长庆气田天然气水合物防治浅议_图文

1、第 24卷第 5期 2006年 10月天 然 气 与 石 油 N atural G as And OilV ol. 24,N o. 5Oct. 2006 收稿日期 :2005210212 作者简介 :陈小锋 (19782 , 男 , 重庆市人 , 助理工程师 , 学士 , 主要从事天然气设计管理工作 。 电话 :(029 86591141。长庆气田天然气水合物防治浅议陈小锋 , 崔 斌 , 王瑛罡(长庆油田公司 , 陕西 西安 710021摘 要 :根据长庆气田地面建设特点 , 及甲醇回收再生的配套工艺技术 。 、 治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 ;

2、文章编号 :100625539(20060 概述长庆气田位于我国第二大沉积盆地 鄂尔多斯盆地 , 面积约 37×104km 2整体上属于埋藏深 、 低 渗透 、 低丰度 、 中低产 、 大面积复合连片整装气田 。 地面自然条件恶劣 , 冬季环境温度低 ; 井数多 , 压力 高 ; 气田所在区域属人烟稀少的边穷地区 , 可依托的 供电 、 供水 、 道路等基础建设薄弱 。 目前国内外类似 长庆气田这样大面积的低渗 、 中低产气田还没有成 功开发的范例 , 没有比较成熟的工艺技术和开发建 设模式可以借鉴 。1 长庆气田天然气水合物形成的基本 参数及防治工艺优选 根据长庆气田天然气组份 ,

3、 采用节点分析软件 分析 , 计算压力在 620MPa 时其水合物形成温度 为 14. 522. 3 , 一般开井初期井口压力在 20MPa 以上 , 采气管线按 25MPa 压力设计 ; 根据下游用户交接点的压力情况 , 反算得出集气支 、 干线设计压力为 6. 4MPa 。 井口的天然气流动温度一般只有 1518 。根据以上条件和生产情况来看 , 大多数气井井 筒 300m 以上都具备形成水合物的条件 , 在井口和 采气管线中很容易生成天然气水合物 。 为防治水合 物的生成需要在井口注醇或加热 , 井口注醇 、 加热方 法很多 , 如滴注 、 电动计量泵注醇和气动注醇泵注 醇 、 井口加热

4、炉等 。这些方法都要在井口设置一套 注醇装置或一台加热炉 , 井口仍然没有得到最有效 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 。2 形成了一套集中注醇和甲醇回收再生的配套工艺 井口高压天然气通过采 、 集气管线输送至集气 站经加热节流 、 三甘醇脱水后到净化厂净化达国家 二类气质标准外输 , 其工艺集输流程示意见图 1。图 1 天然气集输工艺示意流程图 长庆气田目前普遍采用多井高压集中注醇工艺来防治采气管线内形成天然气水合物 , 即是在集气 站设高压注醇泵通过与采气管线同沟敷设的注醇管 线向井口和高压采气管线注入甲醇 , 在井口没有注 醇设备需要管理和维护 , 实

5、现了井口无人值守 ; 在集气站内采用三甘醇 (TEG 脱水来防治在内部集输管 网内形成天然气水合物 , 且防治游离水影响管道输 量和腐蚀钢质管道 ; 为了防治节流降压时形成天然 气水合物采用加热炉加热使天然气温度在水合物形 成温度之上 ; 在净化厂脱水是为了使外输天然气达 到国家二类气质标准 。天然气开采过程中由于注醇量大 , 污水中甲醇必须考虑回收 、 循环使用 , 达到注入 、 回收 、 再注入的 良性循环 , 以降低天然气生产成本 。甲醇属毒性物 质 , 因此 , 从环境保护的角度出发气田甲醇污水也必 须进行无害化处置 。 我们在净化厂附近配套建设了 甲醇集中回收装置 , 将各集气站收集

6、的含醇污水用 汽车拉运到净化厂集中回收甲醇 。 甲醇回收工艺流 程详见图 2。图 2 甲醇回收工艺流程图 含甲醇污水由罐车从气田各集气站拉运来 , 卸 入内浮顶储灌 , 作为甲醇回收料液 。料液由泵加压 过滤后进预加热换热器 、 通过塔底出水预加热到约 65 进入进料加热换热器 , 经蒸气加热至泡点约 87 由中部进塔 。 塔内液相自上而下流动与从下向上移动的二次蒸气逆流接触 , 完成传热传质过程 。 流入塔底的水 105110 靠液位差进入釜式重沸 器 , 经蒸气加热部分汽化返回塔底 , 部分作为塔底产 品用泵抽出 , 与料液换热至约 40 进入钢制拱顶 罐 , 而后回注地层 。塔顶甲醇蒸气

7、 65. 8 经冷凝器 全冷凝至饱和液 65. 8 进入回流储罐 , 而后用泵抽 出 , 部分回流塔顶 , 部分作为产品经冷却换热至小于 40 进入卧式储罐 , 产品再用罐车拉运至集气站回用 。气田甲醇回收处理工艺 , 利用了污水中含有的 铁离子作为水质处理混凝剂的技术 , 开发了适应进 料含醇量大幅度变化的 “单塔精馏” 自动控制技术 , 创建了现场甲醇快速测定方法 。 处理后的甲醇回收 率大于 99%, 回收的甲醇纯度大于 95%, 污水中甲醇含量小于 0. 02%(w , 降低了气田生产成本 。3 水合物防治工艺的完善针对 “ 三低” 气田气质组分和地面建没的特点 , 长庆气田形成以 “

8、三多 、 三简 、 两小 、 四集中” 为主体 工艺技术的靖边模式和独具榆林气田特色的 “节流 制冷 、 低温分离 、 高效聚结 、 精细控制” 主体低温工艺 技术 。 但长庆气田在防治天然气水合物方面所占投 资比例不小 。 与采气管线同沟敷设的注醇管线费用 仍很高 。 甲醇的注入量仍很大 , 在生产成本中仍占 有很高的份额 。仅采气一厂 2003年注入甲醇用于 预防水合物的费用约为 115×107元 。4 研究方向摸索气井的生产动态 、 寻求合理的注醇解堵技 术 、 合理优化注醇量和从天然气水合物形成机理入 手 , 寻找高效的水合物防治技术已成为目前长庆气11第 24卷第 5期陈小

9、锋 , 等 :长庆气田天然气水合物防治浅议 田普遍关注的问题 。4. 1 单井注醇动态监测技术单井甲醇注入量预测 , 是根据理论注入量结合 往年甲醇用量确定的 , 在气温变化 、 气井间歇出水等 不确定因素影响下 , 只能作为单井注醇的参照 。由 于长庆气田单井井数较多 , 气井在实际生产中所需 甲醇的经济合理注入量 , 需要基层单位的技术人员 、 站上操作人员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 ,励技术人员 、 ,4. 2 1, 还可以将甲醇和 其它物质混合使用 , 以降低甲醇消耗并增加其它作 用 。 据报道含

10、甲醇 19. 5%49. 5%(w 、 表面活性 剂 0101%015%(w , 矿化地层水 5018%(w 的抑 制剂可用于天然气输送时防治水合物生成 。 此法能 提高处理效果 , 并能降低甲醇的消耗 ,Behar (1994 也 认为质量分数为 1%的表面活性剂其作用相当于质 量 25%的甲醇 , 目前 , 这类复合抑制剂已被广泛应 用于油气田和其它方面 。此外 , 还可以甲醇为基础 加入高级脂肪醇 、 醛 、 酮 、 醚及烃液 、 氯化钙水溶液等 物质 。413 膜法脱水技术 2原料天然气脱水是防治集输过程中形成水合物 最有效的措施 。 长庆气田普遍采用在集气站进行撬 装三甘醇脱水装置脱

11、水 , 但装置投资和操作成本相 当高 。 膜分离法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 、 容易撬装 、 操作方便而显 示出巨大的发展潜力 , 为进一步降低气田开发生产 成本 , 随着气体膜分离技术的发展 , 在集气站开展膜 分离脱水技术的试验论证 , 从而取代脱水撬 。414 动力学抑制技术 341990年后 , 国外开发了多种动力学型抑制剂 , 如 N 2乙烯基吡咯烷酮的聚合物 (NVP 及它的丁基衍 生物 。 此类聚合物抑制的作用机理与热力学抑制剂 完全不同 , 它们是在水合物形成晶核和生长的初期 吸附在其表面 , 从而延缓了水合物晶体达到临界尺 寸的生长速度

12、 。 由于动力学抑制剂在整个水相或水 界面上会相互作用 , 故其活性似乎与含水量无关 , 这 对于随着油气田开采而含水量通常也增加的情况是 有利的 。 因此 , 如果油气田在后期开采时其它条件 不变 , 如温度 、 压力 、 采出水组成等 , 人们只根据含水 量来增加动力学抑制剂的用量 , 就可以保持同样的 抑制效果 。 , 但是用量一 般不超过 3%, 。然而从、 注入 , 不 。因此 , 在开停工阶段或 出现堵塞事故时 , 仍需以注甲醇或降压等措施来解 堵与防堵 , 故备用的注热力学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 现场进行了试验和应用 。 德士古公司等

13、在美国陆上 油气田采用 PVP 。 英国石油公司在北海南部的西索 勒气田采用了另一种活性较高的动力学抑制剂 。 阿 科公司在海上气田试验了 G affix VC713的抑制性 能 。 国内尚无在工业上应用的实例 , 但这是一个值 得注意的发展方向 。5 结论a. 长庆气田采用的多井高压注醇工艺使得采气 井场大大简化 , 实现了高压集气和二级布站 。 b. 长庆气田含甲醇污水处理工艺及技术实现 了保护环境的目的 , 节约了天然气开采成本 , 每年约 回收 2×104t 大于 95%(w 的甲醇 。c. 在气田的生产过程中 , 依靠技术人员和操作 人员摸索气井的生产动态 、 寻求合理的注

14、醇解堵技 术 、 合理优化注醇量是节约天然气生产成本的关键 。 d. 采用膜分离脱水 、 动力学抑制剂和复合制剂 法是防治天然气水合物的发展方向 。参考文献 :1 陈慧芳 . 天然气水合物抑制剂 J.石油与天然气化工 , 1993, 22(3 :1802181.2 王兴龙 , 郑 欣 . 长庆气田膜法脱水工艺技术探讨 J.天然气工业 ,1998,18(5 :77279.3 吴德娟 , 胡玉峰 , 杨继涛 . 天然气水合物新型抑制剂的 研究进展 J.天然气工业 ,2000,20(6 :95296.4 陈赓良 . 天然气采输过程中水合物的形成与防止 J.天然气工业 ,2004,24(8 :8929

15、0.21 天 然 气 与 石 油 2006年 S E L ECTED ABS TRACTS NATURA L G AS AND OI L (BI MONTH LY Vol. 24No. 5 Oct. 2006OI L &GAS TRANSPORTATION AN D STORAGEDiscussions on Directional Drilling Crossing Design in H angzhou 2Ningbo G as Pipeline ProjectZ eng Qiang ,T an M ingxing ,G u Botong (China Petroleum Engi

16、neering C o. ,Ltd. S outhwest C om pany ,Chengdu ,S ichuan ,China H ong R onglin (PetroChina S outhwest Oil and G as Field Branch ,Chengdu ,S ichuan ,610017,China NG O , 2006,24(:23ABSTRACT :The natural gas pipeline from Hangzhou to Ningbo is a trunk line of ork ,which passes many rivers ,water ditc

17、hes and ponds. Water area crossing characteristics and are in direction 2 al drilling crossing design and discussed is water area crossing in future natural ork province KE Y WOR DS :Hangzhou 2Ningbo gas pipeline project ; Crossing ;Application of Composite Material in G as airY ang H og ,Zheng Jie

18、,Mao Hua H (Oil and G as Field Brach G as T ransportation Management Department , Chengdu ,S ichuan ,2006(5:426ABSTRACT :,pipeline transportation has become the m ost popular m ode for gas transportation. H owever ,many old pipelines have for a long time ,their service life will terminate in near fu

19、ture. I t is urgent to inspect ,maintain and repair the pipelines. T raditional methods of corroded pipeline repair are expensive ,with high risk. Therefore ,it is very im portant to repair corroded pipelines by using new com posite materials.KE Y WOR DS :G as pipeline ; Repair ; Uninterrupted ; C o

20、m posite materialApplication of H ydrate T echnology in G as Storage and T ransportationLiu Y i ,Li Changjun (S outhwest Oil C ollege ,Chengdu ,S ichuan ,610500,China NG O , 2006,24(5 :729ABSTRACT :There is a long time since natural gas hydrate (NG H was discovered. H owever ,researches are focused

21、on how to prevent and restrain hydrate from forming. Hydrate has its special clathrate structure. Application of hydrate to gas storage and transportation has advan 2 tages ,such as safety ,reliability and less cost. Described are general situation ,characteristics and application area of natural ga

22、s hydrate storage and transportation technology and this technology is com pared with other storage and transportation technologies not by pipeline.KE Y WOR DS :Natural gas ; Hydrate ; G as storage ; G as transportation ; T echnology ; Development trendPrevention of N atural G as H ydrate in Ch angq

23、ing G as FieldChen X iaofeng ,Cui Bin ,Wang Y inggang (Changqing G as Field C o. ,X i an ,Shaanxi ,710021,China NG O , 2006,24(5 :10212 ABSTRACT :According to characteristics of Changqing G as Field ground sur face construction ,described are methods used to prevent natural gas hydrate from forming

24、and relative processes and techniques for methanol recovery and regeneration in Changqing G as Field. Methods such as dehydration by membrane separation ,dynamic depressant and com posite depressant are used to prevent natural gas hydrate from forming , which can reduce costs.KE Y WOR DS :Natural gas hydrate ; Methanol ; Membrane separation ; DepressantNumerical Modeling of E ccentric Annular F low of Bingh am 2fluidHe Chengcai (S outhwest Oil C ollege ,Chengdu ,S ichuan ,610500,China NG O , 2006,24(5 :13215ABSTRACT :C om putation of eccentric annular f