雅克拉集气处理站洗涤罐的白色黏稠物分析及应对措施

杨 刚,时 腾,吴子健

(中国石油化工股份有限公司西北油田分公司,新疆 库车 842017)

雅克拉集气处理站位于新疆库车县境内的塔克拉玛干沙漠北缘,于2005年11月建成投运【1】。该站设计天然气处理量260 万m3/d、凝析油17万t/a,是集油气计量、天然气脱水和脱汞、制冷回收轻烃、凝析油稳定、西气东输为一体的大型综合型处理装置。随着气田开采,高压井逐渐转为中压井、低压井,大涝坝凝析气田混输来料进雅站处理,为此,雅站新扩建了低压、中压流程。目前雅站有高、中、低三套流程满足不同压力井进站生产需要。低压流程有低压三相分离器1台、低压计量分离器2台、低压气压缩机3台;中压流程有中压三相分离器1台、中压气压缩机2台(由西气东输4号、5号机改造而成)。低压、中压气经低压气压缩机和中压气压缩机增压后与高压分离气进站内高压气处理装置进行脱水【2-4】、脱汞【5-11】、脱烃处理,三相分离器液相去二级闪蒸分离器,水去污水站,机组排污去开式排放罐。低压气压缩机和中压气压缩机统称为原料气压缩机。

1 黏稠物出现位置及危害

雅站装置黏稠物发现的位置主要有:低压气和中压气压缩机出口洗涤罐及液位计;旋流分离器液相气动调节阀阀前,具体见图1～图3。原料气压缩机进口洗涤罐未排出白色黏稠物。2021年原料气压缩机先后因出口洗涤罐高液位停机,检查发现,是由于白色粘稠物堵塞洗涤罐液位计和排污阀导致的停机后,中压气、低压气被迫放空,轻烃产量减少,影响了雅站中、低压装置的稳定运行,使经济效益受损严重;此外,旋流分离器内黏稠物若被天然气带到分子筛干燥塔,会堵塞干燥塔分子筛吸附通道,造成分子筛粉化结块,降低分子筛吸附效果【12-14】。2020年9月雅站检修时新更换了分子筛干燥塔填料,从目前干燥塔干燥脱水运行情况判断,分子筛干燥塔内分子筛状况良好,尚未出现大面积的粉化结块问题,更详细情况需待检修更换分子筛填料时才能清楚看到。通过咨询了解其他相似油田企业运行情况得知,其他企业装置均未出现过与雅站同类或类似的白色黏稠物。

图1 低压气压缩机出口洗涤罐

图2 旋流分离器液相气动调节阀阀前

2 原因分析

2.1 原料气压缩机运行情况

近期雅克拉气田和雅东区块中、低压井增多同时,大涝坝油气水混输至雅站。目前10口低压生产井(简称低压井)进低压三相分离器,分离气依靠2台低压气压缩机增压。低压气压缩机2用1备,单台机设计处理量10万m3/d,该机为对称平衡二级压缩往复活塞式机组,进气压力1.82 MPa,进气温度30 ℃;出口洗涤罐压力5.9 MPa,排气温度45 ℃。4口中压生产井(简称中压井)和大涝坝混输来料进中压三相分离器,分离气依靠中压气压缩机增压。中压气压缩机2用1备,单台机设计处理量60万m3/d,该机为对称平衡一级压缩往复活塞式机组,气量不足时通过站内再生气进行补气,保障机组运行,进气压力2.35 MPa,进气温度30 ℃;出口洗涤罐压力6.2 MPa,排气温度60℃。2021年1月1日～5月25日统计发现:2 号低压气压缩机累计因高液位停机3次,1号低压气压缩机累计因高液位停机2次;4号东输气压缩机累计因高液位停机3次,5号东输气压缩机停机1次(在出口洗涤罐内发现大量白色黏稠物)。低压气压缩机和中压气压缩机洗涤罐因高液位停机次数统计,见表1。低压气压缩机和中压气压缩机出口压力基本一致,增压后的气都是进入旋流分离器进行分离处理。2021年3月24日,2号旋流分离器液相气动阀堵塞,检查发现少量的白色黏稠物(约5 L)。根据表1分析发现,停机排出黏稠物量的多少与压缩机处理量有关,处理气量越大,末级出口洗涤罐排出的黏稠物量就越多。

表1 低压气压缩机和中压气压缩机因高液位停机次数统计

2.2 白色黏稠物溶解实验

在化验室内对低压气压缩机和中压气压缩机出口洗涤罐排污阀取出的白色黏稠物进行观察,见图4。取一定体积的白色黏稠物放入量筒中,通过称重法计算得到其密度为0.93 g/cm3。

图4 白色黏稠物

2.2.1 溶剂油溶解实验

在白色黏稠物中加入溶剂油,观察发现,白色黏稠物能溶于溶剂油,见图5。

图5 白色黏稠物溶解于溶剂油

2.2.2 乙醇溶解实验

在白色黏稠物中加入乙醇并震荡混合,震荡前和震荡后的状态对比见图6和图7。

图6 震荡前

图7 震荡后

通过乙醇溶解实验发现,白色黏稠物不溶解于乙醇,震荡后形成细小颗粒,并迅速沉降于乙醇溶液底部,使乙醇变浊。这一现象说明,白色黏稠物密度比乙醇大。

2.2.3 水溶解实验

在白色黏稠物中加入水并震荡混合,震荡前和震荡后的状态对比见图8和图9。

图8 加水震荡前

图9 加水震荡后

通过水溶解实验发现,白色黏稠物不溶解于水,震荡后浮于水面并附着在试管壁上,说明其密度比水小,且遇水不溶解。

由溶解实验可知,白色黏稠物不溶解于水和乙醇,但能溶解于溶剂油和润滑油,根据相似相溶原理初步判定:原料气压缩机出口洗涤罐及液位计的白色黏稠物是由原料气中含有的长链高分子物质或是天然气中的蜡质【15-17】、重烃经原料气压缩机压缩、升温后产生的;旋流分离器液相气动阀处白色黏稠物是由增压后的低压、中压气携带至旋流分离器的。西气东输4号、5号压缩机增压雅站脱水、脱烃的干气时,未发现白色黏稠物,而增压未脱水和未脱烃的原料中压气时则出现了白色黏稠物。另外,稳定气压缩机主要用于给凝析油闪蒸出来的低压气和不凝气增压,目前并未在稳定气压缩机出口洗涤罐中发现白色黏稠物,由此可以进一步确定,低压气、中压气压缩机出口洗涤罐白色黏稠物来自湿天然气,而非来自凝析油【18-20】。

2.3 操作方式

原料气压缩机出口洗涤罐为自动排污,由洗涤罐液位控制,白色黏稠物在洗涤罐内积聚并附着在液位计玻璃板上,则会影响液位的准确测量和洗涤罐排液。白、夜班岗位人员定期手动对原料气压缩机出口洗涤罐进行排液,排液时观察排液情况,听到排液管内有气流声则确认排液完毕;定期进行低压气压缩机和中压气压缩机切机运行,对停用的备用机出口洗涤罐进行处理,用消防水冲洗洗涤罐和液位计,冲洗后的废液予以集中回收。

3 应对措施

结合现状,为减少或避免原料气压缩机高液位停机频次,提出如下改进措施:

1)根据原料气压缩机处理气量,进一步摸索优化洗涤罐排液周期;

2)在对停用的备用机出口洗涤罐冲洗时,尝试往冲洗的消防水中加入药剂,增加冲洗效果;

3)对白色黏稠物进行取样化验,确定白色黏稠物的组分;同时取低压、中压气井气样,化验天然气全组分,为进一步分析做好有针对性的准备。

通过实施定期排液和切机清洗等措施以来,原料气压缩机出口洗涤罐高液位停机次数明显降低,目前每月最多停机1次,大大减少了原料气的放空。