泡沫排水采氣對單法蘭液位變送器測量的影響

（二）三甘醇脫水工藝流程簡(jiǎn)介

天然氣單法蘭液位變送器按功能分為天然氣脫水系統、甘醇再生系統、儀表風(fēng)系統、燃料氣系統、供電系統。下面主要對天然氣脫水系統、甘醇再生系統作流程簡(jiǎn)述。

1. 天然氣脫水系統

原料氣（簡(jiǎn)稱(chēng)“濕氣”）通過(guò)入口過(guò)濾分離器，除去液態(tài)、固態(tài)雜質(zhì)后進(jìn)入吸收塔；在吸收塔內通過(guò)塔盤(pán)或填料與甘醇貧液逆流接觸，被甘醇脫水后的天然氣（簡(jiǎn)稱(chēng)“干氣”）經(jīng)吸收塔頂捕霧網(wǎng)后，經(jīng)過(guò)甘醇—干氣換熱器換熱，然后經(jīng)過(guò)計量、調壓進(jìn)入干氣輸送管線(xiàn)（圖1）。

 

 

 

2. 甘醇再生系統

甘醇貧液（簡(jiǎn)稱(chēng)“貧甘醇”）被甘醇泵泵入吸收塔頂部，在塔內經(jīng)溢流管向下依次經(jīng)過(guò)每一層塔盤(pán)（或填料），與天然氣充分逆流接觸，將天然氣中水分吸收。吸滿(mǎn)了水的甘醇（簡(jiǎn)稱(chēng)“富甘醇”）從塔底排出，經(jīng)精餾柱頂、緩沖罐中的換熱盤(pán)管換熱后，通過(guò)閃蒸、過(guò)濾后進(jìn)入重沸器完成甘醇的再生，再生氣排至灼燒爐燃燒。

二、泡沫排水采氣實(shí)施后氣田水進(jìn)入單法蘭液位變送器的原因

泡沫排水采氣工藝是往井里加入表面活性劑的一種助排工藝。表面活性劑又稱(chēng)發(fā)泡劑。向井內注入一定數量的發(fā)泡劑，井底積水與發(fā)泡劑接觸以后，借助天然氣流的攪動(dòng)，生成大量低密度的含水泡沫，隨氣流從井底攜帶到地面，達到清除井底積液的目的。含水泡沫帶出井口后，必須加注適量消泡劑與起泡劑發(fā)生化學(xué)反應，將攜水泡沫液化。經(jīng)過(guò)分離后，氣體送入集氣或輸氣管線(xiàn)，液體排出到污水池。但消泡不徹底會(huì )使含水泡沫通過(guò)下游管線(xiàn)進(jìn)入單法蘭液位變送器。消泡不徹底是由多種原因造成的。

（1）消泡劑加注量和藥劑配置有偏差。一是由于對氣井出水量監控不到位，未及時(shí)根據出水量調整消泡劑加注量。二是在中心站管理模式下，部分無(wú)人值守井站加注單法蘭液位變送器故障未及時(shí)修理。三是井站人員責任心不夠，未按要求加注消泡劑。

（2）消泡劑霧化效果不好，消泡劑不能與天然氣充分反應。一是由于霧化器與分離器距離短，起泡劑與消泡劑之間的反應還未完全進(jìn)行，天然氣已經(jīng)攜帶部分泡沫進(jìn)入下游。霧化器與分離器距離一般要求在10~20m，現場(chǎng)很多不滿(mǎn)足要求。二是霧化器使用一段時(shí)間后，被消泡劑堵塞部分通道，消泡劑呈液態(tài)進(jìn)入管道，接觸面不夠，反應不充分。

（3）消泡劑注入一般采用的是單柱塞泵，在吸液和排液間存在時(shí)間差，不能保證消泡劑實(shí)現完全的連續注入。

（4）單法蘭液位變送器前設置的過(guò)濾分離器、原料氣分離器等對攜水泡沫分離效果差。

過(guò)濾分離器的工作原理是：天然氣shou先金入進(jìn)料布氣腔，撞擊在支撐濾芯的支撐管上，較大的顆粒被初步分離，并沉降到容器底部。接著(zhù)氣體從外向里通過(guò)過(guò)濾聚結濾芯，固體顆粒被過(guò)濾介質(zhì)截留，液體顆粒則因過(guò)濾介質(zhì)聚結功能而在濾芯的內表面逐漸聚結長(cháng)大。當液滴到達一定尺寸時(shí)，會(huì )因氣流的沖擊作用從內表面脫落出來(lái)，進(jìn)入濾芯內部流道，而后流入出料腔。在出料腔內，較大的液珠重力沉降分離出來(lái)。在匯料出料腔，還設有分離元件，它能有效地捕集液滴，以防出口液滴被夾帶。

從以上過(guò)濾分離器原理可以看出，其主要用于脫除天然氣中的固體雜質(zhì)和液態(tài)水，而對攜水泡沫分離效果較差。

三、泡沫排水采氣對單法蘭液位變送器的影響

實(shí)施泡沫排水采氣后，因消泡不徹底使泡沫進(jìn)入單法蘭液位變送器，對單法蘭液位變送器造成了一定的影響。

（一）鹽污染

氣田水中的無(wú)機鹽原先存在于富甘醇的液態(tài)水中，在重沸器加熱過(guò)程中，甘醇中的水（作為溶劑）被蒸發(fā)，無(wú)機鹽（作為溶質(zhì)）逐漸形成固態(tài)結晶體，從甘醇中析出。無(wú)機鹽結構致密且堅硬，逐漸存積在甘醇再生循環(huán)管路中，影響單法蘭液位變送器運行。

一是無(wú)機鹽在重沸器底部形成沉淀，時(shí)間較長(cháng)，大量沉淀物擠壓火管，造成火管變形。

二是細小的鹽分隨甘醇進(jìn)入貧液管路，造成入泵前精細過(guò)濾器的堵塞，更為細小的鹽分顆粒進(jìn)入過(guò)濾器下游，使甘醇泵柱塞磨損加快，嚴重時(shí)堆積在貧液管路的內壁，使管徑不斷縮小，甚至造成堵塞，使甘醇循環(huán)中斷（圖2）。

 

 

三是鹽垢在火管表面堆積，使火管傳熱性能下降，造成火管局部高溫，嚴重時(shí)造成火管穿孔（圖3）。

 

 

 

（二）三甘醇循環(huán)系統中、低壓竄壓起泡劑直接引起甘醇發(fā)泡，使甘醇的損失量加大。特別是冬季，因氣溫較低，甘醇發(fā)泡乳化，流動(dòng)速度低，甘醇損耗更為明顯。風(fēng)險更大的是安裝有雷達液位計的吸收塔，雷達探測在泡沫表面，顯示虛假的高液位，其下端自動(dòng)控制的液位調節閥將會(huì )迅速打開(kāi)，導致中壓竄低壓，有引起低壓設備超壓爆炸的可能性。

（三）大量游離水進(jìn)入單法蘭液位變送器，精餾柱翻塔在進(jìn)行清管作業(yè)時(shí)，由于含水泡沫密度較低，單法蘭液位變送器前過(guò)濾分離器和原料氣分離器即使排污也不能很好地清除含水泡沫，于是大量游離水在短時(shí)間內進(jìn)入單法蘭液位變送器。游離水進(jìn)入單法蘭液位變送器造成甘醇濃度降低，干氣露點(diǎn)不合格。同時(shí)游離水進(jìn)入吸收塔后，甘醇迅速吸收液態(tài)水，濃度必然降低，甘醇濃度降低后，干氣露點(diǎn)必然會(huì )大幅上升。濃度低的甘醇循環(huán)進(jìn)入重沸器后，必然打破原有的水量和熱平衡，在重沸器加熱過(guò)程中，必須提供更多的熱量用于蒸發(fā)富甘醇中的水，因此會(huì )造成重沸器內蒸氣壓上升，精餾柱內的甘醇下降受阻，大量甘醇從精餾柱翻入灼燒爐燃燒，引起灼燒爐著(zhù)火。

（四）管理難度和風(fēng)險增加

氣田水進(jìn)入單法蘭液位變送器后，大大增加了單法蘭液位變送器的管理難度和風(fēng)險。

一是在管線(xiàn)，泡沫會(huì )攜帶部分小顆粒的腐蝕產(chǎn)物和固體雜質(zhì)，在進(jìn)入單法蘭液位變送器前的過(guò)濾分離器時(shí)，這部分腐蝕產(chǎn)物不會(huì )形成自然沉降，而會(huì )黏附在過(guò)濾棒上，造成過(guò)濾分離器濾芯堵塞，濾芯更換周期縮短。

二是假液位引起中、低壓竄壓的風(fēng)險。

三是鹽和各類(lèi)固體雜質(zhì)堵塞管路和各級過(guò)濾器濾芯，鹽垢引起的重沸器火管穿孔等，使設備故障率增加，設備檢修周期縮短。

四是甘醇損失，增加單法蘭液位變送器的運行成本。

五是氣田水使甘醇品質(zhì)降低，縮短甘醇的更換周期。四、結論及建議經(jīng)過(guò)以上分析可以看出，泡沫排水消泡效果不好、氣田水進(jìn)入單法蘭液位變送器是造成單法蘭液位變送器運行異常的主要原因。為保持穩定生產(chǎn)，建議如下：

（1）摸索合理的泡沫排水制度，消泡劑加注量與起泡劑加注量應匹配。

（2）消泡劑加注采取多點(diǎn)加注的方式；在集輸氣站、增壓站、脫水站前安裝消泡單法蘭液位變送器，根據氣質(zhì)情況進(jìn)行調整，確保消泡的有效性。

（3）調整現場(chǎng)分離器與霧化器距離，定期清洗霧化器，提高霧化效果。

（4）現場(chǎng)的液位變送器采用機械式或差壓式變送器，降低假液位引起的風(fēng)險。

（5）加強各級排污，制定切實(shí)可行的排污制度。上游單井及脫水站針對污水情況制定出詳細的排污制度，并嚴格執行。

（6）單法蘭液位變送器生產(chǎn)參數監控細節化，重點(diǎn)對重沸器溫度變化周期、pH值、各級過(guò)濾單法蘭液位變送器壓差變化、懸浮物（周期化驗）等幾項參數進(jìn)行監控，發(fā)現異常及時(shí)查找原因和制定措施。

（7）機械過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、精細過(guò)濾器定期進(jìn)行檢查和更換，不允許開(kāi)啟這些設備的旁通進(jìn)行生產(chǎn)。