金壇鹽穴儲氣庫項目采出氣脫水工藝研究

孫鵬（中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦124010）

金壇鹽穴儲氣庫項目采出氣脫水工藝研究

孫鵬（中油遼河工程有限公司，遼寧盤錦124010）

本文以川氣東送管道配套工程金壇鹽穴天然氣地下儲氣庫工程為依托，分析了采出氣中水的來源，脫水的工藝比選及其相關參數對工藝的影響。給出了選擇的脫水工藝流程；并利用HYSYS軟件對工藝流程進行了模擬。所得計算結果為儲氣庫建立科學完備的生產制度提供了可靠的依據。

鹽穴儲氣庫；天然氣；水合物；脫水

為由于該儲氣庫為鹽穴庫，鹽穴底部會存有一定量的水分，在采氣初期，一部分水會以小液滴的形式隨著天然氣夾帶出地面，另一部分水會在天然氣中以飽和水蒸汽的形式存在。夾帶出的液滴可通過旋風分離器、過濾分離器過濾分出。而天然氣中的飽和水蒸汽則需要通過降低天然氣中的水露點，使天然氣達到外輸標準。同時隨著采氣量的不斷增大，鹽穴底部存留的水量會逐漸減少。對于整個儲氣庫地面工程的采氣壓力系統設定因單井來氣采用井口不節流高壓輸送工藝，為保證儲氣庫向川氣東送管道平穩供氣，采氣工藝壓力系統采用二級節流保證注采站出口壓力穩定。一級節流位置在單井管線進入集配氣站后，過濾分離器前，設直通式調流閥與單井流量計進行連鎖，通過調節閥門開度控制單井采氣量達到節流作用，二級節流位置在脫水撬塊三甘醇分離器后設調壓閥，穩定脫水撬塊吸收塔的運行壓力。采氣初期井口壓力較高9～15MPa（g），二級節流閥控制閥前壓力為8MPa（g），閥后壓力與管線外輸背壓相同，一級節流閥調節流量閥后壓力8～8.3MPa（g），閥前壓力與氣井壓力相匹配。隨著采氣過程繼續，氣井壓力為9～6MPa （g）時，二級節流閥控制閥前壓力6MPa（g），而一級節流閥開度變大至全開。

1　井口工藝方案

經脫水裝置處理后產品氣輸出條件為：溫度：≤30℃；壓力：5.62～8.0 MPa·g；流量：200×104 m3/d（最小），600×104 m3/d（正常最大）；水露點～10℃（在天然氣交接點壓力和溫度，水露點比最低環境溫度低5℃）。按管輸要求，正常工況輸往川氣東送管道的天然氣水露點應與川氣東送管道輸送的普光氣一致，為≤～10℃（在天然氣交接點的壓力和溫度條件下）。

井口集輸工藝應由站場工藝、集輸管線、井流物性等綜合因素確定。本工程根據金壇鹽穴天然氣地下儲氣庫井流溫度較高（35～45℃）、井口溫度波動不明顯，采氣井口壓力范圍更具項目實際情況設定為6～15MPa（g）的特點，井口集輸工藝采用正常生產時不加熱不節流，在集配氣站內進行節流。

集配氣站內節流后的壓力8.3MPa（g）時水合物形成溫度為11.87℃。井口溫度45～35℃時，不會形成水合物。當井口壓力15MPa（g）溫度低于31.5℃，會形成水合物，當井口壓力10MPa （g）溫度低于18℃，會形成水合物。所以為防止單井管線在管輸過程中熱量損失，單井管線采用泡沫黃夾克保溫，同時在集配氣站內單井管線節流前預留三甘醇注入口，如果井口溫度波動較大時，產生水合物可通過注醇口解堵。

2　注采站脫水工藝的設計

金壇鹽穴儲氣庫采出氣脫水工藝方案的選擇儲氣庫采出天然氣氣質組分及溫度、壓力參數受儲氣庫本身影響較大，采氣具有周期性、流量大且變化快、進裝置壓力是逐漸變化的特點。因此儲氣庫采出天然氣脫水的工藝方案需與采出天然氣的特點相適應。

由于分子篩法脫水的設備投資和操作費用均較高，且常用于深度脫水的過程，不適用于本工程；b）由于直接冷凍法對采出氣的壓力能要求高，壓降大，且本項目外輸壓力本身要求較高，本項目根據鹽穴儲氣庫構造不能達到節流制冷所需要的高壓，最后本項目根據工程需要采用溶劑吸收法的三甘醇脫水工藝。主要脫水設備包括吸收塔及三甘醇再生撬。

3　脫水撬配置

本儲氣庫為鹽穴地下儲氣庫，氣源為川氣東送管道天然氣，不含水，注入到地下儲氣庫后，由于采鹵時注入淡水，溶腔內會積留部分水，當采氣時，溶腔內飽和天然氣可能會攜帶溶腔內少量水分。因此，本注采站根據儲氣庫建腔周期擬分階段設置脫水裝置。第一階段設二套三甘醇脫水裝置，第一批運行時，開啟一套運行，可以滿足脫水需要；第二批井投入運行時，可以根據第一批儲氣庫運行時采出天然氣的含水量來確定脫水裝置的開啟臺數，第三批井運行時，最多開啟兩套可以滿足要求。根據本工程的特點，設置脫水裝置，脫水裝置的處理能力按照采氣能力配套設置，采氣能力分兩個階段設計，每階段采氣能力為300×104Nm3/d。

在事故狀態應急狀態下，因采氣量較大，脫水裝置不能滿足要求，這時采出的天然氣可不經過脫水裝置直接調壓后送往管網。

4　結語

（1）金壇鹽穴儲氣庫項目對輸入下游管道的采出氣壓力有一定要求的情況下，采用三甘醇脫水是合理可行的。（2）利用HYSYS軟件模擬分析了井口采出氣，流動壓力、溫度變化對水合物形成經行了預測，分析結果為防治鹽穴儲氣庫井口水合物的生成，采取有效的預防措施提供理論參考。（3）在濕天然氣進脫水裝置前設置過濾分離器，分離固體雜質及較小的液滴，可以降低脫水裝置的負荷。根據生產經驗增設脫水后產品氣分離器，將有效減少甘醇的攜帶損失。（4）根據實際生產情況合理控制天然氣出裝置的水露點。以實際生產中管路無游離水析出及凍堵為前提，不必追求過低的露點溫度。滿足天然氣外輸的正常輸送即可。（5）為確保天然氣進塔溫度不低于15度，是否在進塔前的過濾分離器前加設加熱爐，將根據裝置投產后實際情況決定。

［1］武雪紅，王樹立等.鹽穴儲氣庫井口水合物生成的影響因素［J］.油氣儲運，2009，28（6）.

［2］白雪峰，房愛兵.地下儲氣庫天然氣回采的節流脫水分析［J］.天然氣工業，2006，26（6）.