油田伴生气在天然气外输管道中的应用

油田伴生气在天然气外输管道中的应用

杨国胜

（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010）

摘要：对于输送含H₂S等酸性气体的天然气外输管道，若有水存在，会造成管道内壁腐蚀，同时有可能形成天然气水合物，造成管道堵塞，影响管道安全运行。因此，管道投运前，必须进行干燥。文章结合伊朗北阿项目的实际情况，介绍了采取油田伴生气进行管道干燥的应用。同时，通过梳理工艺流程，外输管道可以作为油田电站燃料气的应急“储罐”，避免电站停机断电，影响油田平稳生产。

关键词：天然气；外输管道；管道干燥；燃料气

Application of Oilfield Associated Gas in Natural Gas Pipeline

YANG Guo-sheng

（Zhongyou Liaohe Engineering Co., Ltd., Panjin 124010, China）

Abstract：For the gas export pipeline in sour service due to H₂S, the presence of water will induce the internal corrosion and could also form the hydrate which can block the pipeline and hence affect the safe operation. Therefore, it is necessary to dry the gas pipeline before commissioning and production. The application of associated gas for drying the gas pipeline is introduced with consideration of the site condition in NA project. Meanwhile, to avoid any breakdown of power plant, the gas export pipeline can be considered as emergency storage tank of fuel gas in order to maintain continuous fuel gas supply and stable production of the oil field.

Keywords:gas; export pipeline; pipeline drying; fuel gas

0   引言

    伊朗北阿项目是在伊朗受制裁条件下完成的大型油田开发项目。在回购合同框架下，投资建者必须一次性完成此油田开发25年的所需地面工程设施的建设。北阿项目地面设施建成投产后，原规划的下游天然气交接点的完成进度仅有约30%。导致油田生产的约30万m³/d伴生气无法外输，不得不在联合站内通过火炬放空燃烧。另外，由于伊朗国内配套施工设备相对落后，联合站的外输天然气管线在完成了水压试验，爆破吹扫及通球后，由于无法租赁到大型空压机和大型氮气吹扫设备，管道内露点一直无法达到规范要求^[1]，存在腐蚀风险。

     考虑到当地资源受限，结合现场实践，利用站内达标的伴生气进行吹扫干燥，同时充分利用天然气外输管道储存一部分天然气，作为电站燃料气的应急“储罐”，保证电站供电和油田平稳生产。

1  利用干燥天然气对管线干燥方法

1.1概述

本工程外输气管道管径12″，长度41 km，中间设阀室1座。为了防止管线腐蚀，长输管线水压试验后，需做干燥处理。国内外较常用的干燥方法有吸水性泡沫清管塞反复吸附、干燥剂法、真空法、干空气法和氮气法^[2-4]。考虑当地施工条件，采用吸水性泡沫清管塞反复吸附，露点仍难达到要求；站内氮气撬已投产，但无法提供干燥所需气量。因此，管线干燥拟采用油田自产的干燥天然气进行吹扫。自产气采用TEG（三甘醇）脱水，压力为1  MPa时，露点为-12 ℃，可以作为干燥气体的气源。

1.2干燥方案

  （1）临时放空管线安装如图1所示：在长输管线末端安装1个12”全通径球阀，阀后管径由12″变径为4″后，并设取压点及4″的截止阀，用于调节吹扫压力。在安全距离范围内安装临时放空管线（长约200 m）并在放空管线末端挖临时放空坑。在4″管线靠近放空点一端加装阻火器。全段临时放空管线采取固定措施，预防作业时管线摆动。

图1临时放空管线布置示意图

（2）氮气置换：首先对长输管线进行氮气置换，所用氮气来自油田联合站内的氮气撬。置换时在线路终点进行连续检测，直至管线内氧含量低至2%以下。

（3）末端通气点火。为了确保安全，在点火和熄火时，有消防车待命。在管线注入天然气前燃烧坑内设置若干处明火，放空点压力控制在0.1 MPa以下。同时用气体分析仪在取样点实时监测管内的气体组分，管线内天然气组分含量超过95%时，放空点开始点火。

（4）干燥。点火成功后，第一次测量管线内露点值在0.1 MPa（表压）时为-8 ℃，但是此时露点较不稳定，时高时低。为了尽快达到管线露点要求，尝试提高管线内气体流速，即提高放空压力（最高至2 MPa，）。经过一段时间观察后发现效果不明显，露点测量值仍时高时低。初步怀疑为管线内有残留水汽且流动较慢，无法被注入的天然气有效带出。于是结合爆破吹扫经验，关闭中间阀室阀门，管线上游稳压至2 MPa后，再将下游阀门全部打开。第一次操作后，阀室处露点达到管线吹扫要求，常压下，露点为-30℃。重复操作两次，全部管线露点达标。

   熄火过程中，为了确保安全，先将管线压力整体降至0.1 MPa左右后，在取样点处接入一个氮气瓶，关闭管线末端全通径球阀，同时打开氮气瓶阀门，对临时管线进行吹扫灭火，避免放空管线气压过低，出现回火。在确认灭火后，最后关闭4″截止阀。

2  利用天然气外输管线作为燃料气“储罐”

2.1概述

    在完成天然气管线干燥吹扫后，在全通径球阀后安装盲法兰封闭管线。利用油田联合站内的现有工艺流程，将天然气管线作为燃料气“储罐”。

2.2 工艺流程

   北阿项目共有4套燃气透平发电机组，在最高耗电量时，实现3用1备。而在项目生产前期，站内全部耗电量仅需运转2套机组即可满足要求，可互为备用。稳定的燃料气源是确保稳定生产的充分条件，可以避免因生产波动导致发电机停止运转而最终停产。

    正常操作工况，一部分干燥天然气充入外输气管线内，并保持高于燃料气操作压力，作为燃料气的储备，其余则用于燃料气的正常消耗。当出现联合站内天然气压缩机停机工况时，管线内的储备天然气由于压力差反向供气到燃料分离器，进而向电站提供燃料气。根据外输气管线的压力、管径、长度及发电机对燃料气的消耗计算（采用TGNET软件计算），此外输管线内的容积达3326 m³，可确保单台发电机在无其他气源情况下满负荷稳定工作22 h。

3   结语

在海外资源国的油气开发项目中，投资建设方常会遇到各种各样不可控的难题。北阿项目中利用现有油田地面设施及条件，采用一种经济、安全的方法成功完成外输天然气管线干燥。该方法适用距离短，环境温度高，外部施工资源依托较差的情况，有效规避管道无法投用长期闲置造成腐蚀的风险。同时，利用天然气管线作为燃料气“储罐”作为油田生产前期稳定供电的措施，以确保安全生产。

    上述方案对于伴生气量大而未得到充分利用以及用天然气作为发电燃料的类似情况的海外项目具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1] IPS-C-PI-370-2007. Construction Standard for Transportation (Onshore) Pressure Testing[S]. 

[2]吴小平，苏欣，张琳. 天然气管道技术综述[J]. 天然气与石油, 2006, 24(4): 20-23.

[3]韩英波，吕俊怀. 长输管道干燥技术的应用[J]. 石油规划设计, 2006, 17(5): 37-39.

[4]田杰. 中亚天然气管道的干燥工艺[J]. 油气储运, 2011, 30(3): 231-233.

作者简介：杨国胜(1981-)，男，工程师，硕士，现从事油田地面工程工作。

Email：yangguosheng@petrochina.com  2004年毕业于中国石油大学（华东），化学工程与工艺专业

电话：0427-7823886

通讯地址：辽宁省盘锦市兴隆台区石油大街93#

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