天然气疏水阀排液效果优化

2018-04-19蔚生军米燕华曹凯丽张永洁史文博

石油化工应用 2018年3期

蔚生军，米燕华，曹凯丽，张永洁，史文博

(中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000)

1 疏水阀的工作原理及结构

1.1 疏水阀的工作原理

天然气疏水阀的工作原理类似于马桶原理，采用纯机械结构，在不使用其他动力的条件下，利用浮球在液体中的浮力作为动力源，分离器的液体不断通过管路自然流入疏水阀中，阀腔内的液位上升，浸没浮球的体积不断增加，从而浮球所受的浮力也不断增加，当浮力大于浮球及杠杆系统的重力时，浮球上升，带动杠杆上行，通过杠杆放大作用力，开启阀芯排液；疏水阀的最大排液量大于分离器的瞬时产液量，阀腔内的液位下降，浮球下降，关闭阀芯，从而完成排液周期[1-4]。

图1 疏水阀结构示意图

1.2 疏水阀的结构

目前，本厂使用的均为TSS43H型疏水阀，主要由10个部分组成，结构(见图1)。

A进液口：该口由法兰和天然气分离器排液口相连，使分离器中的液相介质和天然气一同进入疏水阀中；

B天然气回气口：该回气口与分离器液位计顶部相连，实现疏水阀内气压与分离器内气压相通，形成连通器，为液相介质的自由流动创造条件；

C检查口：检查口为非常用结构，但在工作过程中对疏水阀的故障诊断时起着很大作用；

D排液口：该法兰接口将液相介质排到与之相连的盛液设备中；

E排污口：该口也为非常用口，但对疏水阀的故障排除起着重要作用；

F浮球：浮球通过在不同介质中的浮力差作为动力源，为启闭阀芯的开启提供动力；

G杠杆：运用杠杆原理，将微小的浮力或浮球系统自身重力放大，从而给启闭阀芯提供足够的开启或关闭力；

H启闭阀芯：它通过浮球的上下浮动带动阀芯开启或者关闭，控制介质的排除或流量；

I过滤防冲罩：能将分离器中的大颗粒固体物质过滤，同时分散因压力波动，介质对浮球的冲击，提高系统的稳定性；

J下腔隔板：使液相介质按照设计的流动方向运行，使液相介质中的固体微小重颗粒在由上往下的流动过程中沉降，避免对阀芯的刺伤，延长疏水阀的整体使用寿命。

表1 常用疏水阀技术参数

1.3 疏水阀的技术参数

目前，本厂使用的疏水阀主要是TSS43H型疏水阀，其技术参数(见表1)。

2 工艺流程

集气站放空管路处理流程以闪蒸分液罐为中心，放空气液混合物在内气液分离。集气站所有产生的放空气、气田产出水均在闪蒸分液罐中分离，并分别排入火炬及气田产出水罐。处理后放空气体去火炬流程，无控制阀门，而疏水阀则安装在分离液去气田产出水罐流程中，设计存在旁通管路(见图2)。

图2 疏水阀自动排液工艺流程图

3 天然气疏水阀排液效果优化

3.1 疏水阀目前运行现状

自安装疏水阀以来，出现了放空时火炬燃烧系统不畅通的问题，造成了严重的安全隐患。经研究，发生火炬放空气燃烧不充分的主要原因是疏水阀排液不畅，导致闪蒸分液罐罐内积液，进一步致气田产出水随放空系统进入火炬系统，致使放空火炬运行不畅。

对疏水阀进行打开查验，发现阀体内部存在杂质堆积致使阀芯有堵塞现象出现，阀体内黏稠油状杂质堆积高度与阀芯平齐，严重影响排液效果(见图3)。

3.2 疏水阀排液效果优化

为解决疏水阀杂质堵塞阀芯导致排液不畅的问题，对疏水阀内部冲洗结构进行了创新性的改造，制作安装了反冲洗部件，优化了疏水阀的反冲洗效果，能够加快排液速度并彻底清除堆积杂质。

相比起疏水阀原冲洗流程，冲洗力度更大，能有效清除堆积紧实的黏性杂质。经过加工后的疏水阀，从反冲洗进水口加装直径为8 mm不锈钢螺旋形管路绕过浮球盘旋至阀体内腔底部，并沿管路从上到下分布直径为3 mm的四个喷嘴，喷嘴与管路夹角45°。从反冲洗进水口通过加压后的水流从喷嘴喷出对阀体内腔进行冲洗，携带杂质的液体通过冲洗出水口排出。即可实现不打开疏水阀，任意时间都可对疏水阀内沉淀杂质进行清理的目的。冲洗管路结构(见图4)。

对其使用效果进行现场验证。实验发现，阀体内加装的冲洗管路能将冲洗水流直接引至容易堆积杂质的阀芯部位。螺旋分布的四个喷嘴利用高度差，在下部喷嘴被掩埋的情况下，也可以依靠上部喷嘴将堆积杂质冲开。在使用集气站现有潜水泵50 kPa水压的条件下，保证了冲洗水流的力量，即可实现非常理想的冲洗效果。实验中模拟的杂质全部被旋流冲洗出阀体，现场实施效果(见图5)。