32國(guó)外油田工程 Foreign Oilfield Engineering Vol.19No.32008.3天然氣超聲速處理技術(shù)編譯:梁書(shū)苓(中原油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心)Dr. fred okimoto范建敏(中原油田分公司采油工程技術(shù)研究院)審校:胡淑娟(大慶油田公司設(shè)計(jì)院)摘要:傳統(tǒng)的天然氣分離處理設(shè)備造價(jià)高、安會(huì)含有一些滑脫氣體,這些氣體會(huì)在一套結(jié)構(gòu)緊湊全性差,且歡環(huán)境有污染。本文介紹一種設(shè)詿新穎、型液體脫氣罐中被除掉,并與干氣氣流重新匯合。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊和工作可靠的天然氣超聲速分離處理技術(shù),分析討論了該頂技術(shù)的憂(yōu)點(diǎn),并用實(shí)例證實(shí)了該、優(yōu)點(diǎn)技術(shù)在天然氣工藝處理中應(yīng)用的可行性和發(fā)展前途。在超聲速條件下使得待處理天然氣被凝結(jié)和被分主題詞超聲速天然氣處理技術(shù)離處理是實(shí)現(xiàn)分階段降低投資費(fèi)用和作業(yè)處理費(fèi)用的前言技術(shù)關(guān)鍵。這套靜態(tài)裝置由于沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和無(wú)須采用化學(xué)藥劑進(jìn)行作業(yè)處理,故而便于操作且工作起來(lái)絞扭器( Twister)是一種已獲專(zhuān)利權(quán)的新穎的天很可靠,從而允許在海上惡劣的環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)無(wú)人然氣分離處理技術(shù),它是一種能夠單相輸出的超聲速操作。一套設(shè)計(jì)可在10MPa作業(yè)壓力條件下日處理氣體分離裝置,可消除多種流體處理時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)和105m23天然氣的絞扭器管僅1.83m長(zhǎng),可裝在152與多相濕氣清除系統(tǒng)相關(guān)的許多限制。該技術(shù)可用于mm的套管中。從天然氣中凝縮和分離水及重?zé)N。目前的應(yīng)用領(lǐng)域包待處理天然氣流體在冷卻的超聲速分離器中的停括脫水、烴凝析、C+與液態(tài)天然氣萃取和熱值降留時(shí)間僅是數(shù)毫秒,這樣便可防止水合問(wèn)題的發(fā)生低無(wú)須化學(xué)藥劑處理及相關(guān)的再生系統(tǒng)。由于省去了化這項(xiàng)新技術(shù)具有與渦輪膨脹器相似的熱力學(xué)特學(xué)再生系統(tǒng),便避免了對(duì)環(huán)境有害的BX(苯、甲性,它是把膨脹、氣液旋轉(zhuǎn)離心分離和重新壓縮等苯、二甲苯)的彌散,明顯地節(jié)省工作空間。這種結(jié)數(shù)道工序結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)緊湊型管道類(lèi)裝置。相比構(gòu)緊湊和重量較輕的設(shè)備可安裝在最小的采油平臺(tái)較而言,渦輪膨脹器是把壓力轉(zhuǎn)換為軸動(dòng)力,而這種這個(gè)平臺(tái)稍大于一個(gè)簡(jiǎn)易的井口平臺(tái)。分離器則是通過(guò)將壓力轉(zhuǎn)換為動(dòng)能來(lái)取得類(lèi)似的溫度降(即超聲速)三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖1示出了該裝置的基本結(jié)構(gòu)。應(yīng)用一套Iawl圖2示出了該系統(tǒng)典型的工藝流程。該技術(shù)是噴嘴使輸人的飽和氣體膨脹,使其流速達(dá)到超聲速導(dǎo)致產(chǎn)生低溫和低壓,這樣便促使水和烴凝析液滴霧種低溫分離工藝,進(jìn)口流體的冷卻可優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的化。裝配在超聲速流域內(nèi)的一套翼片產(chǎn)生一種高速旋工況特性。進(jìn)口的冷卻可采用冷卻排出氣實(shí)現(xiàn)熱聯(lián)合流(高達(dá)30000g),使這些微滴在離心作用下被旋的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),亦可輔助使用海水或空氣使進(jìn)口流體流到管壁上,然后采用一套旋轉(zhuǎn)離心分離器將液體從冷卻。超聲管上游輸入分離器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是,清除產(chǎn)超聲分離管氣體中分離。分離后的流體在分離擴(kuò)散器中減速,使其壓力恢復(fù)到初始?jí)毫Φ?5%~80%。最終的液流脹器+—旋流分離器壓縮機(jī)輸入飽和氣(435b/in2,-40°F)冷卻器(1450b/in2旋翼、擴(kuò)散器41F)中國(guó)煤化工液體+滑脫氣體CNMHG新油圖典型工藝流程圖(選用空氣水冷卻器是十圖1基本的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分有效的,可以使用一個(gè)以上的液體脫′罐)梁書(shū)苓等:天然氣超聲速處理技術(shù)33生的液體和防止帶入各種鐵質(zhì)雜質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)。裝置。天然氣分離處理系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的,同時(shí)尚需考慮下列事宜五、海洋環(huán)境下的應(yīng)用與優(yōu)點(diǎn)◇該超聲速分離器是一套固定安裝的和實(shí)際上屬海上天然氣的開(kāi)發(fā),傳統(tǒng)上使用人工操作的乙二于體積流量處理的裝置。輸人噴嘴喉部的流體流速始醇進(jìn)行(TEG)化學(xué)脫水設(shè)備。處理費(fèi)用、職工人身終精確地恒定為1馬赫(384.6m/s),并以這一流速安全和環(huán)境保護(hù)等方面日益增加的壓力,迫使人們?yōu)榱鬟^(guò)分離管,通過(guò)調(diào)節(jié)工作壓力可取得一些調(diào)節(jié)流量新氣田的開(kāi)發(fā)而研究設(shè)計(jì)像濕氣脫水處理這類(lèi)的無(wú)人的靈活性,一套典型的系統(tǒng)中包括了多個(gè)這樣的超聲操作設(shè)備。新技術(shù)為氣田的開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)、高效分離管,用來(lái)滿(mǎn)足靈活調(diào)節(jié)流量的需要安全和利于環(huán)保的生產(chǎn)作業(yè)條件,降低了生產(chǎn)流體處◇超聲分離器是一種壓力比裝置,對(duì)于任何設(shè)計(jì)理的風(fēng)險(xiǎn)程度和消除了對(duì)多相濕氣進(jìn)行處理的許多限壓力而言,氣體會(huì)膨脹,使得給料壓力在超聲管中部制。“多相生產(chǎn)氣流的低風(fēng)險(xiǎn)分離處理”這個(gè)術(shù)語(yǔ)涵提高30%,而在排泄口處,氣體被重新壓縮,達(dá)到蓋了多相油氣生產(chǎn)系統(tǒng)中很寬的范圍,包括流體特給料壓力的65%-80%。性、水合現(xiàn)象、石蠟、瀝青、乳化、結(jié)垢、腐蝕和侵四、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)蝕。這是石油和天然氣行業(yè)面對(duì)的最重要的問(wèn)題之雖然這是一項(xiàng)相對(duì)新穎的工藝技術(shù),但是在五個(gè)多相輸出既限制管線調(diào)整的靈活性,又限定了最不同的天然氣處理廠的工業(yè)性應(yīng)用試驗(yàn)中已經(jīng)獲得了大的管線尺寸,有時(shí)候需要應(yīng)用多個(gè)內(nèi)徑較小的管大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在荷蘭,自1998年起至今投產(chǎn)的線,常常使油氣田后續(xù)開(kāi)發(fā)對(duì)輸出管道的需求受到限設(shè)備還在運(yùn)行;在尼日利亞,自2000年起至今投產(chǎn)制。多相流輸送管道的壓降遠(yuǎn)高于單相流體輸出時(shí)的設(shè)備依舊運(yùn)行良好;2002年,在挪威的 Statoil K實(shí)驗(yàn)壓降,而且難以預(yù)測(cè)。通過(guò)超聲氣體分離器處理后管室對(duì)這套設(shè)備進(jìn)行了初步試驗(yàn)?？傊?這些試驗(yàn)設(shè)備道的壓降(約20%~35%)可能大于輸出管道中壓已經(jīng)證明,它可在無(wú)人操作條件下運(yùn)行,具有天然氣降的減少可補(bǔ)償?shù)牟糠?但它允許較低的管線壓力設(shè)適當(dāng)脫水處理和調(diào)節(jié)烴露點(diǎn)的能力。在荷蘭 Leermens計(jì)。境內(nèi),由Shll(NAM)公司經(jīng)營(yíng)管理的天然氣處理腐蝕和水合物管理系統(tǒng)需要極強(qiáng)的可靠性,因?yàn)樵囼?yàn)廠已成功地對(duì)濕氣進(jìn)行了脫氣處理,使得處理后管道出現(xiàn)問(wèn)題所造成的后果是嚴(yán)重的?？紤]到多相流的天然氣在輸出壓力條件下的水露點(diǎn)低于-1.11℃。體特性的復(fù)雜性,一般情況下需要采取高投資的保守一套分離器樣機(jī)目前安裝在馬來(lái)西亞海上的 Leermens措施盡量滿(mǎn)足工藝需要。防腐合金管材的高投資和昂平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)。貴的液體段塞捕集分離器的采用需要綜合考慮施工作在尼日利亞 Utorogu境內(nèi),一個(gè)由SPDC公司經(jīng)營(yíng)業(yè)方面的限制條件,其中包括清管處理等。定期地進(jìn)的天然氣處理廠投入試驗(yàn)的設(shè)備已經(jīng)通過(guò)官方組織的行清管處理清除管道中的液體聚集和進(jìn)行腐蝕管理是驗(yàn)收。該裝置自2000年以來(lái)一直投產(chǎn)運(yùn)營(yíng),成功地種有危害的、繁重的施工作業(yè)。對(duì)產(chǎn)出水進(jìn)行化學(xué)對(duì)85×10°m3天然氣進(jìn)行了脫水處理,滿(mǎn)足了管道輸處理結(jié)合防腐和防水合物化學(xué)處理會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生像化學(xué)送的技術(shù)要求(在6.9MPa輸出壓力條件下達(dá)到40℃污染和垢物沉積方面的問(wèn)題。為了防止乙二醇鹽污染水露點(diǎn))。這個(gè)天然氣處理廠應(yīng)用這種裝置的主要優(yōu)和與之相關(guān)的生產(chǎn)作業(yè)與腐蝕問(wèn)題,要求花巨資安裝點(diǎn)是,施工作業(yè)簡(jiǎn)便,可靠性高和可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。真空脫鹽裝置。SPDC公司目前意欲為其它的天然氣處理廠訂購(gòu)這種采用這項(xiàng)新技術(shù)所增加的海上設(shè)備投資費(fèi)用同管表1海上氣體處理設(shè)備的總體費(fèi)用比較28×10Pm3費(fèi)用(地面)水深1mT6汽CRA齪汽CS「超聲分離TEG濕汽CRA混汽CS超聲分離海上平臺(tái)人工操作無(wú)人操作無(wú)人操作無(wú)人操作管線100km液體段塞抽集分離器353535是H中國(guó)煤化工R4mCNMHG岸上處理氣/液處理G再生汽氣/液處理MEG再生液體處理合計(jì)(百萬(wàn)美元)121%100%注:TEG-乙二醇化學(xué)脫水;CRA-防腐合金;CS-碳鋼;MEG-化學(xué)物質(zhì)34國(guó)外油田工程 Foreign Oilfield Engineering Vol.19N.320.3線和岸上設(shè)備的費(fèi)用相比,通常要高一些,但是省去其潛在的節(jié)約資金和人工花費(fèi)約為3~8千萬(wàn)美元。了液體段塞捕集分離器設(shè)施和化學(xué)再生系統(tǒng)的費(fèi)用(見(jiàn)表1)。這種新型分離器對(duì)于處理有腐蝕性液流的七、在淺海的應(yīng)用施工作業(yè)尤其具有吸引力,例如對(duì)于處理高含CO2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠是其在淺海上應(yīng)用成功的關(guān)氣體而言一般還需要高合金輸送管道。對(duì)于非腐蝕性鍵,這套靜態(tài)裝置由于沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和無(wú)須采用化學(xué)流體的處理,由于氣體輸出管道較長(zhǎng),這種新型氣體藥劑進(jìn)行作業(yè)處理而成為目前市場(chǎng)上僅有的評(píng)比中獲分離器更能發(fā)揮作用。新工藝與化學(xué)脫水工藝相比,得高分值的氣體分離設(shè)備。它非常適合淺海氣體處理基本的制約因素是要求約有20%~35%的壓降。然工藝,同時(shí),它又成為利用科技手段推動(dòng)當(dāng)前并不經(jīng)而如上所述,在單相輸出管道中更要考慮壓降的補(bǔ)償濟(jì)的儲(chǔ)氣技術(shù)向前發(fā)展的關(guān)鍵。 Twister Bv和FMC作用。Kongsberg Subsea公司已經(jīng)開(kāi)展一項(xiàng)合作研究項(xiàng)目,共六、商業(yè)上的首次應(yīng)用同投資,使這項(xiàng)技術(shù)用于淺海氣田的開(kāi)發(fā)。為此,他們正在做使用這項(xiàng)技術(shù)與使用其他各種氣體處理方法2001年, Shell Sarawak(SSB)公司和 Petronas公的比較工作,預(yù)計(jì)2005年能首次在淺海上應(yīng)用。司簽定了購(gòu)買(mǎi)2套日處理天然氣85×105m3的兩套絞該超聲分離器是自40年前引進(jìn)了使用乙二醇化扭器脫水設(shè)備,計(jì)劃安裝在馬來(lái)西亞海上的B11號(hào)學(xué)藥劑進(jìn)行氣體分離技術(shù)、25年前引進(jìn)了渦輪膨脹平臺(tái)上。首批設(shè)備安排在2002年底發(fā)貨,2003年晚氣體分離技術(shù)以來(lái),最近在氣體加工工業(yè)上的一次具些時(shí)候投入啟用。B11號(hào)平臺(tái)的預(yù)期管理目標(biāo)是無(wú)有漸進(jìn)變化的技術(shù)革新。作為一套特有的新的天然氣人操作,6套結(jié)構(gòu)緊湊型的超聲速管(每套日處理天分離設(shè)備,必須要研究這項(xiàng)技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性然氣能力為17×105m3)可垂直安裝在一個(gè)直立的脫液罐上。將超聲分離器與原有使用人工操作的乙二醇資料來(lái)源于美國(guó)《 World Oi》2002年8月(TEC)化學(xué)脫水方法進(jìn)行比較的可行性研究表明,(收稿日期2002-12-16爽克克克克克克克克克克免克兔為海上項(xiàng)目聯(lián)合提供GTL許可RENTECH公司已與全球工藝系統(tǒng)公司簽訂一項(xiàng)諒解備忘錄(MOU)。兩家公司將就 RENTECH公司GTL工藝在浮式生產(chǎn)系統(tǒng)(FPS0)上的應(yīng)用,以此利用海上零散天然氣方面合作,提供技術(shù)許可和工程服務(wù)。根據(jù)MOU條款,兩家公司計(jì)劃聯(lián)合,將其技術(shù)向全球的潛在用戶(hù)推廣。合作內(nèi)容包括許可證交易、上部工藝結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)服務(wù)以及涉及 RENTECH公司GTL技術(shù)的應(yīng)用。合作內(nèi)容包括針對(duì)具體工程所要求的設(shè)計(jì)、采辦、施工、項(xiàng)目技術(shù)開(kāi)發(fā)和評(píng)估服務(wù)。兩家公司將目標(biāo)鎖定在各頊有前景的天然氣海上項(xiàng)目。估計(jì)GTL裝置規(guī)模在395-1580m3/d(25001000bd)。利用GTL法將零散天然氣制成有價(jià)值的液體烴類(lèi)產(chǎn)品,成為替代注采出氣的經(jīng)濟(jì)有效的方法,另?yè)?jù)報(bào)道, RENTECH公司宣稱(chēng),G仉L南美玻利維亞正在為位于玻利維亞圣克魯斯能源中心的1580m3/dGπL項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究。這項(xiàng)擬建中的1580m3/dGTL裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)超潔凈無(wú)硫燃料。 JACOBS英國(guó)公司將負(fù)責(zé)預(yù)計(jì)為期4~6個(gè)月的可行性研究,并為項(xiàng)目的下一階段提供依據(jù)。玻利維亞擁有極其豐富的天然氣儲(chǔ)量,超過(guò)1.5×10"m3(52×1012f)。由于玻利維亞人口少,基礎(chǔ)設(shè)施有限,這些儲(chǔ)量被視為零散天然氣。目前,為滿(mǎn)足其燃料需求,玻利維亞正進(jìn)口高硫柴油。擬建中的GTL裝置將會(huì)減少柴油進(jìn)口,從而給這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生積極的影響。該項(xiàng)目將會(huì)吸引大量的投資并為玻利維亞提供大量的就業(yè)機(jī)會(huì)。它還將使玻利維亞的天然氣儲(chǔ)量轉(zhuǎn)變?yōu)榫薮蟮呢?cái)富。H中國(guó)煤化工王勇摘譯CNMHG2002411月