天然氣含水量超標(biāo)的應(yīng)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(biāo)的應(yīng)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(biāo)的應(yīng)急處置及采取的排水措施，為今后清理管道內(nèi)積水和應(yīng)對(duì)處置上游天然氣含水量超標(biāo)提供了可借鑒的寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

天然氣；含水量；超標(biāo)；應(yīng)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(biāo)是指上游氣體開采過程中，液態(tài)水沒有處理干凈或脫水設(shè)備故障失效，導(dǎo)致天然氣中的液態(tài)水進(jìn)入下流管網(wǎng)。

井口流出的天然氣幾乎都為氣相水所飽和，甚至?xí)y帶一定量的液態(tài)水。天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)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(shè)備；在一定條件下形成天然氣水合物而堵塞閥門、管道和設(shè)備；降低管道輸送能力，造成不必要的動(dòng)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(yán)格。

1 事件經(jīng)過描述

2015年11月13日，根據(jù)北京調(diào)控中心要求，澀寧蘭提量至1600萬方/天，在氣量提升過程中，臺(tái)南氣田集氣干線內(nèi)積液被迅速攜帶至15號(hào)站，使其二次脫水區(qū)設(shè)備負(fù)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(tái)南臥式分離器超限運(yùn)行，使三甘醇脫水裝置負(fù)荷過重，陸續(xù)出現(xiàn)設(shè)備故障失效，臺(tái)南低壓外輸管線積液進(jìn)入澀寧蘭首站。11月17日，早上9點(diǎn)，澀北首站主線聚結(jié)器液位計(jì)在上位機(jī)顯示高報(bào)警，值班人員立即到現(xiàn)場對(duì)聚結(jié)器液位計(jì)進(jìn)手動(dòng)排污檢查，初步判斷氣田來氣含水量超標(biāo)。

2 應(yīng)急處置過程

11月17日早上9點(diǎn)，主線聚結(jié)器液位計(jì)在上位機(jī)顯示高報(bào)警，值班人員立即到現(xiàn)場對(duì)聚結(jié)器液位計(jì)進(jìn)行手動(dòng)排污（聚結(jié)器有自動(dòng)排污功能，直接排往排污池），排污后恢復(fù)正常。三小時(shí)后又報(bào)警，值班人員再次到現(xiàn)場手動(dòng)排污，17日白天共對(duì)液位計(jì)排污6次。晚上7點(diǎn)半主線聚結(jié)器液位計(jì)在上位機(jī)顯示持續(xù)高報(bào)警，站內(nèi)組織人員現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)來水量增加，現(xiàn)場持續(xù)排污無法排干凈。主線兩路聚結(jié)器每單路大概10分鐘排污18升。

在主線進(jìn)站天然氣含水量持續(xù)排水較高的情況下，為了保護(hù)壓縮機(jī)干氣密封和壓縮機(jī)本體安全，澀北首站果斷采取措施，向北京調(diào)控中心申請(qǐng)停用1#壓縮機(jī)組，20：54停機(jī)完成后，遠(yuǎn)程關(guān)閉了主線XV1604和XV1701閥門，隔離主線臥式分離器濾芯和壓縮機(jī)。為了防止造成濾芯和2#壓縮機(jī)組更大污染，對(duì)主復(fù)線采取單機(jī)單線分離運(yùn)行方式。隨后組織對(duì)1#壓縮機(jī)撬體進(jìn)行排污，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)殼體排污口處有較多的液態(tài)水；對(duì)2#機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控過程中，在22：40左右發(fā)現(xiàn)干氣密封差壓有升高趨勢(shì)，大約半小時(shí)上升1千帕，并結(jié)合1#壓縮機(jī)排水現(xiàn)狀，澀北首站立即向北調(diào)申請(qǐng)停用2#機(jī)組，22：51停機(jī)完成，遠(yuǎn)程關(guān)閉了復(fù)線1301F閥門，隔離壓縮機(jī)。隨后組織對(duì)2#壓縮機(jī)撬體進(jìn)行排污，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)殼體排污口處有較多的液態(tài)水。為防止來水進(jìn)入下游管線，站內(nèi)每半小時(shí)同時(shí)對(duì)主復(fù)線旋風(fēng)分離器和聚結(jié)器液位計(jì)、手動(dòng)排污閥進(jìn)行手動(dòng)排污，主線每次排水40升。從18日凌晨1點(diǎn)到18日早上8點(diǎn)，主線旋風(fēng)分離器液位計(jì)人工排水150L左右，分離器和聚結(jié)器的自動(dòng)排水撬在不斷的自動(dòng)排水中，早上8點(diǎn)半從液位計(jì)排除30L左右污水。

從17日早9時(shí)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(fù)線排污池排污約2400L，手動(dòng)在液位計(jì)上排污約560L。

3 管道內(nèi)積水清理方案

在此次來水過程中由于復(fù)線來氣大部分氣量來自氣田工坪氣區(qū)，管線直接匯入澀寧蘭復(fù)線外輸匯管，極大的中和了其余含水來氣。因此復(fù)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(yán)重的1#壓縮機(jī)內(nèi)部件的安全，起動(dòng)1#機(jī)組帶載運(yùn)行，單獨(dú)為復(fù)線增壓。一方面檢查復(fù)線管道內(nèi)是否有余水，另一方面利用復(fù)線較干凈的氣質(zhì)盡快帶走站內(nèi)管線積水，并清潔干燥1#壓縮機(jī)內(nèi)零部件。同時(shí)組織人員檢查在用路1、2#壓縮機(jī)干氣密封濾芯，1、2#機(jī)組燃料氣排污，主復(fù)線第二路臥式分離器濾芯抽檢；主復(fù)線臥式分離器手動(dòng)排污，主復(fù)線聚結(jié)器、旋風(fēng)分離器液位計(jì)、12座干線截?cái)嚅y手動(dòng)排污；用內(nèi)窺鏡檢查1、2#燃?xì)廨啓C(jī)燃燃燒室及動(dòng)力透平葉片。

為盡快排出管道內(nèi)積水，恢復(fù)正常供氣，根據(jù)現(xiàn)場工藝及輸氣過程原理，站內(nèi)反復(fù)討論研究匯報(bào)至各方協(xié)商，本次排水主要采取了以下幾種方案：

方案1：聯(lián)系氣田持續(xù)增高主線輸量及進(jìn)站壓力，依靠井口壓力向下游供氣，帶出主線管道內(nèi)積水，發(fā)現(xiàn)聚集器排水量不明顯。為檢查主線進(jìn)站管道內(nèi)是否有積水。11月20日9時(shí)50分，將1#機(jī)組切換至主線增壓運(yùn)行，運(yùn)行1小時(shí)后，主線分離器液位計(jì)高報(bào)警，現(xiàn)場排查發(fā)現(xiàn)管道積水很多，立即停運(yùn)1#機(jī)組，確保機(jī)組安全。

方案2：與北調(diào)、氣田、蘭州輸氣分公司生產(chǎn)科協(xié)調(diào)溝通，澀北機(jī)組單線單機(jī)給復(fù)線增壓，主線通過壓力越站向下游輸氣。羊腸子溝主復(fù)線隔離輸送，機(jī)組專為主線增壓，提高管道內(nèi)流速，帶出管道積水，澀北首站主要負(fù)責(zé)來水?dāng)r截排污，防止積水進(jìn)入下游管線。經(jīng)過12小時(shí)的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)排水效果不佳。

方案3：雙線分離運(yùn)行，單機(jī)專為主線增壓，提高管道內(nèi)流速，增強(qiáng)排水效果，通過20日1小時(shí)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)效果明顯，但運(yùn)行時(shí)間較長，并且需采用液氮車保護(hù)干氣密封運(yùn)行，成本費(fèi)用昂貴。通過與氣田溝通掌握情況，分析主線進(jìn)站管線內(nèi)可能還存在很多的積水，長時(shí)間運(yùn)行壓縮機(jī)損壞設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)較大，且大量來水進(jìn)入站內(nèi)管道，日后吹掃干燥難度很大。另一方面排污系統(tǒng)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(shí)施。

方案4：站內(nèi)根據(jù)2008年“8·18”來氣含水事件處理經(jīng)驗(yàn)判斷，當(dāng)時(shí)站內(nèi)管道動(dòng)火，焊接低點(diǎn)排污管線，放空時(shí)發(fā)現(xiàn)火炬有水柱噴出，決定請(qǐng)示北調(diào)，蘭州分公司主管領(lǐng)導(dǎo)，與氣田協(xié)調(diào)，嘗試主線停止供氣，關(guān)閉氣田五號(hào)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(guān)閉閥門XV1201、XV1202 、XV1203，打開XV1600，關(guān)閉XV1602。首站流程切換完畢后通知?dú)馓镂逄?hào)站對(duì)氣田至澀寧蘭首站主線的管段進(jìn)行放空。由于澀北首站地勢(shì)比氣田五號(hào)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(nèi)的天然氣，利用壓力反沖原理使管道內(nèi)的氣流產(chǎn)生紊亂現(xiàn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)排水效果良好。此方案需要說明的兩個(gè)問題：

（1）由于氣田放空口在超聲波計(jì)量后，因此涉及雙方補(bǔ)氣事宜，為減少影響環(huán)節(jié)，避免估算不準(zhǔn)確問題，雙方協(xié)商采取充壓時(shí)不計(jì)量原則，充至放空前管線壓力。

（2）為什么首站不直接關(guān)閉進(jìn)站閥，而關(guān)閉壓力越站閥采取放空供氣不同流程，主要考慮放空結(jié)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(nèi)積水；另外氣田在充壓時(shí)，切換導(dǎo)通站內(nèi)旋風(fēng)，聚結(jié)分離器，通過氣田再次反吹排放管道內(nèi)積水，經(jīng)過分離器排出。

4 排水效果的驗(yàn)證

防止殘留在管道內(nèi)的少量液態(tài)水，在增壓過程中迅速進(jìn)入管道，無法瞬間排出，可考慮采用穩(wěn)步可靠的辦法逐步檢驗(yàn)。

首先將未增壓管道的進(jìn)口與增壓管道進(jìn)口并通，運(yùn)行數(shù)小時(shí)觀察分離器液位變化情況。若無明顯增加趨勢(shì)后，再將壓縮機(jī)切換至存在液態(tài)水管的道，單線隔離增壓運(yùn)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(nèi)的積水完全排出。

5 結(jié)語

通過此次氣田來氣含水量超標(biāo)事件的應(yīng)對(duì)及處理措施，結(jié)合現(xiàn)場工藝及輸氣過程原理，將幾種方案測試對(duì)比檢查發(fā)現(xiàn)，放空存在液水管段內(nèi)的天然氣，利用壓力反沖原理使管道內(nèi)的氣流產(chǎn)生紊亂現(xiàn)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(fēng)險(xiǎn)性小，費(fèi)用低，耗時(shí)短，能夠徹底排遣出管道內(nèi)積水，排水效果良好。這也為今后清理管道內(nèi)積水和應(yīng)對(duì)處置上游天然氣含水量超標(biāo)提供了可借鑒的寶貴實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。