叢延剛吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院吉林油田公司天然氣部

邊遠(yuǎn)氣井小型橇裝化脫烴工藝

石少敏1萬新2叢延剛21吉林油田公司勘察設(shè)計(jì)院2吉林油田公司天然氣部

試采評價(jià)期邊遠(yuǎn)氣井天然氣集輸處理技術(shù)既要滿足試采參數(shù)錄取的需要，又要滿足工藝簡便、投資低的要求，并能適應(yīng)橇裝化、便于搬遷再利用。因此開展了邊遠(yuǎn)氣井小型的脫烴工藝的研究。根據(jù)工藝模擬和計(jì)算，對于邊遠(yuǎn)氣井氣的脫烴處理采用冷劑制冷法，經(jīng)濟(jì)效益最佳，利用橇裝化工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速建設(shè)，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備再利用，對試采評價(jià)期輪換試氣的氣井具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，推廣應(yīng)用前景廣泛。

邊遠(yuǎn)氣井；橇裝；脫烴；工藝

氣田試采、評價(jià)等開發(fā)初期，氣井分布零散，氣井的處理量不確定（不大于10×104m3/d），壓力為2～4 MPa，氣井單井產(chǎn)量、壓力、溫度、組分等參數(shù)需要通過試采過程錄取，試采評價(jià)期天然氣集輸處理技術(shù)既要滿足試采參數(shù)錄取的需要，又要滿足工藝簡便、投資低的要求，并能適應(yīng)橇裝化、便于搬遷再利用。因此開展了邊遠(yuǎn)氣井小型脫烴工藝的研究，優(yōu)選了三種工藝，分別是小壓差節(jié)流法、冷劑制冷法、分子篩吸附法[1]。

1 小壓差節(jié)流法

在氣田開發(fā)初期氣井來氣壓力較高，可以利用該壓力對來氣節(jié)流，節(jié)流后會產(chǎn)生低溫使來氣中的重組分分離出來，使天然氣的烴露點(diǎn)降到-15℃以下。原料氣溫度降低后易形成水合物，故在原料氣進(jìn)入換熱器前注入甲醇防凍劑。

利用HYSYS對樣品來氣進(jìn)行模擬，來氣壓力4.0MPa、溫度20℃、來氣量10×104m3/d。原料氣經(jīng)換熱器換熱至-11℃，節(jié)流閥后壓力1.65MPa、脫乙烷塔塔底溫度50℃、甲醇注入量8 kg/h。處理后干氣露點(diǎn)-27.55℃，分離出混烴37.8℃時(shí)飽和蒸汽壓1371 kPa，滿足處理要求。物料平衡表見表1。

表1 樣品來氣小壓差節(jié)流法物料平衡

小壓差節(jié)流法的流程簡單、能耗低，適用于原料氣有壓差可利用的情況。從上述原料氣的模擬來看，處理后的干氣和混烴均滿足外輸要求，而且當(dāng)原料氣組分不同時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)整節(jié)流閥的節(jié)流量，使處理后干氣滿足露點(diǎn)要求即可。

2 冷劑制冷法

當(dāng)原料氣較富時(shí)或以收集原料氣中的混烴為目的時(shí)可以利用外來冷劑制冷。該方法可以達(dá)到更低的分離溫度，提高混烴的產(chǎn)量。常用的有氨制冷和丙烷制冷。原料氣溫度降低后易形成水合物，故在原料氣進(jìn)入換熱器前注入甲醇防凍劑。

利用HYSYS對樣品來氣進(jìn)行模擬，來氣壓力2.0MPa、溫度20℃、來氣量10×104m3/d。原料氣經(jīng)換熱器換熱至-25℃，經(jīng)制冷橇冷卻至-30℃，經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流至1.65 MPa，脫乙烷塔塔底溫度50℃，甲醇注入量15 kg/h。處理后干氣露點(diǎn)-47.4℃，分離出的混烴37.8℃時(shí)飽和蒸汽壓1 327 kPa，滿足處理要求。物料平衡表見表2。

表2 樣品來氣冷劑制冷法物料平衡

冷劑制冷法的流程簡單、適用范圍廣、能耗較小，但其制冷溫度低，與小壓差節(jié)流法相比其C3收率高，處理后干氣的露點(diǎn)低，適用于原料氣C3含量較高的情況。從上面原料氣的模擬來看，處理后的干氣和混烴均滿足外輸要求。

3 分子篩吸附法

當(dāng)原料氣溫度降低時(shí)會產(chǎn)生水合物，堵塞管路，影響裝置的正常運(yùn)行。小壓差節(jié)流法和冷劑制冷法均采用注入甲醇防凍劑來防止水合物的產(chǎn)生。由于注甲醇防凍堵工藝需要不斷地注入甲醇，而且產(chǎn)生的甲醇污水也需要處理，為替代注甲醇防凍堵工藝，可以選用吸附法脫水脫重?zé)N工藝。該工藝選用分子篩加硅膠的組合吸附劑，可以脫除天然氣中的水和C5以上重?zé)N，使處理后的天然氣滿足外輸要求。

利用HYSYS對樣品來氣進(jìn)行模擬，來氣壓力4.0MPa、溫度20℃、來氣量10×104m3/d。處理后干氣露點(diǎn)-32.7℃，分離出的混烴37.8℃時(shí)飽和蒸汽壓105.5 kPa，滿足處理要求。物料平衡表見表3。

表3 樣品來氣分子篩吸附法物料平衡

分子篩吸附法的流程簡單、能耗較低，處理后干氣的露點(diǎn)均小于-15℃，滿足要求。當(dāng)原料氣較富時(shí)處理后的混烴飽和蒸汽壓不能滿足外輸要求；當(dāng)原料氣較貧時(shí)處理后的混烴飽和蒸汽壓滿足外輸要求。可見，分子篩吸附法適用于原料氣較貧、烴含量非常少的情況。

4 技術(shù)方案比選

測試樣品來氣可采用小壓差節(jié)流法、冷劑制冷法和分子篩吸附法進(jìn)行脫烴，將上述三種方案進(jìn)行比選，結(jié)果見表4。從表4中可以看出，冷劑制冷法雖然運(yùn)行費(fèi)用較高，但其混烴收率高，按混烴價(jià)格4 000元/噸計(jì)算，冷劑制冷法比小壓差節(jié)流法多產(chǎn)混烴1 484.8噸/年，增加產(chǎn)值284.14萬元/年；采用分子篩吸附法的產(chǎn)值是三種工藝中最低的，但是無需建設(shè)配套的甲醇回收裝置。

表4 樣品脫烴工藝比選

5 推廣應(yīng)用前景

根據(jù)工藝模擬和計(jì)算，對于邊遠(yuǎn)氣井氣的脫烴處理采用冷劑制冷法，經(jīng)濟(jì)效益最佳，利用橇裝化工藝技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速建設(shè)，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備再利用，對試采評價(jià)期輪換試氣的氣井具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，推廣應(yīng)用前景廣泛。

[1]何策，張曉東．國內(nèi)外天然氣脫水設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀[J]．石油機(jī)械，2008，36（1）：69-73.

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.038