)在循環(huán)加熱回路上設計排放管線(xiàn),定期排放高粘度、[3]張長(cháng)智,萬(wàn)祥,胡茂宏深水天然氣田乙二醇系統結垢和腐蝕問(wèn)題難閃蒸的污染物(7)采用儀表監測氧氣濃度,并適時(shí)加入除氧劑研究[J].全面腐蝕控制,2011,25(3):24-27(8)對使用的化學(xué)藥劑進(jìn)行配伍性測試,避免各種化學(xué)藥4]趙方生,馬勇,陳賓,等乙二醇再生工藝在海上平臺的應用[J.石油化工設備,2013,16(1):35-37劑在不同條件的相互作用;…·(上接笫107頁(yè))[4 Ding G S, Huang X J, Liu Y, et al. 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