甲醇防凍技術在氣田開發中的應用

庫爾班艾力·吐拉甫江（新疆油田公司采氣一廠采氣隊 新疆 克拉瑪依 834007）

一、采氣過程中水合物產生的危害

天然氣水合物是白色結晶固體，外觀類似松散的冰或致密的雪，密度為0.88～0.99g/cm3。當氣體處于水蒸氣的飽和或過飽和狀態并存在游離水，有足夠高的壓力和溫度時就能形成水合物。由于水合物是一種晶狀固體雜質，天然氣中一旦形成水合物極易在閥門、分離器入口、管線彎頭及三通等處形成堵塞，嚴重時影響天然氣的集輸，因此從井口工藝到集氣站管輸過程中必須采取有效工藝措施防止水合物形成。

二、某氣田防凍技術面臨的問題

某氣田所處區域屬內陸性干旱氣候。冬季氣溫較低，根據計算天然氣水合物生成溫度為21°C（井口壓力16M Pa）。因而很容易在井筒采氣管線中生成水合物。在天然氣輸氣過程中，考慮到管線沿程壓力、溫度的損失以及凝液的析出造成管輸阻力增大，輸氣管線長度一般不大于5km。但龍1井距中心處理站16.8km，龍2井距中心處理站10km，因為管線長，沿程壓力和溫度損失很大，隨著溫度的降低，凝液的進一步析出加大了輸氣阻力，所以傳統的僅靠單井加熱工藝不能滿足該井區長距離管道的溫降問題。因此必須采用一種新的防凍工藝來解決管線的防凍問題。

三、新情況下防凍技術的優化研究

針對龍1井和龍2井長距離輸氣管線的防凍問題，對幾種防凍方案進行比較及優選。

1.單井加熱工藝：

單井加熱工藝主要采用水套加熱爐。這也是目前氣田集輸系統中應用較廣泛的天然氣加熱設備。它不像套管換熱器需要配備專用的蒸汽鍋爐和蒸汽管線。由于水套加熱爐是在常壓下對管線進行加熱，因而易于操作和控制，也更安全，適用范圍更廣。對于龍1井由于出液較多，不適合直接注醇防凍工藝，因此采用水套加熱工藝是較合理的。但是由于龍1井距天然氣處理站較遠，僅僅對井口來氣的加熱不足以滿足整個管線的防凍要求，因此需要一種輔助的防凍工藝來配合完成。

2.注抑制劑工藝：

天然氣水合物熱力學抑制劑方面的技術研究已趨成熟，目前,使用最廣泛的熱力學抑制劑為甲醇、乙二醇等，它們通過抑制劑分子或離子增加與水分子的競爭力，改變水和烴分子的熱力學平衡(改變水合物的化學位)，使溫度壓力平衡條件處在實際操作條件之外的范圍,避免水合物的形成或直接與水合物接觸，移動相平衡曲線(即使水合物生成條件向較低溫度和較低壓力范圍移動)，下圖為加入抑制劑后，管道內水合物生成曲線。

圖3-1 加入不同濃度甲醇后地面管內水合物的生成曲線

圖3-2 加入不同濃度乙二醇后地面管內水合物的生成曲線

由以上圖3-1，圖3-2可以看出加入抑制劑后,在相同壓力下，水合物生成溫度明顯下降，抑制劑濃度越大，溫度下降越明顯。在相同溫度下，水合物生成壓力明顯上升，抑制劑濃度越大，壓力上升越明顯。

對該井區，由于冬季氣溫較低，（最低可達-40℃）對于乙二醇當冬季環境溫度及原料氣溫度過低時會使其黏度變稠，造成供液不足，注醇泵無法正常工作，影響注入量，從而導致部分油氣系統凍堵。在有凝析油存在時操作溫度過低會給甘醇溶液與凝析油的分離帶來困難，增加了凝析油中的溶解損失和攜帶損失。

甲醇可用于任何操作溫度，同時在價格上甲醇要遠遠低于乙二醇，因此根據五八區的實際情況，對比甲醇和乙二醇在防凍效果、經濟性以及在低溫環境的穩定性上，應用甲醇做防凍劑要優于乙二醇。

方案優選：對于龍2井我們采用注醇方式，對于龍1井由于出液較多，不適合井口直接注醇，我們考慮在井口設置節流加熱設備，對井口來氣升溫，然后與龍2井注醇后氣相匯合后輸往中心處理站。

四、防凍技術應用中存在問題及改進措施

1.存在問題

（1）注醇泵的使用情況不是很理想，泵的排量不容易控制，一方面容易導致注入量過大造成不必要的浪費，另一方面當甲醇注入量不足時，會使管線凍堵，造成嚴重的生產事故。

（2）龍1井產液較多，不但影響了甲醇的防凍效果，而且對中心處理站現有的設備的處理效果有一定的影響。

2.改進措施

（1）對注醇泵的選型要合理。克拉瑪依地區氣候條件非常惡劣，冬季氣溫將達到零下40攝氏度以下，而且春季風沙較大，這就需要對泵的適應條件要求較高。目前我們使用的隔膜式計量泵并不適合在上述氣候條件下工作，因此出現工作不正常的現象，見于這些情況更換注醇泵是解決注入量穩定的辦法。

（2）建立起氣井的單井甲醇注入量動態曲線，制定甲醇使用情況的管理辦法。由于單井甲醇注入量預測是根據理論注入量確定的，在氣溫變化、氣井間歇出水等不確定因素影響下，只能作為單井注醇的參考。氣井在實際生產中所需甲醇的經濟合理注入量，需要基層單位的技術人員、站上操作人員共同摸索，從而使甲醇注入量日趨合理。

（3）對于龍1出液較多問題，我們已在克82井區建立分離裝置對龍1來氣先進行氣液分離，油相直接排入油罐，氣相與龍2井注醇后氣相匯合輸往處理站。

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