天然氣超聲速處理技術(shù)

32國外油田工翟 Foreign Oilfield Engineering Vol.19No.3208.3天然氣超聲速處理技術(shù)編譯:梁書(shū)苓(中原油田分公司技術(shù)監測中心)Dr, Fred okimot范建敏(中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院)審校:胡淑娟(大慶油田公司設計院)摘要:傳統的天然氣分離處理設備造價(jià)高、安中會(huì )含有一些滑脫氣體,這些氣體會(huì )在一套結構緊湊全性差,對環(huán)有污染。本文介紹—種設計新穎、型液體脫氣罐中被除掉,并與干氣氣流重新匯合。結構簡(jiǎn)捷緊湊和工作可靠的天然氣超聲速分離處理技術(shù),分析討論了該項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并用實(shí)例證實(shí)了該、優(yōu)點(diǎn)技術(shù)在天然氣工藝處理中應用的可行性和發(fā)展前途在超聲速條件下使得待處理天然氣被凝結和被分主題詞超聲速天然氣處理技術(shù)離處理是實(shí)現分階段降低投資費用和作業(yè)處理費用的、前言技術(shù)關(guān)鍵。這套靜態(tài)裝置由于沒(méi)有旋轉部件和無(wú)須采用化學(xué)藥劑進(jìn)行作業(yè)處理,故而便于操作且工作起來(lái)紋扭器( Twister)是一種已獲專(zhuān)利權的新穎的天很可靠,從而允許在海上惡劣的環(huán)境條件下實(shí)現無(wú)人然氣分離處理技術(shù),它是一種能夠單相輸出的超聲速操作。一套設計可在10MP作業(yè)壓力條件下日處理氣體分離裝置,可消除多種流體處理時(shí)存在的風(fēng)險和105m3天然氣的絞扭器管僅1.83m長(cháng),可裝在152與多相濕氣清除系統相關(guān)的許多限制。該技術(shù)可用于m的套管中從天然氣中凝縮和分離水及重烴。目前的應用領(lǐng)域包待處理天然氣流體在冷卻的超聲速分離器中的停括脫水、烴凝析、C+與液態(tài)天然氣萃取和熱值降留時(shí)間僅是數亳秒,這樣便可防止水合問(wèn)題的發(fā)生,無(wú)須化學(xué)藥劑處理及相關(guān)的再生系統。由于省去了化這項新技術(shù)具有與渦輪膨脹器相似的熱力學(xué)特學(xué)再生系統,便避免了對環(huán)境有害的BX(苯、甲性,它是把膨脹、氣/液旋轉離心分離和重新壓縮等苯、二甲苯)的彌散,明顯地節省工作空間。這種結數道工序結合在一起的結構緊湊型管道類(lèi)裝置。相比構緊湊和重量較輕的設備可安裝在最小的采油平臺較而言,渦輪膨脹器是把壓力轉換為軸動(dòng)力,而這種上,這個(gè)平臺稍大于一個(gè)簡(jiǎn)易的井口平臺。分離器則是通過(guò)將壓力轉換為動(dòng)能來(lái)取得類(lèi)似的溫度降(即超聲速)。、系統設計圖1示出了該裝置的基本結構。應用一套Lawl圖2示出了該系統典型的工藝流程。該技術(shù)是一噴嘴使輸入的飽和氣體膨脹,使其流速達到超聲速,種低溫分離工藝,進(jìn)口流體的冷卻可優(yōu)化整個(gè)系統的導致產(chǎn)生低溫和低壓,這樣便促使水和烴凝析液滴霧化。裝配在超聲速流域內的一套翼片產(chǎn)生一種高速旋工況特性。進(jìn)口的冷卻可采用冷卻排出氣實(shí)現熱聯(lián)合流(高達30000g0),使這些微滴在離心作用下被旋的方式來(lái)實(shí)現,亦可輔助使用海水或空氣使進(jìn)口流體流到管壁上,然后采用一套旋轉離心分離器將液體從冷卻。超聲管上游輸入分離器的設計特點(diǎn)是,清除產(chǎn)超聲分離管氣體中分離。分離后的流體在分離擴散器中減速,使其壓力恢復到初始壓力的65%~80%。最終的液流彭脹器旋流分離器壓縮機熱交換器輸入飽和空氣/海水(1450b/mn24(435b/in2,-40°冷卻器(30000環(huán)形噴嘴13馬赫(90m)擴散器液體+滑脫氣體水和凝析泊(105l/in2,41°F)圖2典型工藝流程圖(選用空氣水冷卻器是十圖1基本的設計結構分有效的,可以使用一個(gè)以上的液體脫罐)梁書(shū)苓等:天然氣超聲速處理技術(shù)33生的液體和防止帶入各種鐵質(zhì)雜質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)。裝置。天然氣分離處理系統就是在此基礎上設計而成的,同時(shí)尚需考慮下列事宜五、海洋環(huán)境下的應用與優(yōu)點(diǎn)◇該超聲速分離器是一套固定安裝的和實(shí)際上屬海上天然氣的開(kāi)發(fā),傳統上使用人工操作的乙于體積流量處理的裝置。輸噴嘴喉部的流體流速始醇進(jìn)行(TEG)化學(xué)脫水設備。處理費用、職工人身終精確地恒定為1馬赫(384.6m/s),并以這一流速安全和環(huán)境保護等方面日益增加的壓力,迫使人們?yōu)榱鬟^(guò)分離管,通過(guò)調節工作壓力可取得一些調節流量新氣田的開(kāi)發(fā)而研究設計像濕氣脫水處理這類(lèi)的無(wú)人的靈活性,一套典型的系統中包括了多個(gè)這樣的超聲操作設備。新技術(shù)為氣田的開(kāi)發(fā)創(chuàng )造了經(jīng)濟、高效分離管,用來(lái)滿(mǎn)足靈活調節流量的需要。安全和利于環(huán)保的生產(chǎn)作業(yè)條件,降低了生產(chǎn)流體處◇超聲分離器是一種壓力比裝置,對于任何設計理的風(fēng)險程度和消除了對多相濕氣進(jìn)行處理的許多限壓力而言,氣體會(huì )膨脹,使得給料壓力在超聲管中部制?！岸嘞嗌a(chǎn)氣流的低風(fēng)險分離處理”這個(gè)術(shù)語(yǔ)涵提高30%,而在排泄口處,氣體被重新壓縮,達到蓋了多相油氣生產(chǎn)系統中很寬的范圍,包括流體特給料壓力的65%-80%性、水合現象、石蠟、瀝青、乳化、結垢、腐蝕和侵四、實(shí)踐經(jīng)驗蝕。這是石油和天然氣行業(yè)面對的最重要的問(wèn)題之雖然這是一項相對新穎的工藝技術(shù),但是在五個(gè)多相輸出既限制管線(xiàn)調整的靈活性,又限定了最不同的天然氣處理廠(chǎng)的工業(yè)性應用試驗中已經(jīng)獲得了大的管線(xiàn)尺寸,有時(shí)候需要應用多個(gè)內徑較小的管大量的實(shí)踐經(jīng)驗。在荷蘭,自1998年起至今投產(chǎn)的線(xiàn),常常使油氣田后續開(kāi)發(fā)對輸出管道的需求受到限設備還在運行;在尼日利亞,自2000年起至今投產(chǎn)制。多相流輸送管道的壓降遠高于單相流體輸出時(shí)的設備依舊運行良好;2002年,在挪威的 Statoil K-實(shí)驗壓降,而且難以預測。通過(guò)超聲氣體分離器處理后管室對這套設備進(jìn)行了初步試驗?？傊?這些試驗設備道的壓降(約20%~35%)可能大于輸出管道中壓已經(jīng)證明,它可在無(wú)人操作條件下運行,具有天然氣降的減少可補償的部分,但它允許較低的管線(xiàn)壓力設適當脫水處理和調節烴露點(diǎn)的能力。在荷蘭 Leermens計。境內,由Shll(NAM)公司經(jīng)營(yíng)管理的天然氣處理腐蝕和水合物管理系統需要極強的可靠性,因為試驗廠(chǎng)已成功地對濕氣進(jìn)行了脫氣處理,使得處理后管道出現問(wèn)題所造成的后果是嚴重的?？紤]到多相流的天然氣在輸出壓力條件下的水露點(diǎn)低于-1.11℃。體特性的復雜性,一般情況下需要采取高投資的保守一套分離器樣機目前安裝在馬來(lái)西亞海上的 Leermens措施盡量滿(mǎn)足工藝需要。防腐合金管材的高投資和昂平臺上進(jìn)行試驗貴的液體段塞捕集分離器的采用需要綜合考慮施工作在尼日利亞 Utorogu境內,一個(gè)由SPDC公司經(jīng)營(yíng)業(yè)方面的限制條件,其中包括清管處理等。定期地進(jìn)的天然氣處理廠(chǎng)投入試驗的設備已經(jīng)通過(guò)官方組織的行清管處理清除管道中的液體聚集和進(jìn)行腐蝕管理是驗收。該裝置自2000年以來(lái)一直投產(chǎn)運營(yíng),成功地種有危害的、繁重的施工作業(yè)。對產(chǎn)出水進(jìn)行化學(xué)對85×105m3天然氣進(jìn)行了脫水處理,滿(mǎn)足了管道輸處理結合防腐和防水合物化學(xué)處理會(huì )導致產(chǎn)生像化學(xué)送的技術(shù)要求(在6.9MPa輸出壓力條件下達到40℃污染和垢物沉積方面的問(wèn)題。為了防止乙二醇鹽污染水露點(diǎn))。這個(gè)天然氣處理廠(chǎng)應用這種裝置的主要優(yōu)和與之相關(guān)的生產(chǎn)作業(yè)與腐蝕問(wèn)題,要求花巨資安裝點(diǎn)是,施工作業(yè)簡(jiǎn)便,可靠性高和可實(shí)現無(wú)人操作。真空脫鹽裝置。SPDC公司目前意欲為其它的天然氣處理廠(chǎng)訂購這種采用這項新技術(shù)所增加的海上設備投資費用同管表1海上氣體處理設備的總體費用比較費用(地面)水深10mTFG混汽CRA濕汽Cs「超聲分離TEG得汽CRA濕汽CS超聲分離人工操作無(wú)人操作無(wú)人操作無(wú)人操作管線(xiàn)100km3 x 24 in CSincrA3x2 in CrA50液體段塞捕集分離器35是是上處理3氣/液處理氣/液處WG再生氣/液處理MEC再液體處理合計(百萬(wàn)美元)3153121%注:TEG-乙二醇化學(xué)脫水;CRA-防腐合金;CS-碳鋼;MFG-化學(xué)物質(zhì)34國外油田工程 Foreign Oilfield Engineering Vol.19N.3x08.3線(xiàn)和岸上設備的費用相比,通常要高一些,但是省去其潛在的節約資金和人工花費約為3~8千萬(wàn)美元。了液體段塞捕集分離器設施和化學(xué)再生系統的費用(見(jiàn)表1)。這種新型分離器對于處理有腐蝕性液流的七、在淺海的應用施工作業(yè)尤其具有吸引力,例如對于處理高含CO2的結構簡(jiǎn)單、工作可靠是其在淺海上應用成功的關(guān)氣體而言一般還需要高合金輸送管道。對于非腐蝕性鍵,這套靜態(tài)裝置由于沒(méi)有旋轉部件和無(wú)須采用化學(xué)流體的處理,由于氣體輸出管道較長(cháng),這種新型氣體藥劑進(jìn)行作業(yè)處理面成為目前市場(chǎng)上僅有的評比中獲分離器更能發(fā)揮作用。新工藝與化學(xué)脫水工藝相比,得高分值的氣體分離設備。它非常適合淺海氣體處理基本的制約因素是要求約有20%~35%的壓降。然工藝,同時(shí),它又成為利用科技手段推動(dòng)當前并不經(jīng)而如上所述,在單相輸出管道中更要考慮壓降的補償濟的儲氣技術(shù)向前發(fā)展的關(guān)鍵。 Twister Bv和FMC作用。Kongsberg Subsea公司已經(jīng)開(kāi)展一項合作研究項目,共六、商業(yè)上的首次應用同投資,使這項技術(shù)用于淺海氣田的開(kāi)發(fā)。為此,他們正在做使用這項技術(shù)與使用其他各種氣體處理方法200, Shell Sarawak(SsB)公司和 Petronas公的比較工作,預計2005年能首次在淺海上應用。司簽定了購買(mǎi)2套日處理天然氣85×105m3的兩套絞該超聲分離器是自40年前引進(jìn)了使用乙二醇化扭器脫水設備,計劃安裝在馬來(lái)西亞海上的B11號學(xué)藥劑進(jìn)行氣體分離技術(shù)、25年前引進(jìn)了渦輪膨脹平臺上。首批設備安排在2002年底發(fā)貨,2003年晚氣體分離技術(shù)以來(lái),最近在氣體加工工業(yè)上的一次具些時(shí)候投入啟用。B11號平臺的預期管理目標是無(wú)有漸進(jìn)變化的技術(shù)革新。作為一套特有的新的天然氣人操作,6套結構緊湊型的超聲速管(每套日處理天分離設備,必須要研究這項技術(shù)的可行性和經(jīng)濟性。然氣能力為17×1035m3)可垂直安裝在一個(gè)直立的脫液罐上。將超聲分離器與原有使用人工操作的乙二醇資料來(lái)源于美國《 World oil》2002年8月(TEC)化學(xué)脫水方法進(jìn)行比較的可行性研究表明,(收稿日期2002-12-16為海上項目聯(lián)合提供GTL許可RENTECH公司已與全球工藝系統公司簽訂一項諒解備忘錄(MOU)。兩家公司將就 RENTECH公司GTL藝在浮式生產(chǎn)系統(FPSO)上的應用,以此利用海上零散天然氣方面合作,提供技術(shù)許可和工程服務(wù)。根據MoU條款,兩家公司計劃聯(lián)合,將其技術(shù)向全球的潛在用戶(hù)推廣。合作內容包括許可證交易、上部工藝結構的工程設計服務(wù)以及涉及 RENTECH公司GTL技術(shù)的應用。合作內容包括針對具體工程所要求的設計、采辦、施工、項目技術(shù)開(kāi)發(fā)和評估服務(wù)。兩家公司將目標鎖定在各項有前景的天然氣海上項目。估計GTL裝置規模在395-1580m3/d(2500000ob6yd)。利用GTL法將零散天然氣制成有價(jià)值的液體烴類(lèi)產(chǎn)品,成為替代注采出氣的經(jīng)濟有效的方法另?yè)蟮? RENTECH公司宣稱(chēng),G幾L南美玻利維亞正在為位于玻利維亞圣克魯斯能源中心的1580m3/dG幾L項目進(jìn)行可行性研究。這項擬建中的1580m3/dGTL裝置設計生產(chǎn)超潔凈無(wú)硫燃料。 JACOBS英國公司將負責預計為期4-6個(gè)月的可行性研究,并為項目的下一階段提供依據。玻利維亞擁有極其豐富的天然氣儲量,超過(guò)1.5×1012m3(52×1012什)。由于玻利維亞人口少,基礎設有限,這些儲量被視為零散天然氣。目前,為滿(mǎn)足其燃料需求,玻利維亞正進(jìn)口高硫柴油。擬建中的GL裝置將會(huì )減少柴油進(jìn)口,從而給這個(gè)國家的經(jīng)濟產(chǎn)生積極的影響。該項目將會(huì )吸引大量的投資并為玻利維亞提供大量的就業(yè)機會(huì )。它還將使玻利維亞的天然氣儲量轉變?yōu)榫薮蟮呢敻煌跤抡g自美國《 Hydrocarbon Processing》2002年11月