试论牙哈凝析气处理厂的技术改造措施
Outline:
韩国强
,
温艳军
,
于跃云
,
侯建民
,
李静
,
袁媛
收稿日期：2010-12-27；修回日期：2011-02-25
作者简介：
韩国强:1984年生，2006年毕业于中国地质大学(北京)。助理工程师。从事油气田地面工程技术工作。地址：(841000)新疆维吾尔族自治区库尔勒市塔里木油田公司天然气事业部，电话：0996-2176852，E-mail：
jinks1984@163.com.
摘要：牙哈凝析气处理厂采用多级闪蒸和微正压分馏技术对凝析油进行稳定，同时采用空冷器控制凝析油外输温度。在装置实际运行中，凝析油稳定塔重沸器多次发生结盐故障，凝析油空冷器也经常发生盘管冻堵，严重影响了牙哈凝析气田外输油产量和品质。本文分析了以上问题产生的原因，提出了相应的解决措施，保证了油气装置的安全、平稳运行。
关键词：凝析油 结盐 空冷器 冻堵 技术改造
Discussion on Technical Innovation Measures of Yaha Condensate Gas Field
Outline:
Han Guoqiang
,
Wen Yanjun
,
Yu Yueyun
, et al
PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla 841000, Xinjiang
Abstract: The multi-stage flash and micro-positive pressure fractionation technology is applied in Yaha condensate gas field to stabilize the condensate oil. At the same time, air-cooler is used to control the temperature of the condensate oil before transporting. The salt deposition appears in the reboiler of condensate stabilizer, and the frozen block appears in the coil of air-cooler frequently, which reduces the yield and quality of condensate oil seriously. This paper analyses the reasons of the above problems, and puts forward the relevant measures to ensure the equipment running safely and smoothly.
Key words:
condensate oil salt deposition air-cooler ice block technical innovation
牙哈凝析气田投产于2000年，其处理厂目前采用多级闪蒸和微正压分馏工艺对凝析油进行稳定，同时由于之前使用的水冷换热器腐蚀较严重且换热效果不佳，自2007年开始改用空冷器调节凝析油温度，以确保凝析油质量满足外输标准要求。牙哈处理厂凝析油系统工艺流程图见图 1。
1 问题
牙哈处理厂在凝析油稳定塔处采用导热油加热凝析油。从2008年初开始，导热油流量调节阀开度由50%逐渐开大至100%，而稳定塔塔底温度则由70 ℃降至50 ℃。拆开塔底重沸器封头，发现管束上结了一层厚厚的盐垢。将盐垢清理完毕，重沸器投运后不久结盐现象再度发生，这严重影响了凝析油稳定装置的正常运行。同时在冬季运行中，当因操作调整需要停运凝析油空冷器或发生装置停电时，空冷器极易发生盘管冻堵，导致凝析油无法降温而蒸气压过高，给管输和储存带来安全隐患。
表 1
表 1 牙哈凝析油系统故障影响统计表(2008年)
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表 1 牙哈凝析油系统故障影响统计表(2008年)
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2 原因分析
2.1 分析凝析油稳定塔重沸器结盐故障原因
(1) 地层含盐水的变化。凝析气藏含水包括凝析水和地层水，其中凝析水水量较少，矿化度也很低，而地层水矿化度较高。牙哈凝析气田开采初期，采出水基本为天然气凝析水，水量较少，矿化度一直保持在较低水平。随着凝析气的不断采出，气田部分井地层水开始突破，凝析油中含盐水量开始显著增加，2007年增加至70 t/d，并保持增长趋势至今已达650 t/d。同时采出水矿化度也由投产初期的5 000 mg/L直线上升至16×104 mg/L，并仍有上升趋势。以上原因导致牙哈凝析油含盐量大大增加(≥130 mg/L)，远高于标准值(≤50 mg/L)。
(2) 重沸器运行温度影响。自2000年投产以来，稳定塔重沸器运行温度一直维持在70 ℃左右。2007年增加空冷器用以控制凝析油外输温度，同时为进一步降低凝析油饱和蒸汽压，将重沸器温度提高至75 ℃。凝析油进入稳定塔经加热后，其中水分蒸发被气相带走，使凝析油中的盐分形成过饱和在重沸器管壳中结盐，而加热温度的提高则使更多的盐分析出，长时间累积最终造成换热器管束结满盐层。所以，采出水水量和矿化度的急剧增加是造成牙哈凝析油稳定塔重沸器结盐的首要原因，同时凝析油加热温度的提高则进一步加快了结盐速度。解决问题的关键是：有效降低凝析油含盐量、合理调整重沸器运行温度。
表 2
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表 2 牙哈凝析油稳定系统工艺参数
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2.2 分析凝析油空冷器盘管冻堵原因
(1) 内部介质。①凝析油析蜡、凝固温度较高，其中含蜡量14.0%，析蜡点温度21 ℃，凝固点温度16 ℃。②凝析油含盐较高，直接制约了稳定塔加热温度。现场操作表明，当加热温度提高至65 ℃时，塔底重沸器就开始析盐，温度越高析盐越快。
(2) 外部环境。牙哈凝析气田冬季环境温度白天在-15 ℃~-10 ℃，夜间则长期低于-25 ℃，空冷器处于相对空旷的二层平台，四周通风良好，为空冷器提供了绝佳的降温冷空气。
(3) 设备本体。为了提高空冷器在夏季高温天气时的降温效果，牙哈气田选用了最利于散热的盘管管型；现场运行时发现空冷器各部分换热盘管间存在偏流问题，且在冬季运行时尤其明显。这些因素会导致凝析油通过空冷器盘管时由于散热不均而造成局部冻堵。
(4) 工艺操作。当系统故障需停用空冷器或装置停电时，由于通过空冷器的凝析油压力较低(磁力泵正常工作时0.25 MPa，磁力泵故障停运时小于0.1 MPa)，加上空冷器盘管管径小、数量多，通行阻力较大，盘管内的凝析油很难被完全排出，容易积存形成死液。
以上四点因素综合起来使凝析油空冷器盘管容易发生冻堵，其中前三点均为客观因素，短时间内难以改变，所以将改造方向定为：优化工艺操作，避免凝析油在空冷器中形成死液。
3 解决措施
3.1 增加凝析油洗盐流程，解决重沸器结盐故障
考虑到随着气田的逐步开发，采出水量和矿化度会进一步上升，决定在凝析油稳定系统中增设一套洗盐装置。目前牙哈凝析油脱水工作主要在二级闪蒸罐完成，由于2007年后气田采出水量剧增，二级闪蒸罐脱水已经接近满负荷(水相出口调节阀开度85%以上)，而三级闪蒸罐脱出水量较少(水相出口调节阀开度5%以下)，仍有较大的脱水处理空间，故决定将洗盐装置设置在二级闪蒸罐和三级闪蒸罐之间。新增洗盐装置工艺流程如图 4所示。
洗盐水(15 ℃常压清水，矿化度400 mg/L)自消防水罐来，经离心式洗盐泵增压(0.8 MPa)，注入去三级闪蒸罐的凝析油中(0.65 MPa，30.0 ℃，1 756 m3/d)，经静态混合器，使加入的清水与凝析油充分混合，用以稀释、溶解油中的盐分，再通过三级闪蒸罐脱出含盐污水以达到降低凝析油含盐量。
3.2 增加轻烃吹扫流程，解决空冷器冻堵问题
牙哈现场曾经采用惰性气体吹扫和蒸汽加热等方法对凝析油空冷器进行解冻处理，但是以上措施存在成本高、耗时久、工作量大等缺点，且极易造成盘管反复冻堵。分析空冷器上下游工艺流程后，从凝析油的一股来料找到了突破口——轻烃。牙哈轻烃凝固点较低(-20 ℃)，温度60 ℃，压力0.9 MPa，其与凝析油混合后一起外输，可以很好地溶解、置换凝析油。在轻烃水冷换热器后增加一段管线去凝析油空冷器入口(图 1中红色线路，现场照片见图 5)，当空冷器故障停运时，导通吹扫流程，将轻烃引入空冷器，利用其高温和低凝固点，与盘管中的凝析油混合，将其带出空冷器，保证盘管通畅。
4 结论与建议
4.1 结论
牙哈处理厂分别于2008年和2009年安装完成轻烃吹扫管线和洗盐装置，投用后达到以下效果：
(1) 近两年发生磁力泵故障停运和全厂停电各2次，现场人员随即导通轻烃吹扫流程，结果空冷器均未发生冻堵，且故障完毕后可以在第一时间顺利投用，稳定了凝析油外输质量。
(2) 稳定塔重沸器导热油调节阀开度恢复正常，没有再发生类似结盐故障。对外输凝析油进行多次检验：饱和蒸汽压≤60 kPa，含水≤0.1%，含盐量≤40 mg/L，完全满足外输标准要求。
4.2 建议
(1) 随着油气田的逐步开发，采出水量增加和矿化度的改变是必须要面对的问题，应及时采取有效应对措施。牙哈凝析气田洗盐装置的成功应用，可以为类似油气田提供一些借鉴。
(2) 预防空冷器冻堵可从以下两点入手：①设计安装时尽量避免各部分管束间的偏流问题；②空冷器需要停运时，应及时将其内部介质完全排出；如介质不易排出，建议引入凝固点较低的高温介质持续通过空冷器，保持盘管通畅不留死液。
2011, Vol. 40