油田天然氣外輸管道防凍堵加藥裝置的應用

劉丹

摘 要：我國北方地區油田的轉油站、聯合站天然氣外輸管線在冬季經常發生凍堵現象，造成系統壓力升高，影響站庫的正常運轉，增加運行維護費用。本文以某采油廠為例，介紹天然氣管道增加甲醇裝置解決凍堵問題的原理及設計過程。

關鍵詞：轉油站 聯合站 天然氣 管道 凍堵 甲醇

前言：

某采油廠天然氣生產流程如下：

分離緩沖游離水脫除器出氣（除油干燥器）→計量→調節→計量→外輸

→調節→放空火炬

外輸的天然氣用于油田加熱爐系統、燃氣發電機的燃料，分離緩沖游離水脫除器產生的氣體仍含有一定量水分，在管道系統形成天然氣水化物、造成凍堵，影響上述系統的燃料供應。

一、管道系統形成凍堵原因

某采油廠目前有30座轉油站、聯合站的天然氣外輸管線在冬季運行時均不同程度的出現凍堵現象，分析原因主要有以下幾方面：

1.1部分轉油站、聯合站的天然氣外輸管線、外輸油管線均同溝敷設，但經過長年運行后，后期外輸油管道在更新時局部區域未與天然氣管道同溝敷設，天然氣管道周圍沒有熱場，冬季外輸時易造成管線凍堵。

1.2 部分轉油站、聯合站未安裝天然氣除油器，未充分進行油氣分離的天然氣中攜帶原油、水等液體較多，長期運行后在管道路由低洼處大量聚集，造成過流面積減小，冬季極易發生凍堵現象。

1.3 天然氣外輸管道經過長時間運行，管道在發生腐蝕穿孔時搶修較為緊急，部分管道泄漏點采取木楔補漏方式進行維修，造成該管線無法通球作業，長久運行后管道內部積液過多，冬季生產時凍堵情況時有發生，影響生產運行。

二、解決管道凍堵問題的思路

針對某廠天然氣管道現狀，若對現有天然氣管道進行更新或新建天然氣除油器等方式解決管道內部因積液凍堵問題，一次性投資較高，因此本次考慮采取對天然氣管道注入防凍劑的方法，常見的防凍劑有乙二醇和甲醇。醇類治理天然氣管線的原理為：

醇類揮發的氣體和水蒸氣可以形成溶液，水蒸氣變成凝析水，使天然氣露點降低;并且，醇類水溶液的冰點比水的冰點低很多，可吸收氣體中的水蒸氣，降低形成天然氣水化物的臨界點。其中，乙二醇的防凍性低于甲醇，且其價格是甲醇的4倍，因此，某廠選擇將甲醇作為分解天然氣水化物的反應劑，用來分解天然氣水化物或預防天然氣水化物的形成。

三、注甲醇工藝設計

新建加藥裝置及甲醇儲罐，新建甲醇加藥管線，連接至站內天然氣外輸管道上的帶壓開孔處，電氣、土建等專業配套建設。

3.1 甲醇用量計算

按照注入甲醇后，天然氣管道內形成的甲醇水溶液冰點不高于-30℃計算甲醇用量。用插值法求得體積分數為33%的甲醇水溶液能達到此要求。按天然氣含水量10g/m3，計算每10000m3天然氣，甲醇用量為49.3L。

3.2 設備的選擇計算

通過開發部門預測，未來10年內30座轉油站、聯合站天然氣產量在4150m3/d--48500m3/d間，結合表3.1計算可得出甲醇用量，從而計算出甲醇泵及甲醇罐的選型參數。根據計算結果，甲醇量需求大于5L/h的有2座轉油站，其余均小于5L/h，故甲醇泵排量按照10L/h、5L/h兩種型號進行選擇，同時每站配套加藥管線30m。其中醇泵的選擇應考慮以下問題：

1）流量是選泵的重要性能數據之一，它直接關系到整個裝置的生產能力和運輸能力。如工藝設計中能算出正常、最小和最大流量，選擇泵時，以最大流量為依據，兼顧正常流量;在沒有最大流量時，通常可取正常流量的1.1倍作為最大流量。

2）裝置系統所需泵的揚程是選泵的又一重要性能數據，一般要用放大5%―10%余量后的揚程來選型。

3）液體性質。包括液體介質名稱、物理性質、化學性質和其它性質。物理性質有溫度、密度、粘度、介質中固體顆粒直徑和氣體的含量等，這涉及到系統的揚程，有效汽蝕余量計算和合適泵的類型。化學性質主要是指液體介質的化學腐蝕性和毒性是選用泵材料和選用那一種軸封型式的重要依據。

設備選型表如下：

3.3 注甲醇管道的選擇

在注入反應劑甲醇時，由于在低壓管道內的壓力小于3KPa，中壓管道內的壓力一般在0.3MPa左右，所以需要使用醇泵連接橡膠軟管將反應劑注入管道。

3.4 注意事項

醇類對儀表有一定的影響，醇類積累過多，會在計量儀表的膜處形成黑色的微粒，影響計量。所以始端在注入反應劑后，應在末端排放清空，以防止醇類的微粒和水分子等進入儀表。

四、結論

本工程實施后，可以解決冬季天然氣外輸管線凍堵問題，延長管線的使用壽命，保障轉油站、聯合站燃料的穩定供應，同時能夠消除天然氣系統的安全隱患，保證油田生產的安全運行。

參考文獻

[1] 胡文成. 語言科學研究中的倫理因素――以美國的IRB制度為例[J]. 甘肅科技 ，2008，24（5）