长庆气田在线分析仪应用问题研究

张鑫 杨丹阳 刘元刚 李健

1西安长庆科技工程有限责任公司

2长庆油田苏里格南作业分公司

在线分析仪是指直接安装在生产流程中，对物料的组分或物理参数进行连续或间断分析的仪表[1]。在我国，石油化工和环境保护行业，是在线分析仪应用最为密集的领域。

在天然气行业，在线分析仪提供必需的产品质量数据、生产管理数据和环境分析数据，是提高产品质量、保障安全生产、实现先进控制、达成能量计量的重要手段。天然气行业常用的在线分析仪主要包括色谱分析仪、硫化氢分析仪、总硫分析仪、水露点分析仪和烃露点分析仪[2]。

1 长庆气田地面建设概述

截至2018 年底，长庆气田已建成天然气生产能力400×108m3/a。主力气田包括靖边气田、榆林气田、神木气田、子洲-米脂气田和苏里格气田。

长庆气田的井口天然气气质各个气田有所不同，靖边气田的井口天然气含有H2S、CO2，榆林、神木、子洲-米脂和苏里格气田的天然气中含有少量的凝析油，但H2S、CO2含量轻微。长庆天然气主要用作民用，根据长庆天然气的气质特征和商品天然气的质量要求，不同气田的天然气净化、处理工艺也不尽相同[3-4]。靖边气田采用集中净化的工艺模式，天然气净化厂选用甲基二乙醇胺（MDEA）脱除酸性气体工艺，并针对原料气高碳硫比的气质特点，研发了复配MDEA 溶液脱硫、脱碳技术，提高了装置运行的技术经济性能。脱水采用成熟的三甘醇脱水工艺，硫磺回收引进了林德公司的Clinsulf-do 直接氧化工艺。榆林、神木、子洲-米脂和苏里格气田均采用集中处理的工艺模式，选用了丙烷制冷脱烃、脱水工艺技术，主要脱除水分和凝析油，以有效降低进入长输管道天然气的烃、水露点[5]。

截至2018 年底，长庆气田共建成5 座净化厂和12 座处理厂。靖边气田净化厂采用混合醇胺溶液（MDEA+DEA)脱硫脱碳、三甘醇脱水的主体工艺，榆林、神木、子洲-米脂和苏里格气田处理厂均采用丙烷制冷脱水脱烃的主体工艺。

2 在线分析仪应用现状

长庆气田主要在净化厂（处理厂）的产品气外输管线上应用在线分析仪，用于监测产品气的相关参数，常用的在线分析仪主要有微量水分与水露点分析仪、烃露点分析仪、硫化氢分析仪和色谱分析仪。此外，部分净化厂在硫磺回收装置酸气管线上安装了硫化氢分析仪、在尾气管线上安装了H2S/SO2比值分析仪[6]。总体应用情况如表1 所示。

以长庆气田有代表性的A 净化厂和B 处理厂为例，说明在线分析仪的具体应用情况。

A 净化厂共有各类分析仪17 套，正常运行7套。B 处理厂共有各类分析仪7 套，正常运行3套。详细情况如表2、表3 所示，两厂各类分析仪的整体故障比例如图1 所示。

表1 长庆气田在线分析仪应用情况Tab.1 Application conditions of on-line analyzers in Changqing Gas Field

表2 长庆气田A 净化厂分析仪应用情况统计Tab.2 Analyzers application statistics in A Gas Process Plant in Changqing Gas Field

表3 长庆气田B 处理厂分析仪应用情况统计Tab.3 Analyzers application statistics in B Gas Process Plant in Changqing Gas Field

图1 在线分析仪故障比例Fig.1 Failure proportion of on-line analyzers

3 存在问题分析

A 净化厂和B 处理厂各类分析仪表的故障率普遍在60%以上，运行效果并不十分理想。对两座净化（处理）厂的14 台故障分析仪器的影响因素进行调研和分析，得出故障因素统计表，如表4 所示，故障因素排列图如图2 所示。

表4 在线分析仪故障因素统计Tab.4 Statistics of failure factors of on-line analyzers

图2 在线分析仪故障因素排列Fig.2 Arrangement of failure factors of on-line analyzers

由此可知，导致分析仪运行不正常的主要原因集中在以下几个方面：

（1）取样与预处理系统不完善。大多数故障源于取样系统而非仪表本体，样品处理系统存在的诸多问题，已经成为制约在线分析仪正常运行的瓶颈[7]。常见的问题包括：①取样探头安装不规范，如取样探头未插入天然气管道中部取样，而是错误地直接在天然气管道上钻孔焊接短管取样，导致组分失真[8]；②样气减压环节安装错误，如未采用电加热减压，而是错误地使用针型阀减压，导致冷凝液体进入仪器导致故障，有的甚至未设置减压环节，直接将压力不符合要求的样品送入仪器[9]；③取样管线未设置保温和伴热。裸露钢管受环境温度影响，样气中的水分吸附在管壁上，严重影响测量结果。

存在这些问题的原因，一方面在于施工安装不规范，缺乏有效的施工监督及验收；另一方面在于目前取样和预处理系统流程未实现标准化，各供应商和系统集成商做法互不相同、难以统一，施工方拿不到供应商的图纸，工程验收也无据可查。

（2）进口设备售后和维护不到位。分析仪表大都属于进口设备，但目前国外供应商的售后维保体系不完善，备品备件供应渠道不畅，供货周期长，维护费用高，售后不及时，导致了仪器的维修延误，造成长时间停运。尤其是某些老型号分析仪表，其备品备件甚至已经不再生产，这个问题在本次调查中体现得尤为突出。

（3）现场技术能力薄弱。与常规仪表不同，天然气在线分析仪表大多结构精密、原理复杂，现场操作人员缺乏系统培训，难以对一般故障做出判断和处理。又缺乏相应的操作规程和规章制度，技术人员培训慢、培训难，一旦发生人员岗位变动更是无人可替。

（4）重视程度不足，缺少相关规程章程。目前长庆气田在线分析仪主要设置在净化厂（处理厂）产品气外输环节，在现阶段，在线分析仪仍主要作为人工分析的补充和参考[10]。部分操作人员仍存在传统的“在线分析数据没有人工化验准确”的观念。加上仪表本身应用情况不理想，部分操作人员失去了对在线分析仪的信心，依赖程度不高、重视程度不足。

4 问题解决对策

（1）完善取样和预处理系统的设计和施工。对常用的几种型号分析仪取样和预处理环节的图纸进行标准化和规范化，严格按图纸施工并验收。未实现处理流程标准化的分析仪，供应商应在施工图设计阶段及时介入，提高设计图纸深度。业主、设计院和产品供应商均应转变过去“重仪表，轻配套”的传统观念，将样品处理环节列为在线分析仪表应用的重中之重。

（2）优化选型设计。考虑到现场自然条件恶劣、维护力量有限，应尽可能倾向于选择稳定耐用、维护工作量小的分析仪，优先考虑国产设备。在选择进口产品时，对售后服务和备件供应周期应提出明确要求。

（3）明确岗位职责。目前气田现场面临较大的用工压力，在没有条件设立专职岗位的情况下，应有兼职分析仪表岗，规定专人负责并加强操作使用培训，使之具备基本的故障排查能力。还需建立完整的设备台账和操作规程，保证在人员更替的情况下不影响使用。

（4）转变观念，强化管理。树立“应用在线分析仪是实现气田减员增效有效手段”的观念，将在线分析仪的应用情况纳入考核管理范围。

5 结束语

现阶段，在线分析仪为长庆气田保障产品质量和维持安全环保生产提供了必要的数据。随着长庆气田的不断发展，气田信息化、数字化相关新技术的不断涌现，提高气田智能化水平、减少现场操作用工数是大势所趋。使用在线分析仪的实时连续分析取代人工取样化验，是降低劳动强度、盘活人力资源的有效手段。此外，随着长庆气田一大批新项目的设计和投运，如上古天然气处理总厂、橇装处理站等，对在线分析仪的应用水平也提出了更高的要求。因此，分析梳理在线分析仪目前应用存在的问题，制订对策及时解决问题，切实发挥分析仪的作用，具有重要的意义。