油田天然气水合物的形成及预防

石油化工腐蚀与防护专论Corrosion& Protection in Petrochemical Industry2006,23(2)油田天然气水合物的形成及预防陈小铎崔斌(中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司,陕西西安710021)摘要:根据中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司长庆气田地面建设特点,介绍了该气田预防天然气水合物生成的方法及甲醇回收再生工艺技术。指出采用膜分离脱水、动力学抑制剂和混合型抑制剂法是预防天然气水合物的发展方向。关键词:天然气水合物甲醇膜分离抑制剂中图分类号:TF64文献标识码:B文章编号:1007-05X(2006)02-0023-03中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公MPa。井口的天然气流动温度一般只有15-18℃。司长庆气田(以下简称长庆气田)位于鄂尔多斯盆根据上述条件和生产情况,大多数气井井筒地,属于埋藏深、低渗透、大面积复合连片整装气300m以上都具备形成水合物的条件,在井口和采田。气田地面自然条件恶劣,冬季环境温度低,井气管线中很容易生成天然气水合物。为预防水合数多,压力高。气田所在区域属人烟稀少的边穷地物的生成需要在井口注醇或加热。井口注醇和加区,可依托的供电、供水、道路等基础建设薄弱。目热的方法很多,如滴注、电动计量泵注醇、气动注醇前国内外类似长庆气田这样大面积的低渗、中低产泵注醇和井口加热炉等。这些方法都要在井口设气田还没有成功开发的范例,没有成熟的工艺技术置一套注醇装置或一台加热炉,井口仍然没有得到和开发建设模式可以借鉴。最有效的简化。长庆气田采用的多井高压注醇工艺实现了高压集气和二级布站1天然气水合物形成的基本参数根据长庆气田天然气组分,采用节点软件分析,2集中注醇和甲醇回收再生配套工艺计算压力在6~20MPa时水合物形成温度为145~井口高压天然气通过采、集气管线输送至集气22.3℃,一般开井初期井口压力在20MPa以上,采站经加热节流、三甘醇(简称TEG)脱水后到净化厂气管线按25MPa压力设计。根据下游用户交接点净化,达到国家二类气质量标准后外输,工艺集输的压力情况,反算得出集气支、干线设计压力为64流程见图1注醇管线气干线净化厂外输管线集气站井口来气采、集气曾加热节流、TEG脱水TEG脱水、甲醇回收图1天然气集输流程长庆气田目前普遍采用多井高压集中注醇工天然气开采过程中由于注醇量大,污水中甲醇艺以预防采气管线内形成天然气水合物,即在集气必须回收并循环使用,达到注入、回收、再注入的良站设高压注醇泵通过与采气管线同沟敷设的注醇性循环,以降低天然气生产成本。因甲醇有毒,甲管线向井口和高压采气管线注入甲醇,实现了井口醇污水必须进行无害化处理。为此在净化厂附近无人值守;在集气站内采用TEG脱水以预防在内建设了甲醇集中回收装置将各集气站收集的含醇部集输管网内形成天然气水合物,同时预防游离水影响管道输量和腐蚀钢质管道;釆用加热炉加热使收稿日期:2005-07-08;修稿日期:2005-12-20天然气温度在水合物形成温度之上,以预防节流降作者简介陈小锋(198-),男,202年毕业于西南石油学压时形成天然气水合物;在净化厂脱水是为了使外院油气储运专业,现任中国石油天然气股份有限公司长庆输天然气达到国家二类气质量标准。油田分公司油气田规划所助理工程师。24石油化工腐蚀与防护第23卷污水用汽车运到净化厂集中回收甲醇。甲醇回收4研究方向工艺流程见图2从摸索气井的生产动态、寻求合理的注醇解堵技术、合理优化注醇量和天然气水合物形成机理入手,寻找高效的水合物预防技术已成为目前长庆气田普遍关注的问题。(1)建议各作业区结合本区各气井的实际状况,根据以往数据建立起所有气井的单井甲醇注入量动态曲线,制定甲醇使用情况的管理办法,用制度促使和激励集气站员工摸索单井甲醇合理注1-原料储罐:2-换热器;3-甲醇回收塔;4-产品储罐入量。(2)由于单井甲醇注入量是根据理论注入量结图2甲醇回收工艺流程合往年甲醇用量确定的,在气温变化、气井间歇出含甲醇污水用罐车从气田各集气站运来,卸入水等不确定因素影响下,只能作为单井注醇的参内浮顶储灌,作为甲醇回收料液。料液由泵加压过照。由于长庆气田单井井数较多,气井在实际生产滤后进预加热换热器,通过塔底出水预加热到约中所需甲醇的经济合理注入量,需要基层单位的技65℃进入进料加热换热器,经蒸汽加热至沸点(约术人员、站上操作人员共同摸索,使甲醇注入量日87℃)由中部进塔。塔内液相自上而下流动与从趋合理。下向上流动的二次蒸汽逆流接触,完成传热传质过(3)除用甲醇作水合物抑制剂外,还可以将甲程。流人塔底的水(105-110℃)靠液位差进人釜醇和其他物质混合使用,以降低甲醇消耗并增加其式重沸器,经蒸汽加热部分汽化返回塔底,部分作它作用。建议下一步开展这方面的试验,为气田的为塔底产品用泵抽出,与料液换热至约40℃进入消耗式开采提前作准备。据报道含甲醇质量分数钢制拱顶罐,而后回注地层。塔顶甲醇蒸气(658为19.5%~49.5%,表面活性剂001%~0.5%及℃)经冷凝器全冷凝至饱和液(658℃)进入回流矿化地层水50.8%的抑制剂可用于天然气输送储罐,而后用泵抽出,部分回流塔顶,部分作为产品时预防水合物生成。该方法能提高处理效果,并能经冷却换热至40℃进入卧式储罐,产品再用罐车降低甲醇的消耗。 Behar(1994)也认为质量分数为运至集气站回用。1%的表面活性剂其作用相当于25%的甲醇。目长庆气田甲醇回收处理工艺,利用污水中含有前这类混合型抑制剂已被广泛应用于油气田和其的铁离子作为水质处理混凝剂,开发了适应进料含它方面。此外,还可以甲醇为基础加入高级脂肪醇量大幅变化的“单塔精馏”自动控制技术,制定了醇、醛、酮、醚及烃液、氯化钙水溶液等物质,现场甲醇快速测定方法。处理后的甲醇回收率大(4)原料天然气脱水是预防集输过程中形成水于99%,回收的甲醇纯度大于95%,污水中甲醇合物最有效的措施。长庆气田普遍采用在集气站含量小于0.02%(a),从而降低了长庆气田生产进行撬装TEG脱水装置脱水,但该装置投资和操成本。作成本相当高。膜分离法2是新近推出的新型的天然气脱水技术,因其设备简单、投资低、容易撬3水合物预防工艺的完善装、操作方便而显示出巨大的发展潜力。为进一步针对“三低”气田气质组分和地面建设的特点,降低气田开发生产成本,随着气体膜分离技术的发长庆气田虽然形成了以“三多、三简、两小四集中”展,建议在集气站开展膜分离脱水技术的试验论为主体的靖边模式工艺技术及独具榆林气田特色证,从而取代脱水撬。的“节流制冷、低温分离、高效聚结、精细控制”主体(5)199年后,国外开发了多种动力学型抑制低温工艺技术,但在预防天然气水合物方面所占投剂3,如N-乙烯基吡咯烷酮的聚合物(NVP)及它资比例仍然很高:与采气管线同沟敷设的注醇管线的丁基衍生物。这类聚合物抑制的作用机理与热费用仍然很高;甲醇的注入量仍很大,占生产成本力学抑制剂完全不同,它们是在水合物形成晶核和的很大份额(仅采气一厂2003年注入甲醇用于预生长的初期吸附在其表面,从而延缓了水合物晶体防水合物的费用约为1500万元),需要进一步对水达到临界尺寸的生长速度。由于动力学抑制剂在各物预防工艺进行完善,以降低生产成本。整个水相或水界面上会相互作用,故其活性似乎与第2期陈小锋等油田天然气水合物的形成及预防水含量无关。这对于随着油气田开采而水含量通5结论常也增加的情况是有利的。因此,如果油气田在后(1)长庆气田采用的多井高压注醇工艺使得采期开采时其它条件不变(如温度、压力和采出水组气井场大大简化,实现了高压集气和二级布站成等),只根据水含量来增加动力学抑制剂的用量(2)长庆气田含甲醇污水处理工艺及技术实现就可以保持同样的抑制效果。这类抑制剂的价格了保护环境的目的,降低了天然气开采成本,每年虽较贵,但是用量一般不超过3%,且药剂对环境约回收2×10′t大于95%(a)的甲醇的影响较小。从作用机理可以看出,动力学抑制剂(3)在气田的生产过程中,依靠技术人员和操仅在气井与集输系统正常运行时有效,若因注入系作人员摸索气井的生产动态、寻求合理的注醇解堵统出现故障注入剂量不足或不定期关闭气井等造技术、合理优化注醇量是降低天然气生产成本的成水合物堵塞时,不能用动力学抑制剂来消除。因关键。此,在开停工阶段或出现堵塞事故时,仍需以注甲(4)采用膜分离脱水、动力学抑制剂和混合型醇或降压等措施来解堵与防堵,故备用的注热力学抑制剂法是预防天然气水合物的发展方向。抑制剂设施也要建立目前,动力学抑制剂已在美国和英国的油气田参考文献现场进行了试验和应用。德士古公司等在美国陆上油气田采用PVP,英国石油公司在北海南部的西1吴德娟天然气水合物新型抑制剂的研究进展[J,天然气工业,索勒气田采用了另一种活性较高的动力学抑制剂,2000,20(6)阿科公司在海上气田试验了 Garri vC713的抑制2王兴龙长庆气田膜法脱水工艺技术探讨[1].天然气工业,1998,18(5):77-79性能。国内尚无在工业上应用的实例但这是一个3陈擦良,天然气采输过程中水合物的形成与防治[,天然气工值得注意的发展方向。业,2004,24(8):89-90Hydrate Formation of Natural Gas from Qil Field and PreventionChen xiaofeng, Cui BinChangging Oil Field Company/CNPC (Xi an, Shaanxi 710021)Abstract: The formation of natural gas hydrate and methanol recovery process in Changqing Gas Field are described. The application ofmembrane separation dehydration, dynamic inhibitor and mixed-type inhibitor is an important measure to control hydrate formationKeywords: natural gas hydrate, methanol, membrane separation, inhibitor(上接第18页)Assessment System for Steel Pipeline Cathodic ProtectionChi shanwuversity of Petroleum( Huadong ) Dongying, Shandong 257061)Abstract: The applied current cathodic protection in one of effective methods widely applied for electro-chemical corrosion protection. Agood justified assessment of the cathodic protection efficiency provides a guarantee for the effective operation of the protection system. Theassessment system for steel pipeline cathodic protection has such functions as real-time acquisition, data quantitative analysis and fuzz pro-essing as well as evaluation of corrosion protection efficiency, which can serve as the basis for operation management, scientific researeKeywords: buried pipeline, electro-chemical, cathodic protection, assessment, GSM information, potentiometer