氣田采出水中凝析油回收節(jié)能降耗對(duì)策及效果評(píng)價(jià)

高小鍵 姚政 馬彥財(cái) 張榮耀 李峰 張文程 薛寧 寇明耀 張衍梅

（長慶油田分公司第二采氣廠）

1 氣田采出水處理及其凝析油回收工藝

榆林天然氣處理廠氣田采出水處理系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)榆林南區(qū)和神木氣田拉運(yùn)的含醇含油采出水處理任務(wù)。主要工藝為：含醇含油采出水進(jìn)入卸車池，經(jīng)提升泵轉(zhuǎn)至調(diào)節(jié)罐，自然沉降后實(shí)現(xiàn)油水分離。分離后的凝析油進(jìn)入12 m3地埋污油罐，經(jīng)提升泵轉(zhuǎn)至中間小凝析油罐，再經(jīng)轉(zhuǎn)油泵轉(zhuǎn)至凝析油穩(wěn)定裝置后進(jìn)入產(chǎn)品凝析油罐。含醇采出水經(jīng)加藥預(yù)處理，進(jìn)入原料罐絮凝沉降，產(chǎn)生的原料水加熱后進(jìn)入常壓精餾塔處理，提純的甲醇產(chǎn)品拉運(yùn)至集氣站回收再利用，處理合格的塔底廢液回注地層。榆林處理廠采出水處理及凝析油回收工藝流程[1]見圖1。

圖1 榆林處理廠采出水處理及凝析油回收工藝流程

2 凝析油回收工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及運(yùn)行現(xiàn)狀

榆林處理廠穩(wěn)定凝析油回收工藝系統(tǒng)建成于2005 年，主要用于回收采出水中沉降分離出的凝析油和天然氣低溫分離出冷凝液中的凝析油。兩種原料混合后進(jìn)入凝析油穩(wěn)定裝置，閃蒸出的不凝氣進(jìn)入低壓放空系統(tǒng)，分離出的污水排入污水系統(tǒng)，液態(tài)穩(wěn)定凝析油經(jīng)冷卻后排入穩(wěn)定凝析油儲(chǔ)罐。該系統(tǒng)要求處理后的凝析油達(dá)到1#輕烴標(biāo)準(zhǔn)[2]，55 ℃時(shí)飽和蒸氣壓小于或等于74 kPa。目前榆林處理廠采出水中凝析油主要依靠油水密度差實(shí)現(xiàn)自然沉降分離，沉降時(shí)間長達(dá)12 h。對(duì)分離出的凝析油取樣分析發(fā)現(xiàn)，其含水率很低（0.5%），在38～55 ℃時(shí)，油品的飽和蒸氣壓為23～66 kPa[3]，均滿足1#輕烴標(biāo)準(zhǔn)，凝析油飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)見表1。因此，在實(shí)際運(yùn)行中，采出水分離出的凝析油排入12 m3地埋污油罐，經(jīng)提升泵轉(zhuǎn)至中間小凝析油罐，然后由轉(zhuǎn)油泵直接輸送至穩(wěn)定凝析油罐，并不需要進(jìn)入凝析油穩(wěn)定裝置進(jìn)行二次加工[4-5]。

表1 凝析油飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系數(shù)據(jù)

2.1 存在問題

目前榆林處理廠采出水中凝析油回收主要存在以下問題：

1）調(diào)節(jié)罐分離出的凝析油需經(jīng)12 m3地埋污油罐、中間小凝析油罐和凝析油穩(wěn)定裝置后，才進(jìn)入穩(wěn)定凝析油罐儲(chǔ)存外運(yùn)。中間儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施對(duì)凝析油的品質(zhì)無實(shí)質(zhì)性的影響，而凝析油穩(wěn)定裝置對(duì)油品的飽和蒸氣壓提升作用已不再明顯，則該收油工序中間設(shè)施已無運(yùn)行的必要性，為冗余設(shè)施。

2） 原收油工序需運(yùn)行2 臺(tái)機(jī)泵，提升泵功率為4 kW，轉(zhuǎn)油泵功率為7.5 kW。該系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)， 收油速度為2 m3/h， 凝析油回收能耗為5.75 kWh/m3。由此可知，該收油工序能耗較高，已不再適應(yīng)當(dāng)下氣田的發(fā)展需求。

3）中間12 m3地埋污油罐為臨時(shí)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，調(diào)節(jié)罐排油口高3.2 m。排油作業(yè)時(shí)，由于靜液柱壓力較高，導(dǎo)致凝析油流速較快，極易造成地埋污油罐溢罐。此外，中間提升泵為下浸式離心泵，渦輪下浸深度達(dá)1.5 m。當(dāng)介質(zhì)中含有固體雜質(zhì)時(shí)，極易造成提升泵暴死的故障，引起泵體發(fā)燙，存在很高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4） 員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。原工序收油作業(yè)時(shí)，需1 名員工現(xiàn)場(chǎng)頻繁開關(guān)中間環(huán)節(jié)控制閥門和多次啟停提升泵及轉(zhuǎn)油泵；同時(shí)，需1 名員工遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控地埋污油罐液位。原采出水中凝析油回收工藝流程見圖2。

2.2 解決思路

鑒于榆林處理廠采出水中凝析油回收工藝系統(tǒng)存在上述問題，通過對(duì)其他具有凝析油回收工藝系統(tǒng)的場(chǎng)站調(diào)研后，提出了如下優(yōu)化方案：廢棄凝析油回收中間繁冗工序，從調(diào)節(jié)罐至穩(wěn)定凝析油罐敷設(shè)1 條φ40 排油管線，設(shè)置管道增壓泵1 臺(tái)，用于提升輸送介質(zhì)靜壓，優(yōu)化后榆林處理廠采出水中凝析油回收工藝流程見圖3。為此，選擇什么類型機(jī)泵成為此次工藝優(yōu)化的關(guān)鍵之處。由于輸送介質(zhì)為凝析油，具有易燃易爆的特性[6]，初步考慮在氣動(dòng)隔膜泵和屏蔽電泵之間進(jìn)行選擇[7]。其運(yùn)行維護(hù)強(qiáng)度、安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比分析見表2。

氣動(dòng)隔膜泵較屏蔽電泵具有更高的實(shí)用性，因此，選擇QBK-40L 型氣動(dòng)隔膜泵[1]為中間增壓泵，QBK-40L 型氣動(dòng)隔膜泵參數(shù)見表3；同時(shí)，在泵的進(jìn)出口安裝電動(dòng)球閥以及氣源閥，采用電磁閥控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停泵，這樣可以進(jìn)一步降低崗位員工的勞動(dòng)強(qiáng)度[8]。

圖2 原采出水中凝析油回收工藝流程

圖3 優(yōu)化后榆林處理廠采出水中凝析油回收工藝流程

表2 屏蔽電泵與氣動(dòng)隔膜泵的運(yùn)行維護(hù)強(qiáng)度、安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性的對(duì)比分析

表3 QBK-40L 型氣動(dòng)隔膜泵參數(shù)

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及效果評(píng)價(jià)

根據(jù)上述綜合分析，對(duì)榆林處理廠采出水中凝析油回收工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化改造，選擇優(yōu)化后1 個(gè)月內(nèi)運(yùn)行情況進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)可知，優(yōu)化后收油流程單位能耗更小、收油速率更快、安全環(huán)保更高，且大幅度降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，凝析油回收工藝流程優(yōu)化前后的對(duì)比分析見表4。

由表4 可知，此次對(duì)榆林處理廠采出水中凝析油回收工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改造，不僅精簡工序、降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度和收油能耗，而且提升了采出水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，通過優(yōu)化后榆林天然氣處理廠采出水中凝析油回收系統(tǒng)運(yùn)行情況可知，原工序收油能耗為2.875 元/m3，優(yōu)化后能耗為0.75 元/m3，榆林處理廠每年凝析油回收量約為5 000 m3，那么可節(jié)約費(fèi)用為10 500 元/a[9]。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）通過對(duì)榆林天然氣處理廠調(diào)節(jié)罐自然沉降分離出的凝析油飽和蒸汽壓跟蹤分析可知，在38～55 ℃時(shí)，凝析油飽和蒸氣壓為23～66 kPa，滿足55 ℃時(shí)凝析油飽和蒸氣壓小于或等于74 kPa 的設(shè)計(jì)要求，為凝析油回收工藝流程優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)[10]。

2）通過運(yùn)行維護(hù)強(qiáng)度、安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性三方面對(duì)比分析可知，屏蔽電泵單臺(tái)造價(jià)3 萬元，年度維護(hù)費(fèi)用0.35萬元；氣動(dòng)隔膜泵單臺(tái)造價(jià)0.5萬元，年度維護(hù)費(fèi)用0.1 萬元，因此選用氣動(dòng)隔膜泵。

3）根據(jù)優(yōu)化后榆林天然氣處理廠采出水中凝析油回收系統(tǒng)可節(jié)約費(fèi)用10 500 元/a，因此此次工藝優(yōu)化不但精簡工序降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度和收油能耗，而且提升了采出水系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

表4 凝析油回收工藝流程優(yōu)化前后的對(duì)比分析