長慶油田某采氣廠提高凝析油回收率措施研究

王瑀 樊斌 高健鵬 徐婉怡 寥一鴻（，重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 40；. 中國石油西南油氣田分公司四川川港燃?xì)夤?，四川成?007；. 中國石油天然氣新疆分公司，新疆烏魯木齊 8000）

凝析油是天然氣中凝析出來的液體組分，在地下高溫高壓條件下以氣相形態(tài)存在，當(dāng)達(dá)到臨界凝析條件時，天然氣中的重質(zhì)組分會發(fā)生相態(tài)變化，從而形成凝析油。影響凝析油析出條件的因素復(fù)雜，凝析油在不同條件下回收率不穩(wěn)定[1-2]，使得凝析油收率難以有效提高。因此，研究影響凝析油收率的重要因素以及提高凝析油收率的措施至關(guān)重要。根據(jù)現(xiàn)場的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用Aspen HYSYS軟件，搭建完整的工藝模型，并完成模型校核，對影響回收率的主要因素進(jìn)行敏感性分析，并完成相關(guān)工藝參數(shù)優(yōu)化，以期提出提高凝析油回收率的措施。

1 天然氣凝液回收裝置以及HYSYS工藝模型

1.1 天然氣凝液回收裝置工藝流程簡述

長慶油田某采氣廠的天然氣凝液回收裝置采用的是冷劑制冷工藝，用丙烷作為冷劑。先采用低溫分離法進(jìn)行脫水和脫烴，再進(jìn)行增壓和穩(wěn)定的工藝流程，其工藝流程圖如圖1所示。天然氣的組分由氣相色譜法分析得出該月組分見表1，天然氣凝液回收裝置運行參數(shù)見表2。

表1 長慶油田某采氣廠2018年11月原料氣組分摩爾分?jǐn)?shù)表

表2 天然氣凈化裝置運行參數(shù)表

圖1 長慶油田某采氣廠天然氣凈化裝置工藝流程圖

圖2 凝析油生產(chǎn)裝置HYSYS模型圖

甲醇注入量/（m3·d-1）預(yù)冷換熱器管程壓差/kPa預(yù)冷換熱器殼層壓差/kPa預(yù)冷換熱器管程出口溫度/℃低溫分離器溫度/℃凝液換熱器后溫度/℃緩沖罐壓力/kPa穩(wěn)定塔塔頂壓力/kPa穩(wěn)定塔塔底溫度/℃穩(wěn)定塔塔頂壓力/kPa 10 30 70-1-5~-18 34 580 300 75 350

1.2 HYSYS工藝模型搭建及參數(shù)分析

HYSYS軟件是世界著名油氣加工模擬軟件，具有先進(jìn)的集成式工程環(huán)境，與同類軟件相比具有非常友好的操作界面，操作簡便，智能化程度高。根據(jù)該軟件的過程化模擬功能，可用其自身的物性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行模擬，對各設(shè)備的產(chǎn)物和處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，為各單元的運行參數(shù)及操作優(yōu)化提供依據(jù)[3]。將該廠11月份的生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸入模型中（如圖2所示），得出該生產(chǎn)裝置在HYSYS中的模擬結(jié)果，見表3。由于原料氣時刻處于變化狀態(tài)，而現(xiàn)場采用的是氣相色譜法分析，誤差的主要來源是C6+組分的變化和誤差[4-7]。下面要對影響回收率的主要因素進(jìn)行敏感性分析。

表3 凝析油生產(chǎn)裝置HYSYS模擬結(jié)果表

2 影響因素的分析

根據(jù)HYSYS模型的計算結(jié)果，分析凝析油回收率的影響因素。通過文獻(xiàn)調(diào)研與結(jié)果分析，確定影響凝析油的回收率因素為重?zé)N組分含量、溫度與壓力。對凝析油回收率的影響分析將從原料氣中重?zé)N含量、丙烷制冷單元出口溫度、脫水脫烴單元進(jìn)口壓力進(jìn)行敏感性分析。

2.1 C6+含量的分析

模擬中采用某采氣廠11月份原料氣平均組分來做C6+含量對凝析油收率影響的分析。以C6+為單因素自變量，凝析油收率作為因變量，采用改變C6+含量的大小的方法來進(jìn)行模擬。裝置運行參數(shù)沿用表2中的參數(shù)，模擬中會通過在CH4含量上增減來補足C6+的變量以減小誤差。根據(jù)分析該月原料氣的組分，選擇基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中將C6+含量摩爾分?jǐn)?shù)變化區(qū)間設(shè)置在0.02%~0.30%，單次變化量為0.02%，C6+含量與凝析油收率變化見表4。

表4 11月原料氣中C6+含量與凝析油回收率變化表

0.06%0.08%0.10%0.12%0.14%0.16%0.18%0.20%0.22%0.24%0.26%0.28%0.30%1009.0 1523 2034.0 2543.0 3050.0 3555.0 4058.0 4559.0 5056.0 5552.0 6047.0 6541.0 7058.0

圖3 原料氣C6+含量與凝析油收率變化曲線

從C6+含量與凝析油收率變化曲線（圖3）可以看出，在控制其他變量的情況下，隨著原料氣中C6+含量的增加，凝析油的收率在逐步上升，同時增幅隨著C6+的含量增加逐漸降低。

2.2 nC5H12含量的分析

同理，選擇基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中將，將nC5H12含量摩爾分?jǐn)?shù)變化范圍設(shè)置在0.20%~0.80，變化量為0.04%，模擬變化結(jié)果見表5。

表5 原料氣中nC5H12含量與凝析油收率變化表

圖4 原料氣nC5H12含量與凝析油收率變化曲線圖

從nC5H12含量與凝析油收率變化曲線（圖4）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著nC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不斷升高，但對凝析油總體增量影響不如C6+含量變化對凝析油增量影響大。所以，在同一改變量下，C6+含量對凝析油的收率影響要大于nC5H12。

2.3 iC5H12含量的分析

同理，將iC5H12含量摩爾分?jǐn)?shù)變化范圍設(shè)置在0.05%~0.20，變化量為0.01%，模擬變化結(jié)果見表6。

表6 原料氣中iC5H12含量與凝析油收率變化表

圖5 原料氣iC5H12含量與凝析油收率變化曲線圖

從iC5H12含量與凝析油收率變化曲線（圖5）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著iC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不斷升高，但對凝析油總體增量影響不如C6+含量變化和nC5H12 含量變化對凝析油增量影響大。所以，在同一改變量下，C6+含量和nC5H12 含量對凝析油的收率影響更大。

2.4 制冷單元出口溫度的分析

設(shè)置條件為該月的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其中物料進(jìn)口溫度為12℃，壓力為2180kPa，該月的總處理量為3.3×108m3/d。模擬過程中將制冷單元出口溫度作唯一調(diào)整，分析該變量對凝析油收率的影響。依照該原料氣的烴露點為12.37℃，選擇將范圍設(shè)置為5～-18℃，變化量為1℃。變化結(jié)果如圖6所示。

圖6 制冷單元出口溫度與凝析油回收率變化曲線圖

從丙烷制冷單元出口溫度與凝析油收率變化曲線（圖6）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著丙烷制冷單元出口溫度的降低而增加。

2.5 脫水脫烴單元進(jìn)口壓力

在模擬條件中，溫度為43.01℃，壓力為2060kPa，處理量為433.2148×104m3/d，制冷單元出口溫度為-10℃。將該裝置進(jìn)口壓力視為這一單一變量，分析進(jìn)口壓力對凝析油回收率的影響。根據(jù)實際情況，模擬中將脫水脫烴單元進(jìn)口壓力變化范圍設(shè)置為2000kPa~6000kPa，步長為250kPa。變化曲線圖如圖7所示。

圖7 脫水脫烴單元進(jìn)口壓力與凝析油收率變化圖

從脫水脫烴單元進(jìn)口壓力與凝析油收率變化曲線（圖7）可以看出，在控制其他變量的情況下，凝析油的收率隨著丙烷制冷單元出口溫度的增加先增加后減小，存在最佳工況點，工況點條件約為4000kPa。

從上述模擬中得出，影響凝析油收率的因素為原料氣中重?zé)N組分含量，制冷單元出口溫度（低溫分離器）、脫水脫烴單元進(jìn)口壓力（預(yù)分離器）。而在原料氣重?zé)N組分含量中，iC5H12對凝析油的影響較小，而C6+和nC5H12的影響較大。通過分析該廠其他月份的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，得出nC5H12的含量波動小于C6+的含量波動。對丙烷制冷單元出口溫度而言，影響波動相比重?zé)N組分含量的波動較小。而脫水脫烴單元進(jìn)口壓力，對凝析油的收率影響最小。綜合分析，原料氣中C6+組分含量對凝析油收率影響最大。

3 結(jié)語

3.1 原料氣中重?zé)N組分的影響

上述分析得到對凝析油收率影響最大的是重?zé)N組分的含量，特別是C6+組分的含量。原料氣的組分在時刻發(fā)生變化，而C6+組分的含量會同時引起產(chǎn)品氣的產(chǎn)量和工藝能耗的變化，要正確模擬工況以及對后期產(chǎn)量的預(yù)測，就要盡量避免測定組分中C6+組分變化帶來的不確定性。

3.2 制冷單元出口溫度的調(diào)整

對丙烷制冷單元出口溫度而言，影響波動相比重?zé)N組分含量的波動較小，雖然溫度的降低對凝析油的回收率起提升效果，但生產(chǎn)過程中，制冷系統(tǒng)為生產(chǎn)提供冷量，持續(xù)的降低溫度會導(dǎo)致功耗的增加，是否會對生產(chǎn)帶來良好的經(jīng)濟效益需結(jié)合銷售情況進(jìn)行調(diào)整。

3.3 脫水脫烴單元壓力的調(diào)整

脫水脫烴單元進(jìn)口壓力，對凝析油的收率影響最小，但在模擬工況中存在最優(yōu)點。因生產(chǎn)過程中，該單元的能量來源壓縮機的增壓系統(tǒng)，故可以將壓縮機的功耗與凝析油的回收率調(diào)整，設(shè)置在合理的范圍內(nèi)以便增加凝析油的產(chǎn)量并且盡量減少能量的消耗。