深水氣田長輸管道水化物設(shè)計(jì)

深水氣田長輸管道水化物設(shè)計(jì)

1氣體水化物的消除隨著氣田的開發(fā)，水深越來越大，水化物問題變得越來越重要。水化物會(huì)在適當(dāng)?shù)奶烊粴饨M分和流動(dòng)條件下生成,減少管線的流動(dòng)面積,甚至阻塞管道;水化物還有可能隨著高速流動(dòng)的氣體一起運(yùn)動(dòng),損壞管線上的閥門、彎頭等部件。消除水化物的措施同時(shí)也非常消耗時(shí)間和影響產(chǎn)量,對整個(gè)油氣田的正常運(yùn)行造成很大的影響。下面列舉了典型油氣田的開發(fā)流程:井下安全閥(SCSSV)的位置設(shè)置保證其下部空間在操作溫度、壓力條件下不會(huì)生成水化物,生產(chǎn)流體在平臺(tái)進(jìn)行分離、脫水等工藝,然后外輸,也不會(huì)生成水化物。在水下井口至平臺(tái)之間的輸送管線是最容易生成水化物的區(qū)域,因而水化物問題對深水海管的安全流動(dòng)有著至關(guān)重要的影響。2水處理的基本原則2.1水化物的生成水化物是由甲烷、乙烷、丙烷、氮?dú)?、二氧化碳、硫化氫等天然氣組分與水在高壓和低溫條件下生產(chǎn)的外表和機(jī)械強(qiáng)度都類似冰的物質(zhì),組分再重的烴類不會(huì)生成水化物,但會(huì)存在于已生成的水化物晶格內(nèi)。水化物的生成不需要天然氣與水直接接觸,但是隨著含水率的升高,生成水化物的幾率會(huì)隨之升高。水化物是天然氣與水在一定條件下生成的,每體積水化物大約含180體積的天然氣。解決水化物的問題可以從天然氣組分、水、溫度、壓力等這幾個(gè)條件進(jìn)行分析,消除生成水化物的條件即可解決水化物問題。2.2化學(xué)藥劑防治水化物水化物的防止和補(bǔ)救措施與生產(chǎn)流體的性質(zhì)關(guān)系非常密切,油田和氣田的防止措施是完全不同的。對于氣田,由于氣體熱容很低,且隨著壓力的降低,有J-T效應(yīng),管線即使保溫流體溫度也會(huì)很快的降低到環(huán)境溫度,甚至低于環(huán)境溫度;氣田產(chǎn)水量一般較低,因而氣田一般通過注入化學(xué)藥劑防止水化物的生成。對于油田混輸管線,原油和產(chǎn)水量均較大,流體熱容較高,且除了水化物以外,原油輸送還要考慮粘度、凝點(diǎn)、析蠟點(diǎn)等因素,因而油田一般采用管線保溫的形式防止水化物的生成。氣田常用的化學(xué)藥劑分為熱力學(xué)抑制劑和動(dòng)力學(xué)抑制劑(LDHI),甲醇、MEG是常見的熱力學(xué)抑制劑,通過降低水化物的生成溫度來防止水化物的生成;動(dòng)力學(xué)抑制劑水并不是防止水化物的生成,而是通過阻止已生成的小水化物顆粒聚集成塊狀,以便防止阻塞管道的事故發(fā)生。LDHI注入濃度低,有很強(qiáng)的針對性,不同的油氣田需要做實(shí)驗(yàn)確定抑制劑的種類,價(jià)格較貴,不可回收,只能防止水化物阻塞管道,并不能消除已生成的水化物;熱力學(xué)抑制劑注入濃度高,但是可回收,即可防止水化物的生成,又可消除已生成的水化物,需要增加抑制劑再生裝置,初始投資較高,適合氣田的開發(fā)。因而番禺項(xiàng)目采用了常規(guī)的熱力學(xué)抑制劑防止水化物。水化物生成以后,可以采取降壓、注甲醇、加熱等補(bǔ)救措施。因?yàn)樗镌诘蜏睾透邏簵l件下生成,可以通過降低壓力使水化物的生成溫度低于環(huán)境溫度便可溶解已生成的水化物;醇類防止水化物的效果隨著分子量的降低而提高,甲醇除了可以防止水化物生成以外,還可溶解已生成的水化物;加熱(包括電加熱和循環(huán)熱流體加熱等)使流體溫度升高到水化物生成溫度以上便可溶解已生成的水化物。泄壓消耗時(shí)間非常長,最長可達(dá)數(shù)天甚至數(shù)周,泄壓過程中浪費(fèi)大量天然氣,并且影響油氣田的產(chǎn)量;注入甲醇的方式在化學(xué)藥劑與水化物接觸的情況下能夠起到作用,如不能充分接觸,則作用不明顯;加熱的方式需要配置電伴熱帶或者伴熱管,為了降低能耗,海管外部一般還進(jìn)行保溫,管線的設(shè)計(jì)和建造都較困難,且投資較高。因而解決水化物最好的方式是“防患于未然,防止勝于補(bǔ)救”。2.3防止水化物生成溫度根據(jù)天然氣組分,可以利用HYSYS、PIPESIM、OLGA等軟件進(jìn)行模擬,確定在一系列壓力下水化物的生成溫度,然后選取一定設(shè)計(jì)余量作為防止水化物生成的溫度依據(jù)。335-1和35-2項(xiàng)目3.1水溫小,處于400m之間,PY35-1/35-2水深在180m~380m之間,水溫大約為11.8℃~18.5℃。PY35-1有2口水下生產(chǎn)井,PY35-2有4口水下生產(chǎn)井。3.2火炬放空和再生水化物的溶解及處置方案為了防止水化物的生成和水化物生成以后能夠及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救,PY35-1/35-2水下生產(chǎn)系統(tǒng)采取了如下措施:(1)在采油樹油嘴后注入MEG,用于正常生產(chǎn)情況下水化物的防止;(2)在PMV和PWV之間注入甲醇,用于防止停產(chǎn)和再啟動(dòng)過程中生產(chǎn)水化物;(3)生成水化物以后,采油樹和跨接管內(nèi)的水化物可以通過注入甲醇進(jìn)行溶解,如果甲醇注入效果不理想,可以通過臍帶纜進(jìn)行泄壓溶解水化物;海管和管匯內(nèi)的水化物由于與甲醇充分接觸較困難,可以通過在PY34-1CEP泄壓的方式溶解;(4)通過臍帶纜泄壓困難時(shí)(管匯和海管內(nèi)生成水化物),還可動(dòng)用支持船和ROV,連接水下設(shè)備的泄壓接口通過支持船進(jìn)行泄壓;(5)生產(chǎn)井停產(chǎn)時(shí),MEG要持續(xù)注入,直到跨接管內(nèi)的流體被置換到管匯內(nèi),保證生產(chǎn)井在冷啟動(dòng)時(shí)油嘴下游不會(huì)生成水化物?，F(xiàn)分別就以上各種方式進(jìn)行分析。在跨接管生成水化物時(shí),由于需要泄放的天然氣體積比較小(約為0.5m在跨接管產(chǎn)生水化物時(shí),由于需要泄放的天然氣體積比較小(約為0.5m3.3cep的典型工況管匯和海管內(nèi)生成水化物時(shí),需要在CEP平臺(tái)進(jìn)行泄壓以溶解已生成的水化物。泄壓速率要考慮CEP平臺(tái)火炬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力(10.67x10氣田根據(jù)CEP平臺(tái)背壓的不同,分為3個(gè)生產(chǎn)階段,分別為前期、中期和后期,前期產(chǎn)氣量和操作壓力均較大,氣液比大,對于計(jì)算CEP泄壓時(shí)產(chǎn)生的氣體釋放量和泄壓閥下游管線的低溫來說是比較保守的工況;中期和后期產(chǎn)氣量和操作壓力較低,但產(chǎn)液量較大,對于計(jì)算泄壓過程中產(chǎn)生的液體斷塞量有可能為控制工況;因而對于上述3種工況都進(jìn)行了模擬。泄壓閥可以調(diào)節(jié)泄放量的大小。對于PY35-1水下系統(tǒng),氣體最大釋放量為2.6x10對于PY35-2水下系統(tǒng),氣