天然氣含水量超標的應急處置及采取的排水措施

張洪濤（中國石油西部管道蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

天然氣含水量超標的應急處置及采取的排水措施

張洪濤（中國石油西部管道蘭州輸氣分公司，甘肅 蘭州 730070）

本文介紹了蘭州輸氣分公司澀北壓氣首站“11.17” 上游氣田來氣中天然氣含水量超標的應急處置及采取的排水措施，為今后清理管道內積水和應對處置上游天然氣含水量超標提供了可借鑒的寶貴實踐經驗。

天然氣；含水量；超標；應急處置；排水措施

0 引言

在天然氣長輸管道中，天然氣含水量超標是指上游氣體開采過程中，液態水沒有處理干凈或脫水設備故障失效，導致天然氣中的液態水進入下流管網。

井口流出的天然氣幾乎都為氣相水所飽和，甚至會攜帶一定量的液態水。天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的后果：含有CO2和H2S的天然氣在有水存在的情況下形成酸而腐蝕管路和設備；在一定條件下形成天然氣水合物而堵塞閥門、管道和設備；降低管道輸送能力，造成不必要的動力消耗。水分在天然氣的存在是非常不利的事，因此，需要脫水的要求更為嚴格。

1 事件經過描述

2015年11月13日，根據北京調控中心要求，澀寧蘭提量至1600萬方/天，在氣量提升過程中，臺南氣田集氣干線內積液被迅速攜帶至15號站，使其二次脫水區設備負荷過重。11月14日15：30，3#三甘醇脫水裝置精餾柱冒液，造成臺南臥式分離器超限運行，使三甘醇脫水裝置負荷過重，陸續出現設備故障失效，臺南低壓外輸管線積液進入澀寧蘭首站。11月17日，早上9點，澀北首站主線聚結器液位計在上位機顯示高報警，值班人員立即到現場對聚結器液位計進手動排污檢查，初步判斷氣田來氣含水量超標。

2 應急處置過程

11月17日早上9點，主線聚結器液位計在上位機顯示高報警，值班人員立即到現場對聚結器液位計進行手動排污（聚結器有自動排污功能，直接排往排污池），排污后恢復正常。三小時后又報警，值班人員再次到現場手動排污，17日白天共對液位計排污6次。晚上7點半主線聚結器液位計在上位機顯示持續高報警，站內組織人員現場排查，發現來水量增加，現場持續排污無法排干凈。主線兩路聚結器每單路大概10分鐘排污18升。

在主線進站天然氣含水量持續排水較高的情況下，為了保護壓縮機干氣密封和壓縮機本體安全，澀北首站果斷采取措施，向北京調控中心申請停用1#壓縮機組，20：54停機完成后，遠程關閉了主線XV1604和XV1701閥門，隔離主線臥式分離器濾芯和壓縮機。為了防止造成濾芯和2#壓縮機組更大污染，對主復線采取單機單線分離運行方式。隨后組織對1#壓縮機撬體進行排污，發現壓縮機殼體排污口處有較多的液態水；對2#機組運行監控過程中，在22：40左右發現干氣密封差壓有升高趨勢，大約半小時上升1千帕，并結合1#壓縮機排水現狀，澀北首站立即向北調申請停用2#機組，22：51停機完成，遠程關閉了復線1301F閥門，隔離壓縮機。隨后組織對2#壓縮機撬體進行排污，發現壓縮機殼體排污口處有較多的液態水。為防止來水進入下游管線，站內每半小時同時對主復線旋風分離器和聚結器液位計、手動排污閥進行手動排污，主線每次排水40升。從18日凌晨1點到18日早上8點，主線旋風分離器液位計人工排水150L左右，分離器和聚結器的自動排水撬在不斷的自動排水中，早上8點半從液位計排除30L左右污水。

從17日早9時至18日早上9：30分澀北首站共排出污水10310L，其中一線排污池排污約7350L，復線排污池排污約2400L，手動在液位計上排污約560L。

3 管道內積水清理方案

在此次來水過程中由于復線來氣大部分氣量來自氣田工坪氣區，管線直接匯入澀寧蘭復線外輸匯管，極大的中和了其余含水來氣。因此復線來氣基本沒有含水，18日早晨，為了確保受此次來水影響較嚴重的1#壓縮機內部件的安全，起動1#機組帶載運行，單獨為復線增壓。一方面檢查復線管道內是否有余水，另一方面利用復線較干凈的氣質盡快帶走站內管線積水，并清潔干燥1#壓縮機內零部件。同時組織人員檢查在用路1、2#壓縮機干氣密封濾芯，1、2#機組燃料氣排污，主復線第二路臥式分離器濾芯抽檢；主復線臥式分離器手動排污，主復線聚結器、旋風分離器液位計、12座干線截斷閥手動排污；用內窺鏡檢查1、2#燃氣輪機燃燃燒室及動力透平葉片。

為盡快排出管道內積水，恢復正常供氣，根據現場工藝及輸氣過程原理，站內反復討論研究匯報至各方協商，本次排水主要采取了以下幾種方案：

方案1：聯系氣田持續增高主線輸量及進站壓力，依靠井口壓力向下游供氣，帶出主線管道內積水，發現聚集器排水量不明顯。為檢查主線進站管道內是否有積水。11月20日9時50分，將1#機組切換至主線增壓運行，運行1小時后，主線分離器液位計高報警，現場排查發現管道積水很多，立即停運1#機組，確保機組安全。

方案2：與北調、氣田、蘭州輸氣分公司生產科協調溝通，澀北機組單線單機給復線增壓，主線通過壓力越站向下游輸氣。羊腸子溝主復線隔離輸送，機組專為主線增壓，提高管道內流速，帶出管道積水，澀北首站主要負責來水攔截排污，防止積水進入下游管線。經過12小時的運行，發現排水效果不佳。

方案3：雙線分離運行，單機專為主線增壓，提高管道內流速，增強排水效果，通過20日1小時運行發現效果明顯，但運行時間較長，并且需采用液氮車保護干氣密封運行，成本費用昂貴。通過與氣田溝通掌握情況，分析主線進站管線內可能還存在很多的積水，長時間運行壓縮機損壞設備風險較大，且大量來水進入站內管道，日后吹掃干燥難度很大。另一方面排污系統承受能力有限，排污池容量受限，無法承載。綜合各方原因，最后放棄了此方案實施。

方案4：站內根據2008年“8·18”來氣含水事件處理經驗判斷，當時站內管道動火，焊接低點排污管線，放空時發現火炬有水柱噴出，決定請示北調，蘭州分公司主管領導，與氣田協調，嘗試主線停止供氣，關閉氣田五號站至澀寧蘭管道主線的出站閥門。氣田流程切換完畢后通知首站，首站關閉閥門XV1201、XV1202 、XV1203，打開XV1600，關閉XV1602。首站流程切換完畢后通知氣田五號站對氣田至澀寧蘭首站主線的管段進行放空。由于澀北首站地勢比氣田五號站高約5米，選取5#站放空可能效果更佳。排出放空此管段內的天然氣，利用壓力反沖原理使管道內的氣流產生紊亂現象，水氣混合一并將聚集在這段低洼管段的水全部排出（需拆除放空管前的阻火器，增大排放量，使排放氣流順暢）。從此次排水結果發現排水效果良好。此方案需要說明的兩個問題：

（1）由于氣田放空口在超聲波計量后，因此涉及雙方補氣事宜，為減少影響環節，避免估算不準確問題，雙方協商采取充壓時不計量原則，充至放空前管線壓力。

（2）為什么首站不直接關閉進站閥，而關閉壓力越站閥采取放空供氣不同流程，主要考慮放空結束后積水沒有完全排出，可通過主線回流閥，將出站壓力反供至氣田，再次吹掃管道內積水；另外氣田在充壓時，切換導通站內旋風，聚結分離器，通過氣田再次反吹排放管道內積水，經過分離器排出。

4 排水效果的驗證

防止殘留在管道內的少量液態水，在增壓過程中迅速進入管道，無法瞬間排出，可考慮采用穩步可靠的辦法逐步檢驗。

首先將未增壓管道的進口與增壓管道進口并通，運行數小時觀察分離器液位變化情況。若無明顯增加趨勢后，再將壓縮機切換至存在液態水管的道，單線隔離增壓運行。觀察分離器液位有無增加跡象，若無明顯變化，說明管道內的積水完全排出。

5 結語

通過此次氣田來氣含水量超標事件的應對及處理措施，結合現場工藝及輸氣過程原理，將幾種方案測試對比檢查發現，放空存在液水管段內的天然氣，利用壓力反沖原理使管道內的氣流產生紊亂現象，水氣混合一并將聚集在這段低洼管段的水全部排出的方法，操作可靠，風險性小，費用低，耗時短，能夠徹底排遣出管道內積水，排水效果良好。這也為今后清理管道內積水和應對處置上游天然氣含水量超標提供了可借鑒的寶貴實踐經驗。