苏里格气田集气站设备、工艺管线冬季安全运行措施初步探讨

何明浩 胡靖平 丁小虎 郑书杰 王平

【文章摘要】

本文从通过明确建设、检修、技改、制定冬季安全生产保障措施等手段，做好集气站站内设备、工艺管线防寒防冻防超压工作。

【关键词】

疏水阀；水合物；节流效应；冻堵

0 引言

苏里格气田冬季最低气温在-30℃左右，因此要确保集气站冬季生产的安全运行，必须要优先解决设备及工艺管线的冻堵。设备及工艺管线的冻堵，不但影响天然气产量，同时更是容易引发爆管、冻裂、天然气泄漏、火灾爆炸等生产事故的安全隐患。从根本上解决集气站工艺管线及设备冬季天然气生产的冻堵问题，对于气田冬季高峰供气的安全生产具有重要的现实意义。

1 设备、工艺管线冻堵对集气站冬季安全生产的影响

1.1对集气站天然气产量的影响

1.1.1工艺管线冻堵对天然气产量的影响。

1.1.2设备冻堵对天然气产量的影响。

1.2设备、工艺管线冻堵对站内设备、设施和人员安全影响

1.2.1冻堵对设备产生的危害

设备冻堵后，极易产生高压将设备胀裂，造成设备损坏；在压力容器进出口形成压差，处置不当将导致压力容器基础移位、固定螺栓和连接工艺拉断进而造成天然气泄漏。

1.2.2冻堵对站点和人员的安全影响

一是发生爆炸，冻堵形成局部高压后将设备和工艺管线损坏造成天然气泄漏，天然气在浓度超过爆炸下限和爆炸上限即在空气中的体积比达到5%-15%遇到点火源立即会发生火灾爆炸；二是天然气泄漏后在有限空间内氧气不足造成人员窒息。

1.2.3水合物堵塞管线及设备的原因分析

1.2.3.1天然气水合物的形成条件

天然气水合物的形成必须具备以下条件：

具有能够形成水合物的气体分子，如小分子烃类物质和H2S、CO2等酸性组份；

有液态水存在，天然气的温度必须低于天然气的水露点；

低温，系统温度低于水合物生成的相平衡温度；

高压，系统压力高于水合物生成的相平衡压力；

其它辅助条件，如气体流速和流向的突变产生的扰动，压力的波动和晶种的存在。

1.2.3.2天然气水合物堵塞原因分析

①冬季持续低温，为水合物生成创造了条件

在湿天然气输送过程中，温度是决定形成水合物的关键因素。苏里格气田冬季环境温度最低时在-30℃，冻土层厚度在1.6米左右，导致天然气输送温度低于输送压力条件下的水合物形成温度，加剧水合物形成。大气温度降低导致站内分离器头、弯头、三通及埋地管线冻堵严重程度高于集输管线。主要是由于站内设备裸露保温不全，且易堵位置均为节流效应较强部位。

②天然气中杂质含量较高提高了水合物形成的温度。

天然气中轻烃、地层带上来的细小砂粒等杂质均会提高水合物形成的温度。

消泡不彻底，导致液滴随泡沫进入管线形成水合物。

2 集气站内设备、工艺管线冬季安全运行措施的探讨

2.1在设计上改进

2.1.1工艺流程设计改进

一是在重要设备进出口加设旁通管线，一旦冻堵，天然气可以走旁通，可在不影响生产情况下进行设备解堵；二是减少集输管道、场站设备工艺管线弯头、U型管和变径，降低节流效应；三是加大集输、工艺管线埋地深度。

2.1.2在阀组至分离器进口、分离器疏水阀处工艺管线、压缩机的进口工艺管线等易冻堵部位设计保温伴热；同时适当增加站点固定甲醇加注装置数量。

2.2进行油维改造

2.2.1在夏季检修时对冬季运行发现的冻堵段进行工艺改造，增大管径，变更流程降低节流；

2.2.2对带水量较大的气井在合适的部位设置排污和放空接头；对管线埋深不够的地段加埋或改线。

2.2.3对带水量较大的气井单独敷设一条集输管线进站，以影响其它气井产气。

2.3制定切实可行的冬季安全生产措施

2.3.1 对集输管线和场站设备实施伴热保温，尽量降低外界环境温度对输气的影响。

2.3.1.1对站内流程走向复杂，易发生冻堵埋地管线或节流效应明显部位实施伴热保温，对埋深不够集输管线进行整改。

2.3.1.2随着地层压力下降，泡排井越来越多，建议实施泡排工艺改造时，将消泡剂加注装置向井口方向前移，增加消泡时间。

2.3.2加强冬季安全运行，制定甲醇加注方案

2.3.2.1优选甲醇加注位置。缩短加注点至易冻堵点距离是防冻解堵的关键。

2.3.2.2优选加注量及加注时间。根据生产区域集输管线水合物形成温度确定加注周期及加注时间。

2.3.2.3优选加注方式和工艺。加注工艺应采用泵注并带雾化装置，以便甲醇与天然气流的充分接触；在注醇泵的选择上采用小排量连续加注。

2.3.3 在冬季来临之前进行一次通球清管。

3 结论与意见

3.1设计单位在进行站点设计时，要根据进站生产气井所含凝析液及水量多少选择足够的储液罐数量和容积，确保站点流程工艺管线气田产出液及时排放，从而避免冻堵流程及溢罐的风险。

3.2在项目施工时，加大对集输管线和工艺管线的埋深监督，要确保管线埋深合格；在巡井时对于因雨水、风蚀造成的管線埋深不够或外露的集输管线要及时进行整改。

3.3生产单位在冬季来临之前进行设备和管线伴热保温工作，提前预防冻堵。

3.4生产单位要制订周密产出液排放拉运方案，尤其是无人值守站更要加强产出液液位监控。

3.5生产单位技术人员要精确掌握各站点、气井的生产参数，并根据不同站点不同特点制定相应的防冻堵措施。

3.6数字化监控室要对产出液液位和天然气进出压力进行严密监控，发现异常及时处置，有效预防冻堵。

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