楊 剛,時 騰,吳子健

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆 庫車 842017)

雅克拉集氣處理站位于新疆庫車縣境內的塔克拉瑪干沙漠北緣,于2005年11月建成投運【1】。該站設計天然氣處理量260 萬m3/d、凝析油17萬t/a,是集油氣計量、天然氣脫水和脫汞、制冷回收輕烴、凝析油穩(wěn)定、西氣東輸為一體的大型綜合型處理裝置。隨著氣田開采,高壓井逐漸轉為中壓井、低壓井,大澇壩凝析氣田混輸來料進雅站處理,為此,雅站新擴建了低壓、中壓流程。目前雅站有高、中、低三套流程滿足不同壓力井進站生產(chǎn)需要。低壓流程有低壓三相分離器1臺、低壓計量分離器2臺、低壓氣壓縮機3臺;中壓流程有中壓三相分離器1臺、中壓氣壓縮機2臺(由西氣東輸4號、5號機改造而成)。低壓、中壓氣經(jīng)低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機增壓后與高壓分離氣進站內高壓氣處理裝置進行脫水【2-4】、脫汞【5-11】、脫烴處理,三相分離器液相去二級閃蒸分離器,水去污水站,機組排污去開式排放罐。低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機統(tǒng)稱為原料氣壓縮機。

1 黏稠物出現(xiàn)位置及危害

雅站裝置黏稠物發(fā)現(xiàn)的位置主要有:低壓氣和中壓氣壓縮機出口洗滌罐及液位計;旋流分離器液相氣動調節(jié)閥閥前,具體見圖1～圖3。原料氣壓縮機進口洗滌罐未排出白色黏稠物。2021年原料氣壓縮機先后因出口洗滌罐高液位停機,檢查發(fā)現(xiàn),是由于白色粘稠物堵塞洗滌罐液位計和排污閥導致的停機后,中壓氣、低壓氣被迫放空,輕烴產(chǎn)量減少,影響了雅站中、低壓裝置的穩(wěn)定運行,使經(jīng)濟效益受損嚴重;此外,旋流分離器內黏稠物若被天然氣帶到分子篩干燥塔,會堵塞干燥塔分子篩吸附通道,造成分子篩粉化結塊,降低分子篩吸附效果【12-14】。2020年9月雅站檢修時新更換了分子篩干燥塔填料,從目前干燥塔干燥脫水運行情況判斷,分子篩干燥塔內分子篩狀況良好,尚未出現(xiàn)大面積的粉化結塊問題,更詳細情況需待檢修更換分子篩填料時才能清楚看到。通過咨詢了解其他相似油田企業(yè)運行情況得知,其他企業(yè)裝置均未出現(xiàn)過與雅站同類或類似的白色黏稠物。

圖1 低壓氣壓縮機出口洗滌罐

圖2 旋流分離器液相氣動調節(jié)閥閥前

2 原因分析

2.1 原料氣壓縮機運行情況

近期雅克拉氣田和雅東區(qū)塊中、低壓井增多同時,大澇壩油氣水混輸至雅站。目前10口低壓生產(chǎn)井(簡稱低壓井)進低壓三相分離器,分離氣依靠2臺低壓氣壓縮機增壓。低壓氣壓縮機2用1備,單臺機設計處理量10萬m3/d,該機為對稱平衡二級壓縮往復活塞式機組,進氣壓力1.82 MPa,進氣溫度30 ℃;出口洗滌罐壓力5.9 MPa,排氣溫度45 ℃。4口中壓生產(chǎn)井(簡稱中壓井)和大澇壩混輸來料進中壓三相分離器,分離氣依靠中壓氣壓縮機增壓。中壓氣壓縮機2用1備,單臺機設計處理量60萬m3/d,該機為對稱平衡一級壓縮往復活塞式機組,氣量不足時通過站內再生氣進行補氣,保障機組運行,進氣壓力2.35 MPa,進氣溫度30 ℃;出口洗滌罐壓力6.2 MPa,排氣溫度60℃。2021年1月1日～5月25日統(tǒng)計發(fā)現(xiàn):2 號低壓氣壓縮機累計因高液位停機3次,1號低壓氣壓縮機累計因高液位停機2次;4號東輸氣壓縮機累計因高液位停機3次,5號東輸氣壓縮機停機1次(在出口洗滌罐內發(fā)現(xiàn)大量白色黏稠物)。低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機洗滌罐因高液位停機次數(shù)統(tǒng)計,見表1。低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機出口壓力基本一致,增壓后的氣都是進入旋流分離器進行分離處理。2021年3月24日,2號旋流分離器液相氣動閥堵塞,檢查發(fā)現(xiàn)少量的白色黏稠物(約5 L)。根據(jù)表1分析發(fā)現(xiàn),停機排出黏稠物量的多少與壓縮機處理量有關,處理氣量越大,末級出口洗滌罐排出的黏稠物量就越多。

表1 低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機因高液位停機次數(shù)統(tǒng)計

2.2 白色黏稠物溶解實驗

在化驗室內對低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機出口洗滌罐排污閥取出的白色黏稠物進行觀察,見圖4。取一定體積的白色黏稠物放入量筒中,通過稱重法計算得到其密度為0.93 g/cm3。

圖4 白色黏稠物

2.2.1 溶劑油溶解實驗

在白色黏稠物中加入溶劑油,觀察發(fā)現(xiàn),白色黏稠物能溶于溶劑油,見圖5。

圖5 白色黏稠物溶解于溶劑油

2.2.2 乙醇溶解實驗

在白色黏稠物中加入乙醇并震蕩混合,震蕩前和震蕩后的狀態(tài)對比見圖6和圖7。

圖6 震蕩前

圖7 震蕩后

通過乙醇溶解實驗發(fā)現(xiàn),白色黏稠物不溶解于乙醇,震蕩后形成細小顆粒,并迅速沉降于乙醇溶液底部,使乙醇變濁。這一現(xiàn)象說明,白色黏稠物密度比乙醇大。

2.2.3 水溶解實驗

在白色黏稠物中加入水并震蕩混合,震蕩前和震蕩后的狀態(tài)對比見圖8和圖9。

圖8 加水震蕩前

圖9 加水震蕩后

通過水溶解實驗發(fā)現(xiàn),白色黏稠物不溶解于水,震蕩后浮于水面并附著在試管壁上,說明其密度比水小,且遇水不溶解。

由溶解實驗可知,白色黏稠物不溶解于水和乙醇,但能溶解于溶劑油和潤滑油,根據(jù)相似相溶原理初步判定:原料氣壓縮機出口洗滌罐及液位計的白色黏稠物是由原料氣中含有的長鏈高分子物質或是天然氣中的蠟質【15-17】、重烴經(jīng)原料氣壓縮機壓縮、升溫后產(chǎn)生的;旋流分離器液相氣動閥處白色黏稠物是由增壓后的低壓、中壓氣攜帶至旋流分離器的。西氣東輸4號、5號壓縮機增壓雅站脫水、脫烴的干氣時,未發(fā)現(xiàn)白色黏稠物,而增壓未脫水和未脫烴的原料中壓氣時則出現(xiàn)了白色黏稠物。另外,穩(wěn)定氣壓縮機主要用于給凝析油閃蒸出來的低壓氣和不凝氣增壓,目前并未在穩(wěn)定氣壓縮機出口洗滌罐中發(fā)現(xiàn)白色黏稠物,由此可以進一步確定,低壓氣、中壓氣壓縮機出口洗滌罐白色黏稠物來自濕天然氣,而非來自凝析油【18-20】。

2.3 操作方式

原料氣壓縮機出口洗滌罐為自動排污,由洗滌罐液位控制,白色黏稠物在洗滌罐內積聚并附著在液位計玻璃板上,則會影響液位的準確測量和洗滌罐排液。白、夜班崗位人員定期手動對原料氣壓縮機出口洗滌罐進行排液,排液時觀察排液情況,聽到排液管內有氣流聲則確認排液完畢;定期進行低壓氣壓縮機和中壓氣壓縮機切機運行,對停用的備用機出口洗滌罐進行處理,用消防水沖洗洗滌罐和液位計,沖洗后的廢液予以集中回收。

3 應對措施

結合現(xiàn)狀,為減少或避免原料氣壓縮機高液位停機頻次,提出如下改進措施:

1)根據(jù)原料氣壓縮機處理氣量,進一步摸索優(yōu)化洗滌罐排液周期;

2)在對停用的備用機出口洗滌罐沖洗時,嘗試往沖洗的消防水中加入藥劑,增加沖洗效果;

3)對白色黏稠物進行取樣化驗,確定白色黏稠物的組分;同時取低壓、中壓氣井氣樣,化驗天然氣全組分,為進一步分析做好有針對性的準備。

通過實施定期排液和切機清洗等措施以來,原料氣壓縮機出口洗滌罐高液位停機次數(shù)明顯降低,目前每月最多停機1次,大大減少了原料氣的放空。