长庆油田某采气厂提高凝析油回收率措施研究

2020-04-22王瑀樊斌高健鹏徐婉怡寥一鸿重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆40中国石油西南油气田分公司四川川港燃气公司四川成都6007中国石油天然气新疆分公司新疆乌鲁木齐8000

化工管理 2020年9期

王瑀樊斌高健鹏徐婉怡寥一鸿（，重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆 40；. 中国石油西南油气田分公司四川川港燃气公司，四川成都6007；. 中国石油天然气新疆分公司，新疆乌鲁木齐 8000）

凝析油是天然气中凝析出来的液体组分，在地下高温高压条件下以气相形态存在，当达到临界凝析条件时，天然气中的重质组分会发生相态变化，从而形成凝析油。影响凝析油析出条件的因素复杂，凝析油在不同条件下回收率不稳定[1-2]，使得凝析油收率难以有效提高。因此，研究影响凝析油收率的重要因素以及提高凝析油收率的措施至关重要。根据现场的实际生产数据，利用Aspen HYSYS软件，搭建完整的工艺模型，并完成模型校核，对影响回收率的主要因素进行敏感性分析，并完成相关工艺参数优化，以期提出提高凝析油回收率的措施。

1 天然气凝液回收装置以及HYSYS工艺模型

1.1 天然气凝液回收装置工艺流程简述

长庆油田某采气厂的天然气凝液回收装置采用的是冷剂制冷工艺，用丙烷作为冷剂。先采用低温分离法进行脱水和脱烃，再进行增压和稳定的工艺流程，其工艺流程图如图1所示。天然气的组分由气相色谱法分析得出该月组分见表1，天然气凝液回收装置运行参数见表2。

表1 长庆油田某采气厂2018年11月原料气组分摩尔分数表

表2 天然气净化装置运行参数表

图1 长庆油田某采气厂天然气净化装置工艺流程图

图2 凝析油生产装置HYSYS模型图

甲醇注入量/（m3·d-1）预冷换热器管程压差/kPa预冷换热器壳层压差/kPa预冷换热器管程出口温度/℃低温分离器温度/℃凝液换热器后温度/℃缓冲罐压力/kPa稳定塔塔顶压力/kPa稳定塔塔底温度/℃稳定塔塔顶压力/kPa 10 30 70-1-5~-18 34 580 300 75 350

1.2 HYSYS工艺模型搭建及参数分析

HYSYS软件是世界著名油气加工模拟软件，具有先进的集成式工程环境，与同类软件相比具有非常友好的操作界面，操作简便，智能化程度高。根据该软件的过程化模拟功能，可用其自身的物性数据库进行模拟，对各设备的产物和处理系统进行分析，为各单元的运行参数及操作优化提供依据[3]。将该厂11月份的生产数据输入模型中（如图2所示），得出该生产装置在HYSYS中的模拟结果，见表3。由于原料气时刻处于变化状态，而现场采用的是气相色谱法分析，误差的主要来源是C6+组分的变化和误差[4-7]。下面要对影响回收率的主要因素进行敏感性分析。

表3 凝析油生产装置HYSYS模拟结果表

2 影响因素的分析

根据HYSYS模型的计算结果，分析凝析油回收率的影响因素。通过文献调研与结果分析，确定影响凝析油的回收率因素为重烃组分含量、温度与压力。对凝析油回收率的影响分析将从原料气中重烃含量、丙烷制冷单元出口温度、脱水脱烃单元进口压力进行敏感性分析。

2.1 C6+含量的分析

模拟中采用某采气厂11月份原料气平均组分来做C6+含量对凝析油收率影响的分析。以C6+为单因素自变量，凝析油收率作为因变量，采用改变C6+含量的大小的方法来进行模拟。装置运行参数沿用表2中的参数，模拟中会通过在CH4含量上增减来补足C6+的变量以减小误差。根据分析该月原料气的组分，选择基础数据中将C6+含量摩尔分数变化区间设置在0.02%~0.30%，单次变化量为0.02%，C6+含量与凝析油收率变化见表4。

表4 11月原料气中C6+含量与凝析油回收率变化表

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

图3 原料气C6+含量与凝析油收率变化曲线

从C6+含量与凝析油收率变化曲线（图3）可以看出，在控制其他变量的情况下，随着原料气中C6+含量的增加，凝析油的收率在逐步上升，同时增幅随着C6+的含量增加逐渐降低。

2.2 nC5H12含量的分析

同理，选择基础数据中将，将nC5H12含量摩尔分数变化范围设置在0.20%~0.80，变化量为0.04%，模拟变化结果见表5。

表5 原料气中nC5H12含量与凝析油收率变化表

图4 原料气nC5H12含量与凝析油收率变化曲线图

从nC5H12含量与凝析油收率变化曲线（图4）可以看出，在控制其他变量的情况下，凝析油的收率随着nC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不断升高，但对凝析油总体增量影响不如C6+含量变化对凝析油增量影响大。所以，在同一改变量下，C6+含量对凝析油的收率影响要大于nC5H12。

2.3 iC5H12含量的分析

同理，将iC5H12含量摩尔分数变化范围设置在0.05%~0.20，变化量为0.01%，模拟变化结果见表6。

表6 原料气中iC5H12含量与凝析油收率变化表

图5 原料气iC5H12含量与凝析油收率变化曲线图

从iC5H12含量与凝析油收率变化曲线（图5）可以看出，在控制其他变量的情况下，凝析油的收率随着iC5H12含量的增加而增加，且凝析油的增率在不断升高，但对凝析油总体增量影响不如C6+含量变化和nC5H12 含量变化对凝析油增量影响大。所以，在同一改变量下，C6+含量和nC5H12 含量对凝析油的收率影响更大。

2.4 制冷单元出口温度的分析

设置条件为该月的实际生产数据，其中物料进口温度为12℃，压力为2180kPa，该月的总处理量为3.3×108m3/d。模拟过程中将制冷单元出口温度作唯一调整，分析该变量对凝析油收率的影响。依照该原料气的烃露点为12.37℃，选择将范围设置为5～-18℃，变化量为1℃。变化结果如图6所示。

图6 制冷单元出口温度与凝析油回收率变化曲线图

从丙烷制冷单元出口温度与凝析油收率变化曲线（图6）可以看出，在控制其他变量的情况下，凝析油的收率随着丙烷制冷单元出口温度的降低而增加。

2.5 脱水脱烃单元进口压力

在模拟条件中，温度为43.01℃，压力为2060kPa，处理量为433.2148×104m3/d，制冷单元出口温度为-10℃。将该装置进口压力视为这一单一变量，分析进口压力对凝析油回收率的影响。根据实际情况，模拟中将脱水脱烃单元进口压力变化范围设置为2000kPa~6000kPa，步长为250kPa。变化曲线图如图7所示。

图7 脱水脱烃单元进口压力与凝析油收率变化图

从脱水脱烃单元进口压力与凝析油收率变化曲线（图7）可以看出，在控制其他变量的情况下，凝析油的收率随着丙烷制冷单元出口温度的增加先增加后减小，存在最佳工况点，工况点条件约为4000kPa。

从上述模拟中得出，影响凝析油收率的因素为原料气中重烃组分含量，制冷单元出口温度（低温分离器）、脱水脱烃单元进口压力（预分离器）。而在原料气重烃组分含量中，iC5H12对凝析油的影响较小，而C6+和nC5H12的影响较大。通过分析该厂其他月份的生产数据，得出nC5H12的含量波动小于C6+的含量波动。对丙烷制冷单元出口温度而言，影响波动相比重烃组分含量的波动较小。而脱水脱烃单元进口压力，对凝析油的收率影响最小。综合分析，原料气中C6+组分含量对凝析油收率影响最大。