doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2014.05.012超音速分离器在单井天然气脱水脱烃中的应用杨波张淑琴郑锐（中国石化集团西北石油局，新疆乌鲁木齐830011）摘要针对塔河油田边远单井远离集输管网，其天然气脱水脱烃难度大的问题，在某单井应用了超音速分离器技术进行天然气的脱水脱烃。介绍了超音速分离器技术的基本原理和超音速分离器中涡流管的组成结构，以及超音速分离器撬装装置应用于某单井天然气脱水脱烃的运行情况，分析了其脱水脱烃工艺在技术、效率、能耗及经济效益方面较常规方式所具有的优势，以及运行中存在的不足。关键词超音速分离器天然气脱水脱烃涡流管能耗文献标识码：B：2095-1132（2014）05-0040-03部分组成，多组分介质气体在一定的进、出口压差作用下会形成气流。它通过合理组织气流的节流、膨胀、分离、复压等热力过程，可在极短时间内实现压力能与动能的相互转换，从而获得其状态参数（压力、温度、流速、密度）的急剧变化，达到分离（液化）其不同组分的效果，图1为3S结构图。0引言超音速分离器（SuperSonicSeparator，以下简称“3S”）是基于天然气旋流在超音速涡流管内绝热膨胀降温，以分离天然气中的水分和液烃组分的新型高效设备。3S与传统的油气田脱水、脱烃设备相比，具有设备简单、节能、环保、安全性高等优点。目前，3S技术可用于单井天然气的脱水、脱烃作业。3S没有大的转动部件和化学处理系统［1］，日常维护较少，允许在苛刻的环境中运转，可实现无人职守。笔者拟就利用3S技术进行天然气的脱水、脱烃作业作一介绍分析。13S的基本原理和结构1.1基本原理3S利用天然气在达到超音速流动的状态下，低温冷凝出液态水的现象进行脱水，是一种将透平膨胀机、分离器和压缩机功能集于一体的装置，具有占地面积小、无任何旋转部件、不需外部能源动力的特点，分离过程中加注乙二醇达到最佳的脱水效果，尽量避免环境污染［2－3］。图13S结构示意图23S在某单井天然气脱水脱烃中的应用2.1单井运行情况某单井3S撬装装置投入运行时间为2012年10月10日；进站压力为2.0～2.2MPa；进站温度低于30℃；气体处理量为（6～15）×104m3／d（0.11.2结构3S由收缩段、喉部、扩张段、分离段和扩压段5修订回稿日期：2014－09－23作者简介：杨波（1981－），工程师，从事天然气集输、混烃销售管理工作。E-mail：yb919@qq。40／NaturalGasTechnologyandEconomy总第47期天然气技术与经济·地面工程2014年L／h。分离出的污水排放至污水罐，由罐车拉运至污水处理厂统一进行处理。现场撬装处理工艺流程见图2。1）气相流程：原料气首先进入装置预冷器将其预冷至温度15℃以下，接着进入预冷分离器进行气液两相分离；分离出的气相再进入后冷器作进一步降温至-10℃以下，并经后冷分离器进行气液两相分离；两次降温分离后的原料气直接进入高速涡旋分离喷管（GWF）；被脱除水、烃的干气分别进入后冷器和预冷器进行冷量利用。被预冷器复热后产品气直接进入管网或下一个增压站，复热后的湿气返回原料气进口进入装置被再次处理。2）液相流程：装置内所有分离设备所分离出的水烃混合液，均进入油水两相分离器将水和液烃分离后，液烃引入混烃储罐，水排放至污水罐。根据此单井撬装装置工艺设计，表1为处理量15×104m3／d的物料平衡表，对比现场天然气处理量接近图2某单井3S撬装天然气脱水脱烃工艺流程图表1处理量15×104m3／d的物料平衡表节点工况原料气GWF进口气GWF出口干气GWF分离口气相出装置混合气出装置液烃温度／℃压力／kPa流量／（m3·h-1）密度／（g·cm-3）平均分子量321990333.117.13-54300116.7948.8920.4-12.162606166.326.7719.6-16.94260632.2829.8720.916.62596231.323.42-21.317000.49564.945.2耗和损失。因此，3S不仅比等焓节流膨胀制冷的J-T阀效率高，而且也比等熵节流膨胀的膨胀机效率高。在装置后冷却器温度相同的情况下3S具有更高的C3+回收率。在后冷器温度为-10℃时，3S比J-T阀的C3+回收率高约30%，比膨胀机的C3+回收率高约9%；在后冷器的温度为-30℃时，3S的C3+回收率比J-T阀和膨胀机分别高约20%和7%。4）能耗低。在天然气凝液（NGL）回收率相同的情况下，使用3S与使用J-T...