雅克拉集氣處理站洗滌罐的白色黏稠物分析及應(yīng)對(duì)措施

楊 剛,時(shí) 騰,吳子健

(中國石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆 庫車 842017)

雅克拉集氣處理站位于新疆庫車縣境內(nèi)的塔克拉瑪干沙漠北緣,于2005年11月建成投運(yùn)【1】。該站設(shè)計(jì)天然氣處理量260 萬m3/d、凝析油17萬t/a,是集油氣計(jì)量、天然氣脫水和脫汞、制冷回收輕烴、凝析油穩(wěn)定、西氣東輸為一體的大型綜合型處理裝置。隨著氣田開采,高壓井逐漸轉(zhuǎn)為中壓井、低壓井,大澇壩凝析氣田混輸來料進(jìn)雅站處理,為此,雅站新擴(kuò)建了低壓、中壓流程。目前雅站有高、中、低三套流程滿足不同壓力井進(jìn)站生產(chǎn)需要。低壓流程有低壓三相分離器1臺(tái)、低壓計(jì)量分離器2臺(tái)、低壓氣壓縮機(jī)3臺(tái);中壓流程有中壓三相分離器1臺(tái)、中壓氣壓縮機(jī)2臺(tái)(由西氣東輸4號(hào)、5號(hào)機(jī)改造而成)。低壓、中壓氣經(jīng)低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)增壓后與高壓分離氣進(jìn)站內(nèi)高壓氣處理裝置進(jìn)行脫水【2-4】、脫汞【5-11】、脫烴處理,三相分離器液相去二級(jí)閃蒸分離器,水去污水站,機(jī)組排污去開式排放罐。低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)統(tǒng)稱為原料氣壓縮機(jī)。

1 黏稠物出現(xiàn)位置及危害

雅站裝置黏稠物發(fā)現(xiàn)的位置主要有:低壓氣和中壓氣壓縮機(jī)出口洗滌罐及液位計(jì);旋流分離器液相氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥前,具體見圖1～圖3。原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口洗滌罐未排出白色黏稠物。2021年原料氣壓縮機(jī)先后因出口洗滌罐高液位停機(jī),檢查發(fā)現(xiàn),是由于白色粘稠物堵塞洗滌罐液位計(jì)和排污閥導(dǎo)致的停機(jī)后,中壓氣、低壓氣被迫放空,輕烴產(chǎn)量減少,影響了雅站中、低壓裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,使經(jīng)濟(jì)效益受損嚴(yán)重;此外,旋流分離器內(nèi)黏稠物若被天然氣帶到分子篩干燥塔,會(huì)堵塞干燥塔分子篩吸附通道,造成分子篩粉化結(jié)塊,降低分子篩吸附效果【12-14】。2020年9月雅站檢修時(shí)新更換了分子篩干燥塔填料,從目前干燥塔干燥脫水運(yùn)行情況判斷,分子篩干燥塔內(nèi)分子篩狀況良好,尚未出現(xiàn)大面積的粉化結(jié)塊問題,更詳細(xì)情況需待檢修更換分子篩填料時(shí)才能清楚看到。通過咨詢了解其他相似油田企業(yè)運(yùn)行情況得知,其他企業(yè)裝置均未出現(xiàn)過與雅站同類或類似的白色黏稠物。

圖1 低壓氣壓縮機(jī)出口洗滌罐

圖2 旋流分離器液相氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥前

2 原因分析

2.1 原料氣壓縮機(jī)運(yùn)行情況

近期雅克拉氣田和雅東區(qū)塊中、低壓井增多同時(shí),大澇壩油氣水混輸至雅站。目前10口低壓生產(chǎn)井(簡(jiǎn)稱低壓井)進(jìn)低壓三相分離器,分離氣依靠2臺(tái)低壓氣壓縮機(jī)增壓。低壓氣壓縮機(jī)2用1備,單臺(tái)機(jī)設(shè)計(jì)處理量10萬m3/d,該機(jī)為對(duì)稱平衡二級(jí)壓縮往復(fù)活塞式機(jī)組,進(jìn)氣壓力1.82 MPa,進(jìn)氣溫度30 ℃;出口洗滌罐壓力5.9 MPa,排氣溫度45 ℃。4口中壓生產(chǎn)井(簡(jiǎn)稱中壓井)和大澇壩混輸來料進(jìn)中壓三相分離器,分離氣依靠中壓氣壓縮機(jī)增壓。中壓氣壓縮機(jī)2用1備,單臺(tái)機(jī)設(shè)計(jì)處理量60萬m3/d,該機(jī)為對(duì)稱平衡一級(jí)壓縮往復(fù)活塞式機(jī)組,氣量不足時(shí)通過站內(nèi)再生氣進(jìn)行補(bǔ)氣,保障機(jī)組運(yùn)行,進(jìn)氣壓力2.35 MPa,進(jìn)氣溫度30 ℃;出口洗滌罐壓力6.2 MPa,排氣溫度60℃。2021年1月1日～5月25日統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn):2 號(hào)低壓氣壓縮機(jī)累計(jì)因高液位停機(jī)3次,1號(hào)低壓氣壓縮機(jī)累計(jì)因高液位停機(jī)2次;4號(hào)東輸氣壓縮機(jī)累計(jì)因高液位停機(jī)3次,5號(hào)東輸氣壓縮機(jī)停機(jī)1次(在出口洗滌罐內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量白色黏稠物)。低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)洗滌罐因高液位停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì),見表1。低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)出口壓力基本一致,增壓后的氣都是進(jìn)入旋流分離器進(jìn)行分離處理。2021年3月24日,2號(hào)旋流分離器液相氣動(dòng)閥堵塞,檢查發(fā)現(xiàn)少量的白色黏稠物(約5 L)。根據(jù)表1分析發(fā)現(xiàn),停機(jī)排出黏稠物量的多少與壓縮機(jī)處理量有關(guān),處理氣量越大,末級(jí)出口洗滌罐排出的黏稠物量就越多。

表1 低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)因高液位停機(jī)次數(shù)統(tǒng)計(jì)

2.2 白色黏稠物溶解實(shí)驗(yàn)

在化驗(yàn)室內(nèi)對(duì)低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)出口洗滌罐排污閥取出的白色黏稠物進(jìn)行觀察,見圖4。取一定體積的白色黏稠物放入量筒中,通過稱重法計(jì)算得到其密度為0.93 g/cm3。

圖4 白色黏稠物

2.2.1 溶劑油溶解實(shí)驗(yàn)

在白色黏稠物中加入溶劑油,觀察發(fā)現(xiàn),白色黏稠物能溶于溶劑油,見圖5。

圖5 白色黏稠物溶解于溶劑油

2.2.2 乙醇溶解實(shí)驗(yàn)

在白色黏稠物中加入乙醇并震蕩混合,震蕩前和震蕩后的狀態(tài)對(duì)比見圖6和圖7。

圖6 震蕩前

圖7 震蕩后

通過乙醇溶解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),白色黏稠物不溶解于乙醇,震蕩后形成細(xì)小顆粒,并迅速沉降于乙醇溶液底部,使乙醇變濁。這一現(xiàn)象說明,白色黏稠物密度比乙醇大。

2.2.3 水溶解實(shí)驗(yàn)

在白色黏稠物中加入水并震蕩混合,震蕩前和震蕩后的狀態(tài)對(duì)比見圖8和圖9。

圖8 加水震蕩前

圖9 加水震蕩后

通過水溶解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),白色黏稠物不溶解于水,震蕩后浮于水面并附著在試管壁上,說明其密度比水小,且遇水不溶解。

由溶解實(shí)驗(yàn)可知,白色黏稠物不溶解于水和乙醇,但能溶解于溶劑油和潤(rùn)滑油,根據(jù)相似相溶原理初步判定:原料氣壓縮機(jī)出口洗滌罐及液位計(jì)的白色黏稠物是由原料氣中含有的長(zhǎng)鏈高分子物質(zhì)或是天然氣中的蠟質(zhì)【15-17】、重?zé)N經(jīng)原料氣壓縮機(jī)壓縮、升溫后產(chǎn)生的;旋流分離器液相氣動(dòng)閥處白色黏稠物是由增壓后的低壓、中壓氣攜帶至旋流分離器的。西氣東輸4號(hào)、5號(hào)壓縮機(jī)增壓雅站脫水、脫烴的干氣時(shí),未發(fā)現(xiàn)白色黏稠物,而增壓未脫水和未脫烴的原料中壓氣時(shí)則出現(xiàn)了白色黏稠物。另外,穩(wěn)定氣壓縮機(jī)主要用于給凝析油閃蒸出來的低壓氣和不凝氣增壓,目前并未在穩(wěn)定氣壓縮機(jī)出口洗滌罐中發(fā)現(xiàn)白色黏稠物,由此可以進(jìn)一步確定,低壓氣、中壓氣壓縮機(jī)出口洗滌罐白色黏稠物來自濕天然氣,而非來自凝析油【18-20】。

2.3 操作方式

原料氣壓縮機(jī)出口洗滌罐為自動(dòng)排污,由洗滌罐液位控制,白色黏稠物在洗滌罐內(nèi)積聚并附著在液位計(jì)玻璃板上,則會(huì)影響液位的準(zhǔn)確測(cè)量和洗滌罐排液。白、夜班崗位人員定期手動(dòng)對(duì)原料氣壓縮機(jī)出口洗滌罐進(jìn)行排液,排液時(shí)觀察排液情況,聽到排液管內(nèi)有氣流聲則確認(rèn)排液完畢;定期進(jìn)行低壓氣壓縮機(jī)和中壓氣壓縮機(jī)切機(jī)運(yùn)行,對(duì)停用的備用機(jī)出口洗滌罐進(jìn)行處理,用消防水沖洗洗滌罐和液位計(jì),沖洗后的廢液予以集中回收。

3 應(yīng)對(duì)措施

結(jié)合現(xiàn)狀,為減少或避免原料氣壓縮機(jī)高液位停機(jī)頻次,提出如下改進(jìn)措施:

1)根據(jù)原料氣壓縮機(jī)處理氣量,進(jìn)一步摸索優(yōu)化洗滌罐排液周期;

2)在對(duì)停用的備用機(jī)出口洗滌罐沖洗時(shí),嘗試往沖洗的消防水中加入藥劑,增加沖洗效果;

3)對(duì)白色黏稠物進(jìn)行取樣化驗(yàn),確定白色黏稠物的組分;同時(shí)取低壓、中壓氣井氣樣,化驗(yàn)天然氣全組分,為進(jìn)一步分析做好有針對(duì)性的準(zhǔn)備。

通過實(shí)施定期排液和切機(jī)清洗等措施以來,原料氣壓縮機(jī)出口洗滌罐高液位停機(jī)次數(shù)明顯降低,目前每月最多停機(jī)1次,大大減少了原料氣的放空。