江苏斯尔邦石化有限公司 江苏连云港 222002
摘要：本文介绍的乙二醇备用注入泵的自动启动控制和流量控制是深水气田开发工程经验的积累，通过以上工艺控制方案，在很大程度上提高了乙二醇注入系统的可靠性和安全性，降低了深水气田开发和运维的风险。经多个项目的成功运行实践表明，以上控制方案成熟可靠，可以在后续项目甚至整个行业推广。
关键词：深水气田；贫乙二醇注入系统；工艺控制
1乙二醇回收系统
乙二醇回收系统主要包括预处理单元、脱水再生单元和脱盐回收单元三个部分，富乙二醇经预处理单元，除去低溶解度盐和烃类后，再经脱水再生单元除去水分得到贫乙二醇；部分脱水后的贫乙二醇进入脱盐回收单元除去高溶解盐，得到不含盐的贫乙二醇，再与未脱盐的贫乙二醇混合后注入水下井口，循环利用。MRU预处理单元工艺流程，注入水下井口的贫乙二醇与井口物流一起经深水海管混输至中心平台的三相分离器，从三相分离器出来的富乙二醇大约含质量分数为55%的乙二醇、质量分数为45%的水、少量的盐、杂质和烃类；富乙二醇经换热后进入预闪蒸分离器，经降压闪蒸，去除部分低沸点的烃类、酸性气体和凝析油。
由于该气田油藏水组分中包含多种离子，因此富乙二醇中也存在一定量的Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+、Sr2+等二价金属阳离子。当闪蒸过的富乙二醇经加热后进入预处理罐后，向该罐中添加适量的NaOH和Na2CO3溶液，它们与低溶解度的二价金属阳离子反应生成沉淀，然后再利用颗粒过滤器除去这些沉淀物。
2贫乙二醇备用泵的自动启动控制
中心平台设置了2台贫乙二醇注入泵，一用一备。由于乙二醇水下注入位置设置有最小流量关断功能，当平台上的注入泵发生故障关停时，操作人员手动启动备用泵的时间过长，将导致水下生产系统关停，造成巨大经济损失。因此深水气田开发的乙二醇注入泵需实现备用泵的自动切换。为了保证泵的安全隔离，每台注入泵出口设置自动隔离阀，当正在运行的注入泵出现机械故障或者其他原因（非ESD信号）关停时，中控关闭工作泵的出口自动隔离阀，同时打开备用泵下游的自动隔离阀，并开启备用泵，整个过程在十几秒钟内完成，以保证乙二醇的连续注入。
3贫乙二醇注入流量的调节
水下生产系统对乙二醇注入具有高度依赖，同时整个生产过程乙二醇的注入耗费巨大，因此乙二醇注入量需要精确控制。目前主流的乙二醇深水注入均设置了带有流量控制功能的药剂注入阀（CMV），可以实现乙二醇注入量的自动调节，如果需要还可以根据水下井口的产量自动计算所需的注入流量。为了避免水下CMV流量控制与浅水区中心平台注入泵排量不匹配导致系统超压，乙二醇注入泵出口需要设置超压回流流程，当水下需求流量低于注入泵排量时，通过压力信号使回流阀打开，将多余的乙二醇回流至贫乙二醇储罐。同时，当某个单井的水下注入流程意外关闭时，可以通过该超压回流流程泄放部分乙二醇，保证注入系统和其他井口的正常运行。另外，由于水下井口产量逐年变化较大，乙二醇逐年注入量的范围也比较宽，根据实际项目经验，乙二醇注入的实际流量范围在10%—110%之间。为了降低能耗，建议乙二醇量较大的项目采用可变频的注入泵或者定期进行冲程调节，根据现场实际生产情况调整乙二醇注入流量，节能降耗。
4颗粒过滤器
含有沉淀物的富乙二醇被泵送到颗粒过滤器进行过滤，被过滤下来的沉淀物形成滤饼，滤饼在再生过程中被排放至过滤器底部的料斗，完成去除低溶解度盐的目的。通过重新预涂，颗粒过滤器可以再次上线，保证循环使用。颗粒过滤器的过滤与再生处理工艺具有以下特性：
（1）它是一种预涂式过滤器，共包含12片滤芯，每片滤芯具有不同数量的过滤单元，共计119个单元，每个同样规格的过滤单元表面外部包裹一层滤布。过滤器再生时，助滤剂预涂在滤布的表面形成滤饼过滤层。
（2）它具有体积小、过滤面积大、过滤精度高等优点，乙二醇经过滤后可以达到非常高的清洁度。
（3）它可以实现全自动化操作，利用氮气反吹扫脱除滤饼进行再生，具有再生时间短、无转动部件和维护工作量少等优点。
为达到再生的目的，颗粒过滤器配备一套全自动操作的再生系统，主要设备包括含助滤剂溶液的预涂罐、预涂循环泵以及助滤剂加料系统。过滤器再生时，预涂循环泵将预涂罐中的助滤剂溶液泵送至颗粒过滤器，对滤芯进行预涂，预涂完成后即可上线使用。
4.1存在的问题
MRU系统在投产前，由于投产时间紧迫，在未对颗粒过滤器进行全面调试的前提下，决定采取边运行边调试的策略。其最初的基础设计条件为：①使用原装进口的孔径为4μm的滤布；②使用进口的珍珠岩作为助滤剂；③预涂使用65kg珍珠岩作为助滤剂，1m2的过滤面积对应1kg；④使用富乙二醇作为助滤剂的溶剂。
在调试运行过程中，颗粒过滤器频繁出现预涂压差过高、过滤周期短和进口滤布质量差等问题，经过初步分析，出现问题的原因包括：
（1）原装进口滤布的孔径太小，仅为4μm，容易受到污染，并且其做工和材质方面也存在一些问题，比如接缝处容易脱胶，材料易老化、缩水等使用寿命短的问题。
（2）使用进口珍珠岩形成的滤饼层孔隙度过大，富乙二醇来料中携带的细小固体颗粒会穿透珍珠岩的滤饼层后堵塞孔径较小的滤布，滤布一旦受到污染就不能在线再生，需要下线清洗或更换。
（3）使用富乙二醇作为助滤剂的溶剂，其中含有的少量二价金属阳离子在温度压力条件发生变化时形成沉淀，在过滤器再生时这些沉淀物会堵塞滤布，导致预涂失败。
（4）富乙二醇中的凝析油含量较高，浓稠的乳状液会堵塞过滤器的滤饼层，导致过滤器和预涂压差均高的问题。
4.2技术优化方案
根据原有技术方案存在的问题，结合实际操作经验对调试方案进行了如下的优化。
（1）调试失败的主要原因是进口滤布孔隙过小和助滤剂珍珠岩的粒径过大，而进口滤布和助滤剂的采办周期长、费用高昂，严重影响气田的正常调试运行，生产方使用了物美价廉、孔径为10—15μm的国产单丝滤布替代了4μm的进口产品；使用平均粒径为25μm的国产硅藻土（DTE）做助滤剂，替代粒径较大的进口珍珠岩，有效地降低了滤饼层的孔隙度，解决了粒径较小杂质穿透滤饼层堵塞滤布的问题。
（2）提高助滤剂硅藻土的使用量，从原来的65kg增加到120kg，滤饼层的厚度增加可有效防止滤布受到污染，达到精细过滤的目的。
（3）使用清洁的淡水替代富乙二醇做助滤剂的溶剂，消除二价金属阳离子的沉淀。
（4）针对富乙二醇中凝析油含量高的问题，采用新型破乳剂提高油水分离效率，将颗粒过滤器进料的含油浓度控制在500mg/L以下。
5应用
通过采取优化方案，颗粒过滤器的处理能力得到了根本性的改变，具体表现如下：
（1）颗粒过滤器预涂的压差明显降低，过滤器的使用周期进一步加长，乙二醇的清洁度得到了明显的提升。
（2）颗粒过滤器的每月再生数量大幅降低。由优化前的平均每月再生30次降低为3次；
（3）颗粒过滤器的每个再生周期的平均处理量大幅提高。每个再生周期的平均处理量从193m3提高到2408m3；
（4）每台过滤器每个再生周期的处理量开始回落，这是因为过滤器长时间使用滤布未进行清洗，存在一定的污染，清洗后处理能力逐步回升。
小结
（1）影响颗粒过滤器性能表现的关键因素是滤布和助滤剂的选型。
（2）坚持自主调试、选用国产产品，不仅能摆脱对进口供应商的依赖，更能根据实际需要随时调整产品规格，不仅缩短了采办周期，也节约了大量的生产作业费用。
（3）没有乙二醇的注入就没有天然气的产出，颗粒过滤器的平稳运行关系到乙二醇模块的整体运行效果，并影响整个深水气田的正常生产。颗粒过滤器的优化成功，不仅为深水气田的稳定生产提供了有力的保证，同时也积累了宝贵的经验教训。
参考文献
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[2]曹旭静.浸没式粉末硅藻土预涂覆钛滤芯过滤水中铁的性能研究[J].污染防治技术，2016（1）：10-12.