石油化工腐蝕與防護專論Corrosion& Protection in Petrochemical Industry2006,23(2)油田天然氣水合物的形成及預(yù)防陳小鐸崔斌(中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司,陜西西安710021)摘要:根據(jù)中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司長慶氣田地面建設(shè)特點,介紹了該氣田預(yù)防天然氣水合物生成的方法及甲醇回收再生工藝技術(shù)。指出采用膜分離脫水、動力學(xué)抑制劑和混合型抑制劑法是預(yù)防天然氣水合物的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:天然氣水合物甲醇膜分離抑制劑中圖分類號:TF64文獻標識碼:B文章編號:1007-05X(2006)02-0023-03中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公MPa。井口的天然氣流動溫度一般只有15-18℃。司長慶氣田(以下簡稱長慶氣田)位于鄂爾多斯盆根據(jù)上述條件和生產(chǎn)情況,大多數(shù)氣井井筒地,屬于埋藏深、低滲透、大面積復(fù)合連片整裝氣300m以上都具備形成水合物的條件,在井口和采田。氣田地面自然條件惡劣,冬季環(huán)境溫度低,井氣管線中很容易生成天然氣水合物。為預(yù)防水合數(shù)多,壓力高。氣田所在區(qū)域?qū)偃藷熛∩俚倪吀F地物的生成需要在井口注醇或加熱。井口注醇和加區(qū),可依托的供電、供水、道路等基礎(chǔ)建設(shè)薄弱。目熱的方法很多,如滴注、電動計量泵注醇、氣動注醇前國內(nèi)外類似長慶氣田這樣大面積的低滲、中低產(chǎn)泵注醇和井口加熱爐等。這些方法都要在井口設(shè)氣田還沒有成功開發(fā)的范例,沒有成熟的工藝技術(shù)置一套注醇裝置或一臺加熱爐,井口仍然沒有得到和開發(fā)建設(shè)模式可以借鑒。最有效的簡化。長慶氣田采用的多井高壓注醇工藝實現(xiàn)了高壓集氣和二級布站1天然氣水合物形成的基本參數(shù)根據(jù)長慶氣田天然氣組分,采用節(jié)點軟件分析,2集中注醇和甲醇回收再生配套工藝計算壓力在6~20MPa時水合物形成溫度為145~井口高壓天然氣通過采、集氣管線輸送至集氣22.3℃,一般開井初期井口壓力在20MPa以上,采站經(jīng)加熱節(jié)流、三甘醇(簡稱TEG)脫水后到凈化廠氣管線按25MPa壓力設(shè)計。根據(jù)下游用戶交接點凈化,達到國家二類氣質(zhì)量標準后外輸,工藝集輸?shù)膲毫η闆r,反算得出集氣支、干線設(shè)計壓力為64流程見圖1注醇管線氣干線凈化廠外輸管線集氣站井口來氣采、集氣曾加熱節(jié)流、TEG脫水TEG脫水、甲醇回收圖1天然氣集輸流程長慶氣田目前普遍采用多井高壓集中注醇工天然氣開采過程中由于注醇量大,污水中甲醇藝以預(yù)防采氣管線內(nèi)形成天然氣水合物,即在集氣必須回收并循環(huán)使用,達到注入、回收、再注入的良站設(shè)高壓注醇泵通過與采氣管線同溝敷設(shè)的注醇性循環(huán),以降低天然氣生產(chǎn)成本。因甲醇有毒,甲管線向井口和高壓采氣管線注入甲醇,實現(xiàn)了井口醇污水必須進行無害化處理。為此在凈化廠附近無人值守;在集氣站內(nèi)采用TEG脫水以預(yù)防在內(nèi)建設(shè)了甲醇集中回收裝置將各集氣站收集的含醇部集輸管網(wǎng)內(nèi)形成天然氣水合物,同時預(yù)防游離水影響管道輸量和腐蝕鋼質(zhì)管道;釆用加熱爐加熱使收稿日期:2005-07-08;修稿日期:2005-12-20天然氣溫度在水合物形成溫度之上,以預(yù)防節(jié)流降作者簡介陳小鋒(198-),男,202年畢業(yè)于西南石油學(xué)壓時形成天然氣水合物;在凈化廠脫水是為了使外院油氣儲運專業(yè),現(xiàn)任中國石油天然氣股份有限公司長慶輸天然氣達到國家二類氣質(zhì)量標準。油田分公司油氣田規(guī)劃所助理工程師。24石油化工腐蝕與防護第23卷污水用汽車運到凈化廠集中回收甲醇。甲醇回收4研究方向工藝流程見圖2從摸索氣井的生產(chǎn)動態(tài)、尋求合理的注醇解堵技術(shù)、合理優(yōu)化注醇量和天然氣水合物形成機理入手,尋找高效的水合物預(yù)防技術(shù)已成為目前長慶氣田普遍關(guān)注的問題。(1)建議各作業(yè)區(qū)結(jié)合本區(qū)各氣井的實際狀況,根據(jù)以往數(shù)據(jù)建立起所有氣井的單井甲醇注入量動態(tài)曲線,制定甲醇使用情況的管理辦法,用制度促使和激勵集氣站員工摸索單井甲醇合理注1-原料儲罐:2-換熱器;3-甲醇回收塔;4-產(chǎn)品儲罐入量。(2)由于單井甲醇注入量是根據(jù)理論注入量結(jié)圖2甲醇回收工藝流程合往年甲醇用量確定的,在氣溫變化、氣井間歇出含甲醇污水用罐車從氣田各集氣站運來,卸入水等不確定因素影響下,只能作為單井注醇的參內(nèi)浮頂儲灌,作為甲醇回收料液。料液由泵加壓過照。由于長慶氣田單井井數(shù)較多,氣井在實際生產(chǎn)濾后進預(yù)加熱換熱器,通過塔底出水預(yù)加熱到約中所需甲醇的經(jīng)濟合理注入量,需要基層單位的技65℃進入進料加熱換熱器,經(jīng)蒸汽加熱至沸點(約術(shù)人員、站上操作人員共同摸索,使甲醇注入量日87℃)由中部進塔。塔內(nèi)液相自上而下流動與從趨合理。下向上流動的二次蒸汽逆流接觸,完成傳熱傳質(zhì)過(3)除用甲醇作水合物抑制劑外,還可以將甲程。流人塔底的水(105-110℃)靠液位差進人釜醇和其他物質(zhì)混合使用,以降低甲醇消耗并增加其式重沸器,經(jīng)蒸汽加熱部分汽化返回塔底,部分作它作用。建議下一步開展這方面的試驗,為氣田的為塔底產(chǎn)品用泵抽出,與料液換熱至約40℃進入消耗式開采提前作準備。據(jù)報道含甲醇質(zhì)量分數(shù)鋼制拱頂罐,而后回注地層。塔頂甲醇蒸氣(658為19.5%~49.5%,表面活性劑001%~0.5%及℃)經(jīng)冷凝器全冷凝至飽和液(658℃)進入回流礦化地層水50.8%的抑制劑可用于天然氣輸送儲罐,而后用泵抽出,部分回流塔頂,部分作為產(chǎn)品時預(yù)防水合物生成。該方法能提高處理效果,并能經(jīng)冷卻換熱至40℃進入臥式儲罐,產(chǎn)品再用罐車降低甲醇的消耗。 Behar(1994)也認為質(zhì)量分數(shù)為運至集氣站回用。1%的表面活性劑其作用相當于25%的甲醇。目長慶氣田甲醇回收處理工藝,利用污水中含有前這類混合型抑制劑已被廣泛應(yīng)用于油氣田和其的鐵離子作為水質(zhì)處理混凝劑,開發(fā)了適應(yīng)進料含它方面。此外,還可以甲醇為基礎(chǔ)加入高級脂肪醇量大幅變化的“單塔精餾”自動控制技術(shù),制定了醇、醛、酮、醚及烴液、氯化鈣水溶液等物質(zhì),現(xiàn)場甲醇快速測定方法。處理后的甲醇回收率大(4)原料天然氣脫水是預(yù)防集輸過程中形成水于99%,回收的甲醇純度大于95%,污水中甲醇合物最有效的措施。長慶氣田普遍采用在集氣站含量小于0.02%(a),從而降低了長慶氣田生產(chǎn)進行撬裝TEG脫水裝置脫水,但該裝置投資和操成本。作成本相當高。膜分離法2是新近推出的新型的天然氣脫水技術(shù),因其設(shè)備簡單、投資低、容易撬3水合物預(yù)防工藝的完善裝、操作方便而顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿?。為進一步針對“三低”氣田氣質(zhì)組分和地面建設(shè)的特點,降低氣田開發(fā)生產(chǎn)成本,隨著氣體膜分離技術(shù)的發(fā)長慶氣田雖然形成了以“三多、三簡、兩小四集中”展,建議在集氣站開展膜分離脫水技術(shù)的試驗論為主體的靖邊模式工藝技術(shù)及獨具榆林氣田特色證,從而取代脫水撬。的“節(jié)流制冷、低溫分離、高效聚結(jié)、精細控制”主體(5)199年后,國外開發(fā)了多種動力學(xué)型抑制低溫工藝技術(shù),但在預(yù)防天然氣水合物方面所占投劑3,如N-乙烯基吡咯烷酮的聚合物(NVP)及它資比例仍然很高:與采氣管線同溝敷設(shè)的注醇管線的丁基衍生物。這類聚合物抑制的作用機理與熱費用仍然很高;甲醇的注入量仍很大,占生產(chǎn)成本力學(xué)抑制劑完全不同,它們是在水合物形成晶核和的很大份額(僅采氣一廠2003年注入甲醇用于預(yù)生長的初期吸附在其表面,從而延緩了水合物晶體防水合物的費用約為1500萬元),需要進一步對水達到臨界尺寸的生長速度。由于動力學(xué)抑制劑在各物預(yù)防工藝進行完善,以降低生產(chǎn)成本。整個水相或水界面上會相互作用,故其活性似乎與第2期陳小鋒等油田天然氣水合物的形成及預(yù)防水含量無關(guān)。這對于隨著油氣田開采而水含量通5結(jié)論常也增加的情況是有利的。因此,如果油氣田在后(1)長慶氣田采用的多井高壓注醇工藝使得采期開采時其它條件不變(如溫度、壓力和采出水組氣井場大大簡化,實現(xiàn)了高壓集氣和二級布站成等),只根據(jù)水含量來增加動力學(xué)抑制劑的用量(2)長慶氣田含甲醇污水處理工藝及技術(shù)實現(xiàn)就可以保持同樣的抑制效果。這類抑制劑的價格了保護環(huán)境的目的,降低了天然氣開采成本,每年雖較貴,但是用量一般不超過3%,且藥劑對環(huán)境約回收2×10′t大于95%(a)的甲醇的影響較小。從作用機理可以看出,動力學(xué)抑制劑(3)在氣田的生產(chǎn)過程中,依靠技術(shù)人員和操僅在氣井與集輸系統(tǒng)正常運行時有效,若因注入系作人員摸索氣井的生產(chǎn)動態(tài)、尋求合理的注醇解堵統(tǒng)出現(xiàn)故障注入劑量不足或不定期關(guān)閉氣井等造技術(shù)、合理優(yōu)化注醇量是降低天然氣生產(chǎn)成本的成水合物堵塞時,不能用動力學(xué)抑制劑來消除。因關(guān)鍵。此,在開停工階段或出現(xiàn)堵塞事故時,仍需以注甲(4)采用膜分離脫水、動力學(xué)抑制劑和混合型醇或降壓等措施來解堵與防堵,故備用的注熱力學(xué)抑制劑法是預(yù)防天然氣水合物的發(fā)展方向。抑制劑設(shè)施也要建立目前,動力學(xué)抑制劑已在美國和英國的油氣田參考文獻現(xiàn)場進行了試驗和應(yīng)用。德士古公司等在美國陸上油氣田采用PVP,英國石油公司在北海南部的西1吳德娟天然氣水合物新型抑制劑的研究進展[J,天然氣工業(yè),索勒氣田采用了另一種活性較高的動力學(xué)抑制劑,2000,20(6)阿科公司在海上氣田試驗了 Garri vC713的抑制2王興龍長慶氣田膜法脫水工藝技術(shù)探討[1].天然氣工業(yè),1998,18(5):77-79性能。國內(nèi)尚無在工業(yè)上應(yīng)用的實例但這是一個3陳擦良,天然氣采輸過程中水合物的形成與防治[,天然氣工值得注意的發(fā)展方向。業(yè),2004,24(8):89-90Hydrate Formation of Natural Gas from Qil Field and PreventionChen xiaofeng, Cui BinChangging Oil Field Company/CNPC (Xi an, Shaanxi 710021)Abstract: The formation of natural gas hydrate and methanol recovery process in Changqing Gas Field are described. The application ofmembrane separation dehydration, dynamic inhibitor and mixed-type inhibitor is an important measure to control hydrate formationKeywords: natural gas hydrate, methanol, membrane separation, inhibitor(上接第18頁)Assessment System for Steel Pipeline Cathodic ProtectionChi shanwuversity of Petroleum( Huadong ) Dongying, Shandong 257061)Abstract: The applied current cathodic protection in one of effective methods widely applied for electro-chemical corrosion protection. Agood justified assessment of the cathodic protection efficiency provides a guarantee for the effective operation of the protection system. Theassessment system for steel pipeline cathodic protection has such functions as real-time acquisition, data quantitative analysis and fuzz pro-essing as well as evaluation of corrosion protection efficiency, which can serve as the basis for operation management, scientific researeKeywords: buried pipeline, electro-chemical, cathodic protection, assessment, GSM information, potentiometer