蘇里格氣田集氣站設備、工藝管線冬季安全運行措施初步探討

何明浩 胡靖平 丁小虎 鄭書杰 王平

【文章摘要】

本文從通過明確建設、檢修、技改、制定冬季安全生產保障措施等手段，做好集氣站站內設備、工藝管線防寒防凍防超壓工作。

【關鍵詞】

疏水閥；水合物；節流效應；凍堵

0 引言

蘇里格氣田冬季最低氣溫在-30℃左右，因此要確保集氣站冬季生產的安全運行，必須要優先解決設備及工藝管線的凍堵。設備及工藝管線的凍堵，不但影響天然氣產量，同時更是容易引發爆管、凍裂、天然氣泄漏、火災爆炸等生產事故的安全隱患。從根本上解決集氣站工藝管線及設備冬季天然氣生產的凍堵問題，對于氣田冬季高峰供氣的安全生產具有重要的現實意義。

1 設備、工藝管線凍堵對集氣站冬季安全生產的影響

1.1對集氣站天然氣產量的影響

1.1.1工藝管線凍堵對天然氣產量的影響。

1.1.2設備凍堵對天然氣產量的影響。

1.2設備、工藝管線凍堵對站內設備、設施和人員安全影響

1.2.1凍堵對設備產生的危害

設備凍堵后，極易產生高壓將設備脹裂，造成設備損壞；在壓力容器進出口形成壓差，處置不當將導致壓力容器基礎移位、固定螺栓和連接工藝拉斷進而造成天然氣泄漏。

1.2.2凍堵對站點和人員的安全影響

一是發生爆炸，凍堵形成局部高壓后將設備和工藝管線損壞造成天然氣泄漏，天然氣在濃度超過爆炸下限和爆炸上限即在空氣中的體積比達到5%-15%遇到點火源立即會發生火災爆炸；二是天然氣泄漏后在有限空間內氧氣不足造成人員窒息。

1.2.3水合物堵塞管線及設備的原因分析

1.2.3.1天然氣水合物的形成條件

天然氣水合物的形成必須具備以下條件：

具有能夠形成水合物的氣體分子，如小分子烴類物質和H2S、CO2等酸性組份；

有液態水存在，天然氣的溫度必須低于天然氣的水露點；

低溫，系統溫度低于水合物生成的相平衡溫度；

高壓，系統壓力高于水合物生成的相平衡壓力；

其它輔助條件，如氣體流速和流向的突變產生的擾動，壓力的波動和晶種的存在。

1.2.3.2天然氣水合物堵塞原因分析

①冬季持續低溫，為水合物生成創造了條件

在濕天然氣輸送過程中，溫度是決定形成水合物的關鍵因素。蘇里格氣田冬季環境溫度最低時在-30℃，凍土層厚度在1.6米左右，導致天然氣輸送溫度低于輸送壓力條件下的水合物形成溫度，加劇水合物形成。大氣溫度降低導致站內分離器頭、彎頭、三通及埋地管線凍堵嚴重程度高于集輸管線。主要是由于站內設備裸露保溫不全，且易堵位置均為節流效應較強部位。

②天然氣中雜質含量較高提高了水合物形成的溫度。

天然氣中輕烴、地層帶上來的細小砂粒等雜質均會提高水合物形成的溫度。

消泡不徹底，導致液滴隨泡沫進入管線形成水合物。

2 集氣站內設備、工藝管線冬季安全運行措施的探討

2.1在設計上改進

2.1.1工藝流程設計改進

一是在重要設備進出口加設旁通管線，一旦凍堵，天然氣可以走旁通，可在不影響生產情況下進行設備解堵；二是減少集輸管道、場站設備工藝管線彎頭、U型管和變徑，降低節流效應；三是加大集輸、工藝管線埋地深度。

2.1.2在閥組至分離器進口、分離器疏水閥處工藝管線、壓縮機的進口工藝管線等易凍堵部位設計保溫伴熱；同時適當增加站點固定甲醇加注裝置數量。

2.2進行油維改造

2.2.1在夏季檢修時對冬季運行發現的凍堵段進行工藝改造，增大管徑，變更流程降低節流；

2.2.2對帶水量較大的氣井在合適的部位設置排污和放空接頭；對管線埋深不夠的地段加埋或改線。

2.2.3對帶水量較大的氣井單獨敷設一條集輸管線進站，以影響其它氣井產氣。

2.3制定切實可行的冬季安全生產措施

2.3.1 對集輸管線和場站設備實施伴熱保溫，盡量降低外界環境溫度對輸氣的影響。

2.3.1.1對站內流程走向復雜，易發生凍堵埋地管線或節流效應明顯部位實施伴熱保溫，對埋深不夠集輸管線進行整改。

2.3.1.2隨著地層壓力下降，泡排井越來越多，建議實施泡排工藝改造時，將消泡劑加注裝置向井口方向前移，增加消泡時間。

2.3.2加強冬季安全運行，制定甲醇加注方案

2.3.2.1優選甲醇加注位置。縮短加注點至易凍堵點距離是防凍解堵的關鍵。

2.3.2.2優選加注量及加注時間。根據生產區域集輸管線水合物形成溫度確定加注周期及加注時間。

2.3.2.3優選加注方式和工藝。加注工藝應采用泵注并帶霧化裝置，以便甲醇與天然氣流的充分接觸；在注醇泵的選擇上采用小排量連續加注。

2.3.3 在冬季來臨之前進行一次通球清管。

3 結論與意見

3.1設計單位在進行站點設計時，要根據進站生產氣井所含凝析液及水量多少選擇足夠的儲液罐數量和容積，確保站點流程工藝管線氣田產出液及時排放，從而避免凍堵流程及溢罐的風險。

3.2在項目施工時，加大對集輸管線和工藝管線的埋深監督，要確保管線埋深合格；在巡井時對于因雨水、風蝕造成的管線埋深不夠或外露的集輸管線要及時進行整改。

3.3生產單位在冬季來臨之前進行設備和管線伴熱保溫工作，提前預防凍堵。

3.4生產單位要制訂周密產出液排放拉運方案，尤其是無人值守站更要加強產出液液位監控。

3.5生產單位技術人員要精確掌握各站點、氣井的生產參數，并根據不同站點不同特點制定相應的防凍堵措施。

3.6數字化監控室要對產出液液位和天然氣進出壓力進行嚴密監控，發現異常及時處置，有效預防凍堵。

【參考文獻】

[1]余浩杰，崔麗春.長慶氣田高壓集氣工藝水合物形成與預防[J].內蒙古石油化工.2000，23（1）：98-101

[2]張鵬，宮敬.長輸天然氣管道的水合物形成與預防措施[J].油氣儲運.2000，19（8）：10-13

[3]胡德芬，周厚安.天然氣集輸水合物防治對策研究[R].重慶.重慶氣礦.2007

[4]喻西崇，郭建春等.井筒和集輸管線中水合物的生成條件預測[J].西南石油學報.2002，24（2）：65-67