金坛盐穴储气库项目采出气脱水工艺研究

孙鹏（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010）

金坛盐穴储气库项目采出气脱水工艺研究

孙鹏（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010）

本文以川气东送管道配套工程金坛盐穴天然气地下储气库工程为依托，分析了采出气中水的来源，脱水的工艺比选及其相关参数对工艺的影响。给出了选择的脱水工艺流程；并利用HYSYS软件对工艺流程进行了模拟。所得计算结果为储气库建立科学完备的生产制度提供了可靠的依据。

盐穴储气库；天然气；水合物；脱水

为由于该储气库为盐穴库，盐穴底部会存有一定量的水分，在采气初期，一部分水会以小液滴的形式随着天然气夹带出地面，另一部分水会在天然气中以饱和水蒸汽的形式存在。夹带出的液滴可通过旋风分离器、过滤分离器过滤分出。而天然气中的饱和水蒸汽则需要通过降低天然气中的水露点，使天然气达到外输标准。同时随着采气量的不断增大，盐穴底部存留的水量会逐渐减少。对于整个储气库地面工程的采气压力系统设定因单井来气采用井口不节流高压输送工艺，为保证储气库向川气东送管道平稳供气，采气工艺压力系统采用二级节流保证注采站出口压力稳定。一级节流位置在单井管线进入集配气站后，过滤分离器前，设直通式调流阀与单井流量计进行连锁，通过调节阀门开度控制单井采气量达到节流作用，二级节流位置在脱水撬块三甘醇分离器后设调压阀，稳定脱水撬块吸收塔的运行压力。采气初期井口压力较高9～15MPa（g），二级节流阀控制阀前压力为8MPa（g），阀后压力与管线外输背压相同，一级节流阀调节流量阀后压力8～8.3MPa（g），阀前压力与气井压力相匹配。随着采气过程继续，气井压力为9～6MPa （g）时，二级节流阀控制阀前压力6MPa（g），而一级节流阀开度变大至全开。

1　井口工艺方案

经脱水装置处理后产品气输出条件为：温度：≤30℃；压力：5.62～8.0 MPa·g；流量：200×104 m3/d（最小），600×104 m3/d（正常最大）；水露点～10℃（在天然气交接点压力和温度，水露点比最低环境温度低5℃）。按管输要求，正常工况输往川气东送管道的天然气水露点应与川气东送管道输送的普光气一致，为≤～10℃（在天然气交接点的压力和温度条件下）。

井口集输工艺应由站场工艺、集输管线、井流物性等综合因素确定。本工程根据金坛盐穴天然气地下储气库井流温度较高（35～45℃）、井口温度波动不明显，采气井口压力范围更具项目实际情况设定为6～15MPa（g）的特点，井口集输工艺采用正常生产时不加热不节流，在集配气站内进行节流。

集配气站内节流后的压力8.3MPa（g）时水合物形成温度为11.87℃。井口温度45～35℃时，不会形成水合物。当井口压力15MPa（g）温度低于31.5℃，会形成水合物，当井口压力10MPa （g）温度低于18℃，会形成水合物。所以为防止单井管线在管输过程中热量损失，单井管线采用泡沫黄夹克保温，同时在集配气站内单井管线节流前预留三甘醇注入口，如果井口温度波动较大时，产生水合物可通过注醇口解堵。

2　注采站脱水工艺的设计

金坛盐穴储气库采出气脱水工艺方案的选择储气库采出天然气气质组分及温度、压力参数受储气库本身影响较大，采气具有周期性、流量大且变化快、进装置压力是逐渐变化的特点。因此储气库采出天然气脱水的工艺方案需与采出天然气的特点相适应。

由于分子筛法脱水的设备投资和操作费用均较高，且常用于深度脱水的过程，不适用于本工程；b）由于直接冷冻法对采出气的压力能要求高，压降大，且本项目外输压力本身要求较高，本项目根据盐穴储气库构造不能达到节流制冷所需要的高压，最后本项目根据工程需要采用溶剂吸收法的三甘醇脱水工艺。主要脱水设备包括吸收塔及三甘醇再生撬。

3　脱水撬配置

本储气库为盐穴地下储气库，气源为川气东送管道天然气，不含水，注入到地下储气库后，由于采卤时注入淡水，溶腔内会积留部分水，当采气时，溶腔内饱和天然气可能会携带溶腔内少量水分。因此，本注采站根据储气库建腔周期拟分阶段设置脱水装置。第一阶段设二套三甘醇脱水装置，第一批运行时，开启一套运行，可以满足脱水需要；第二批井投入运行时，可以根据第一批储气库运行时采出天然气的含水量来确定脱水装置的开启台数，第三批井运行时，最多开启两套可以满足要求。根据本工程的特点，设置脱水装置，脱水装置的处理能力按照采气能力配套设置，采气能力分两个阶段设计，每阶段采气能力为300×104Nm3/d。

在事故状态应急状态下，因采气量较大，脱水装置不能满足要求，这时采出的天然气可不经过脱水装置直接调压后送往管网。

4　结语

（1）金坛盐穴储气库项目对输入下游管道的采出气压力有一定要求的情况下，采用三甘醇脱水是合理可行的。（2）利用HYSYS软件模拟分析了井口采出气，流动压力、温度变化对水合物形成经行了预测，分析结果为防治盐穴储气库井口水合物的生成，采取有效的预防措施提供理论参考。（3）在湿天然气进脱水装置前设置过滤分离器，分离固体杂质及较小的液滴，可以降低脱水装置的负荷。根据生产经验增设脱水后产品气分离器，将有效减少甘醇的携带损失。（4）根据实际生产情况合理控制天然气出装置的水露点。以实际生产中管路无游离水析出及冻堵为前提，不必追求过低的露点温度。满足天然气外输的正常输送即可。（5）为确保天然气进塔温度不低于15度，是否在进塔前的过滤分离器前加设加热炉，将根据装置投产后实际情况决定。

［1］武雪红，王树立等.盐穴储气库井口水合物生成的影响因素［J］.油气储运，2009，28（6）.

［2］白雪峰，房爱兵.地下储气库天然气回采的节流脱水分析［J］.天然气工业，2006，26（6）.