劉飛龍 倪 浩 曾樹兵 姜振暉

（1．海洋石油工程股份有限公司

2．中海油天津液化天然氣有限責(zé)任公司）

隨著我國南海深水油氣田的開發(fā)，各項(xiàng)配套技術(shù)取得長足的進(jìn)步。幾十年來，為了將海底油氣安全輸送至海上平臺或陸地終端處理設(shè)施，甲醇和乙二醇（MEG）通常被用作水合物抑制劑注入油氣生產(chǎn)管線和相關(guān)設(shè)備中。甲醇是一種高效水合物抑制劑，其注入量低于MEG，但比MEG更容易溶解在油氣流體中，不易回收，故損失量較大。若只需臨時或偶爾注入水合物抑制劑，適合注入甲醇。當(dāng)需連續(xù)注入時，出于經(jīng)濟(jì)性的考慮宜選用MEG［1］。

1 MEG再生回收裝置簡介

早期的MEG再生回收裝置操作較復(fù)雜，隨著技術(shù)的發(fā)展，MEG工藝的成本、可靠性、操作安全性和環(huán)境影響等問題已逐步得到解決，促進(jìn)了MEG再生回收技術(shù)的發(fā)展［2］。海上油氣田開發(fā)過程中，MEG再生回收系統(tǒng)分為預(yù)處理、再生及脫鹽3個步驟，見圖1。

2 預(yù)處理

MEG再生回收系統(tǒng)中預(yù)處理的目的是脫除MEG富液中的輕烴和二價鹽，其流程如圖2所示，主要設(shè)備包括預(yù)加熱器、閃蒸罐、預(yù)處理器、泵、顆粒過濾器和化學(xué)藥劑儲罐等。

從海上平臺工藝流程中分離出來的MEG富液流體經(jīng)預(yù)加熱器加熱后進(jìn)入閃蒸罐，脫除游離烴和溶解烴。為利于溶解烴閃蒸，閃蒸罐應(yīng)采用較低的操作壓力。在閃蒸罐中設(shè)置撇油槽，增加油水分離面積，流體在閃蒸罐中應(yīng)有足夠的停留時間，以分離游離烴和溶解烴，分離出來的氣體進(jìn)入低壓火炬，油進(jìn)入烴液回收系統(tǒng)，MEG富液流體經(jīng)加熱器加熱至預(yù)定溫度后進(jìn)入預(yù)處理器脫除二價鹽。

從地層中產(chǎn)出的油氣會帶出地層水，其中溶有大量的二價金屬陽離子（如Fe2＋、Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋等），若不加以脫除，會造成管線和設(shè)備的堵塞和腐蝕。因此，在預(yù)處理器中加入Na OH或Na2CO3，利用化學(xué)反應(yīng)使MEG富液中二價金屬陽離子生成沉淀物，然后通過顆粒過濾器除去。當(dāng)顆粒過濾器壓差或時間達(dá)到設(shè)定值時可進(jìn)行自動清洗。

3 再生

用作水合物抑制劑時，MEG貧液質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為80%～95%。因此，經(jīng)預(yù)處理后的MEG富液需進(jìn)行脫水以實(shí)現(xiàn)再生。MEG再生采用精餾的原理，其流程如圖3所示，主要設(shè)備包括再生塔、再沸器、冷凝器、回流罐、換熱器和泵等［3－7］。

預(yù)處理后的MEG富液經(jīng)換熱器加熱后進(jìn)入再生塔，上段為精餾段，下段為提餾段，冷凝器從塔頂提供液相回流，再沸器從塔底提供氣相回流。在精餾段，氣相上升的過程中，輕組分（水蒸氣）得到精制，并在氣相中不斷增濃，塔頂獲得輕組分（水蒸氣）產(chǎn)品，經(jīng)冷凝后的不凝氣體通過冷放空排出，再生塔操作壓力應(yīng)略高于冷放空壓力。采用流量控制閥控制凝液回流，剩余凝液進(jìn)入生產(chǎn)水處理系統(tǒng)。在提餾段，液相下降的過程中，重組分（MEG）得到增濃，從塔釜獲得MEG貧液，經(jīng)再沸器加熱后，氣相進(jìn)入再生塔底部，液相經(jīng)泵增壓后與入口MEG富液換熱冷卻至一定溫度后進(jìn)入脫鹽流程。MEG發(fā)生熱降解的溫度為160～165℃，故再沸器溫度應(yīng)低于此值。

4 脫 鹽［2，8］

由于油氣開發(fā)過程中含有地層水，經(jīng)預(yù)處理后二價鹽被脫除，但仍有一價不揮發(fā)鈉鹽溶解在MEG貧液中。為使MEG貧液中的鹽含量達(dá)到工藝要求，需對其進(jìn)行脫鹽處理［9－10］。

MEG貧液中的鈉鹽采用負(fù)壓閃蒸的工藝方法進(jìn)行脫除，其流程如圖4所示。主要設(shè)備有負(fù)壓閃蒸罐、負(fù)壓冷凝器、MEG貧液接收罐、循環(huán)加熱器、鹽罐、離心機(jī)、鹽溶解罐及泵等。

含鹽MEG貧液和MEG循環(huán)液以1～5 m／s的流速沿水平切線方向進(jìn)入負(fù)壓閃蒸罐，兩股物流沿負(fù)壓閃蒸罐壁面形成大而薄的液膜并混合在一起，在負(fù)壓狀態(tài)下料液被氣化，由于離心力的作用使得MEG蒸氣與鹽得以分離。氣相進(jìn)入冷凝器冷凝后獲得合格的MEG貧液，不凝氣體通過真空泵排放至低壓火炬。隨著液體的不斷氣化，負(fù)壓閃蒸罐底部的MEG溶液鈉鹽達(dá)到飽和并形成固體顆粒，不斷沉淀下來流入下部鹽罐。循環(huán)液從負(fù)壓閃蒸罐底部抽出，為使進(jìn)料完全氣化，循環(huán)液需提供足夠的顯熱。同時，為了避免MEG發(fā)生熱降解，循環(huán)液加熱溫差不能太高，一般為10～20℃。因此，所需的循環(huán)液流量較高。循環(huán)液壓力低于其沸點(diǎn)壓力，其水含量少，溫升低，在加熱器內(nèi)不會發(fā)生沸騰。

沉淀下來的鹽粒通過降液管流入鹽罐，為了減少M(fèi)EG損失，用再生冷凝后的蒸餾水置換鹽罐中MEG，飽和鹽水和鹽漿用泵分批打入離心機(jī)，分離出來的濾液返回鹽罐，鹽進(jìn)入鹽溶解罐，加入水溶解后打入生產(chǎn)水處理系統(tǒng)，MEG損失量小于10 kg／t鹽。

表1 MEG再生回收裝置主要參數(shù)及能量消耗Table 1 Key parameters and energy consume of MEG regeneration and reclamation unit

5 工程應(yīng)用

在中國南海某深水氣田，采用水下生產(chǎn)設(shè)施依托海洋平臺進(jìn)行開發(fā)，從水下采油樹采出的流體由海底管線匯接至中心平臺處理，合格油氣進(jìn)入淺水油氣混輸海底管道輸往終端進(jìn)一步處理。由于深水氣田井口壓力高，經(jīng)油嘴節(jié)流后溫度降低，為防止油氣在海底管道中產(chǎn)生水合物，通過臍帶纜中的化學(xué)藥劑管線在水下油嘴處連續(xù)注入MEG，油氣登陸平臺后進(jìn)入段塞流捕集器進(jìn)行氣液分離，分離出來的含MEG液體（其主要組分為凝析油和水）再經(jīng)MEG再生回收裝置處理，再生合格的MEG貧液循環(huán)使用。MEG再生回收裝置主要參數(shù)如表1和表2所示。

表2 主要物流參數(shù)Table 2 Main parameters of streams

6 結(jié)論

在深海氣田開發(fā)過程中，為了保證高靜水壓力和低環(huán)境溫度下的油藏流體安全通過海底管道輸送至平臺，通常需在油嘴和海底管道入口處注入MEG，防止水合物生成。出于經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境因素的考慮，MEG再生回收裝置已被應(yīng)用于海上平臺。在設(shè)計(jì)海上平臺MEG再生回收系統(tǒng)時需考慮以下問題：

（1） MEG再生回收流程所面臨的最大挑戰(zhàn)不是MEG再生，而是鹽沉降結(jié)垢、腐蝕管線和設(shè)備，脫鹽處理為該裝置的重要工藝環(huán)節(jié)，其技術(shù)難點(diǎn)是負(fù)壓閃蒸脫鹽工藝。設(shè)計(jì)前應(yīng)分析油氣藏地層水鹽含量及組成，最終確定裝置需脫除的鹽量。

（2） 處理過程中會損失少量MEG，其主要原因是預(yù)處理過程中過濾顆粒的攜帶，以及脫鹽處理過程中微量MEG隨鹽溶液排放至生產(chǎn)水處理系統(tǒng)。因此，生產(chǎn)過程中要及時添加合格的MEG貧液。

（3） 正常生產(chǎn)時需每周對Na OH藥劑進(jìn)行取樣分析，確保MEG再生回收裝置的安全可靠運(yùn)行。

（4） 世界上僅30多套MEG再生回收裝置在用，脫鹽技術(shù)尚處于發(fā)展階段，且被國外公司所掌握，亟需我國科研院校與企業(yè)對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研制，優(yōu)化工藝流程，為我國深水氣田開發(fā)提供技術(shù)保障。

［1］ 白云程，孫敬杰，羅向權(quán)，等．石油工程中的水合物抑制劑［J］．特種油氣藏，2006，13（2）：5－8．

［2］ Nazzer C A，Keogh J．Advances in glycol reclamation technology［C］．Offshore Technology Conference．Houston：［S．l．］，2006．

［3］ 晁宏洲，王赤宇，馬亞琴，等．乙二醇循環(huán)系統(tǒng)的工藝運(yùn)行分析［J］．石油與天然氣化工，2007，36（2）：110－113．

［4］ 趙德芬．乙二醇再生系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行［J］．油氣田地面工程，2004，23（6）：47．

［5］ 梁平，單華，雷政，等．克拉2氣田中央處理廠降低乙二醇損耗措施［J］．天然氣工業(yè)，2008，28（6）：124－126．

［6］ 蔣洪，鄭賢英．低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)［J］．石油與天然氣化工，2012，41（2）：183－186，248．

［7］ 馬全天，王玉，杜福祥，等．牙哈氣田凝析氣處理裝置乙二醇系統(tǒng)工藝優(yōu)化［J］．天然氣工業(yè)，2006，26（1）：141－142．

［8］ 孫志高，郭開華，樊栓獅，等．含乙二醇和鹽體系氣體水合物相平衡測定與預(yù)測［J］．上海交通大學(xué)學(xué)報，2002，36（10）：1509－1512．

［9］ 胡春，錢鋒．乙二醇脫水和精制系統(tǒng)先進(jìn)控制與優(yōu)化［J］．化工進(jìn)展，2006，25（12）：1457－1460．

［10］ 劉延昌，趙波，陳磊，等．新型乙二醇再生塔的研發(fā)［J］．石油化工設(shè)備，2010，39（S1）：14－16．