張鑫 楊丹陽 劉元剛 李健

1西安長慶科技工程有限責(zé)任公司

2長慶油田蘇里格南作業(yè)分公司

在線分析儀是指直接安裝在生產(chǎn)流程中，對物料的組分或物理參數(shù)進(jìn)行連續(xù)或間斷分析的儀表[1]。在我國，石油化工和環(huán)境保護(hù)行業(yè)，是在線分析儀應(yīng)用最為密集的領(lǐng)域。

在天然氣行業(yè)，在線分析儀提供必需的產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)和環(huán)境分析數(shù)據(jù)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、保障安全生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制、達(dá)成能量計(jì)量的重要手段。天然氣行業(yè)常用的在線分析儀主要包括色譜分析儀、硫化氫分析儀、總硫分析儀、水露點(diǎn)分析儀和烴露點(diǎn)分析儀[2]。

1 長慶氣田地面建設(shè)概述

截至2018 年底，長慶氣田已建成天然氣生產(chǎn)能力400×108m3/a。主力氣田包括靖邊氣田、榆林氣田、神木氣田、子洲-米脂氣田和蘇里格氣田。

長慶氣田的井口天然氣氣質(zhì)各個氣田有所不同，靖邊氣田的井口天然氣含有H2S、CO2，榆林、神木、子洲-米脂和蘇里格氣田的天然氣中含有少量的凝析油，但H2S、CO2含量輕微。長慶天然氣主要用作民用，根據(jù)長慶天然氣的氣質(zhì)特征和商品天然氣的質(zhì)量要求，不同氣田的天然氣凈化、處理工藝也不盡相同[3-4]。靖邊氣田采用集中凈化的工藝模式，天然氣凈化廠選用甲基二乙醇胺（MDEA）脫除酸性氣體工藝，并針對原料氣高碳硫比的氣質(zhì)特點(diǎn)，研發(fā)了復(fù)配MDEA 溶液脫硫、脫碳技術(shù)，提高了裝置運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。脫水采用成熟的三甘醇脫水工藝，硫磺回收引進(jìn)了林德公司的Clinsulf-do 直接氧化工藝。榆林、神木、子洲-米脂和蘇里格氣田均采用集中處理的工藝模式，選用了丙烷制冷脫烴、脫水工藝技術(shù)，主要脫除水分和凝析油，以有效降低進(jìn)入長輸管道天然氣的烴、水露點(diǎn)[5]。

截至2018 年底，長慶氣田共建成5 座凈化廠和12 座處理廠。靖邊氣田凈化廠采用混合醇胺溶液（MDEA+DEA)脫硫脫碳、三甘醇脫水的主體工藝，榆林、神木、子洲-米脂和蘇里格氣田處理廠均采用丙烷制冷脫水脫烴的主體工藝。

2 在線分析儀應(yīng)用現(xiàn)狀

長慶氣田主要在凈化廠（處理廠）的產(chǎn)品氣外輸管線上應(yīng)用在線分析儀，用于監(jiān)測產(chǎn)品氣的相關(guān)參數(shù)，常用的在線分析儀主要有微量水分與水露點(diǎn)分析儀、烴露點(diǎn)分析儀、硫化氫分析儀和色譜分析儀。此外，部分凈化廠在硫磺回收裝置酸氣管線上安裝了硫化氫分析儀、在尾氣管線上安裝了H2S/SO2比值分析儀[6]?？傮w應(yīng)用情況如表1 所示。

以長慶氣田有代表性的A 凈化廠和B 處理廠為例，說明在線分析儀的具體應(yīng)用情況。

A 凈化廠共有各類分析儀17 套，正常運(yùn)行7套。B 處理廠共有各類分析儀7 套，正常運(yùn)行3套。詳細(xì)情況如表2、表3 所示，兩廠各類分析儀的整體故障比例如圖1 所示。

表1 長慶氣田在線分析儀應(yīng)用情況Tab.1 Application conditions of on-line analyzers in Changqing Gas Field

表2 長慶氣田A 凈化廠分析儀應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)Tab.2 Analyzers application statistics in A Gas Process Plant in Changqing Gas Field

表3 長慶氣田B 處理廠分析儀應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)Tab.3 Analyzers application statistics in B Gas Process Plant in Changqing Gas Field

圖1 在線分析儀故障比例Fig.1 Failure proportion of on-line analyzers

3 存在問題分析

A 凈化廠和B 處理廠各類分析儀表的故障率普遍在60%以上，運(yùn)行效果并不十分理想。對兩座凈化（處理）廠的14 臺故障分析儀器的影響因素進(jìn)行調(diào)研和分析，得出故障因素統(tǒng)計(jì)表，如表4 所示，故障因素排列圖如圖2 所示。

表4 在線分析儀故障因素統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of failure factors of on-line analyzers

圖2 在線分析儀故障因素排列Fig.2 Arrangement of failure factors of on-line analyzers

由此可知，導(dǎo)致分析儀運(yùn)行不正常的主要原因集中在以下幾個方面：

（1）取樣與預(yù)處理系統(tǒng)不完善。大多數(shù)故障源于取樣系統(tǒng)而非儀表本體，樣品處理系統(tǒng)存在的諸多問題，已經(jīng)成為制約在線分析儀正常運(yùn)行的瓶頸[7]。常見的問題包括：①取樣探頭安裝不規(guī)范，如取樣探頭未插入天然氣管道中部取樣，而是錯誤地直接在天然氣管道上鉆孔焊接短管取樣，導(dǎo)致組分失真[8]；②樣氣減壓環(huán)節(jié)安裝錯誤，如未采用電加熱減壓，而是錯誤地使用針型閥減壓，導(dǎo)致冷凝液體進(jìn)入儀器導(dǎo)致故障，有的甚至未設(shè)置減壓環(huán)節(jié)，直接將壓力不符合要求的樣品送入儀器[9]；③取樣管線未設(shè)置保溫和伴熱。裸露鋼管受環(huán)境溫度影響，樣氣中的水分吸附在管壁上，嚴(yán)重影響測量結(jié)果。

存在這些問題的原因，一方面在于施工安裝不規(guī)范，缺乏有效的施工監(jiān)督及驗(yàn)收；另一方面在于目前取樣和預(yù)處理系統(tǒng)流程未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，各供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商做法互不相同、難以統(tǒng)一，施工方拿不到供應(yīng)商的圖紙，工程驗(yàn)收也無據(jù)可查。

（2）進(jìn)口設(shè)備售后和維護(hù)不到位。分析儀表大都屬于進(jìn)口設(shè)備，但目前國外供應(yīng)商的售后維保體系不完善，備品備件供應(yīng)渠道不暢，供貨周期長，維護(hù)費(fèi)用高，售后不及時，導(dǎo)致了儀器的維修延誤，造成長時間停運(yùn)。尤其是某些老型號分析儀表，其備品備件甚至已經(jīng)不再生產(chǎn)，這個問題在本次調(diào)查中體現(xiàn)得尤為突出。

（3）現(xiàn)場技術(shù)能力薄弱。與常規(guī)儀表不同，天然氣在線分析儀表大多結(jié)構(gòu)精密、原理復(fù)雜，現(xiàn)場操作人員缺乏系統(tǒng)培訓(xùn)，難以對一般故障做出判斷和處理。又缺乏相應(yīng)的操作規(guī)程和規(guī)章制度，技術(shù)人員培訓(xùn)慢、培訓(xùn)難，一旦發(fā)生人員崗位變動更是無人可替。

（4）重視程度不足，缺少相關(guān)規(guī)程章程。目前長慶氣田在線分析儀主要設(shè)置在凈化廠（處理廠）產(chǎn)品氣外輸環(huán)節(jié)，在現(xiàn)階段，在線分析儀仍主要作為人工分析的補(bǔ)充和參考[10]。部分操作人員仍存在傳統(tǒng)的“在線分析數(shù)據(jù)沒有人工化驗(yàn)準(zhǔn)確”的觀念。加上儀表本身應(yīng)用情況不理想，部分操作人員失去了對在線分析儀的信心，依賴程度不高、重視程度不足。

4 問題解決對策

（1）完善取樣和預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工。對常用的幾種型號分析儀取樣和預(yù)處理環(huán)節(jié)的圖紙進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，嚴(yán)格按圖紙施工并驗(yàn)收。未實(shí)現(xiàn)處理流程標(biāo)準(zhǔn)化的分析儀，供應(yīng)商應(yīng)在施工圖設(shè)計(jì)階段及時介入，提高設(shè)計(jì)圖紙深度。業(yè)主、設(shè)計(jì)院和產(chǎn)品供應(yīng)商均應(yīng)轉(zhuǎn)變過去“重儀表，輕配套”的傳統(tǒng)觀念，將樣品處理環(huán)節(jié)列為在線分析儀表應(yīng)用的重中之重。

（2）優(yōu)化選型設(shè)計(jì)?？紤]到現(xiàn)場自然條件惡劣、維護(hù)力量有限，應(yīng)盡可能傾向于選擇穩(wěn)定耐用、維護(hù)工作量小的分析儀，優(yōu)先考慮國產(chǎn)設(shè)備。在選擇進(jìn)口產(chǎn)品時，對售后服務(wù)和備件供應(yīng)周期應(yīng)提出明確要求。

（3）明確崗位職責(zé)。目前氣田現(xiàn)場面臨較大的用工壓力，在沒有條件設(shè)立專職崗位的情況下，應(yīng)有兼職分析儀表崗，規(guī)定專人負(fù)責(zé)并加強(qiáng)操作使用培訓(xùn)，使之具備基本的故障排查能力。還需建立完整的設(shè)備臺賬和操作規(guī)程，保證在人員更替的情況下不影響使用。

（4）轉(zhuǎn)變觀念，強(qiáng)化管理。樹立“應(yīng)用在線分析儀是實(shí)現(xiàn)氣田減員增效有效手段”的觀念，將在線分析儀的應(yīng)用情況納入考核管理范圍。

5 結(jié)束語

現(xiàn)階段，在線分析儀為長慶氣田保障產(chǎn)品質(zhì)量和維持安全環(huán)保生產(chǎn)提供了必要的數(shù)據(jù)。隨著長慶氣田的不斷發(fā)展，氣田信息化、數(shù)字化相關(guān)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，提高氣田智能化水平、減少現(xiàn)場操作用工數(shù)是大勢所趨。使用在線分析儀的實(shí)時連續(xù)分析取代人工取樣化驗(yàn)，是降低勞動強(qiáng)度、盤活人力資源的有效手段。此外，隨著長慶氣田一大批新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和投運(yùn)，如上古天然氣處理總廠、橇裝處理站等，對在線分析儀的應(yīng)用水平也提出了更高的要求。因此，分析梳理在線分析儀目前應(yīng)用存在的問題，制訂對策及時解決問題，切實(shí)發(fā)揮分析儀的作用，具有重要的意義。