一种天然气脱水系统及其干气水露点测试方法与流程

本发明涉及到海上天然气田处理设施中的天然气脱水技术领域，尤其指三甘醇脱水技术领域，更具体地说，涉及一种天然气脱水系统及其干气水露点测试方法。

背景技术：

天然气脱水是天然气开采过程中必需的步骤，其处理过程是对含水较多的湿天然气进行脱水以获取满足要求的干气。其中干气的参数指标可以通过干气水露点来表示，即通过干气水露点来表征干气含水量多少，其具体是指干气经过冷凝析出第一滴水对应的温度。干气水露点是气田天然气处理中最为关键的技术指标。如果干气水露点过高表示干气中含水量高，加速下游管道和设备腐蚀速度，甚至在外输管道中形成天然气水合物，降低管道输送效率，严重则堵塞管道形成憋压，造成管道破裂的严重后果。如果干气水露点过低，则表明天然气处理工艺运行经济性不足，成本上升。

干气水露点作为关键参数，气田需实时进行监测，当前气田普遍采用的露点仪进行水露点监测。露点仪多采用集成设备通过光学能量检测等复杂的技术实现测量。露点仪使用条件苛刻，系统处理后干气必须经过降压以及升温等方式达到露点仪检测条件后方能检测，干气压力调节存在任何较小偏差都将导致测量结果不准确。其次露点仪使用条件受环境影响极大，雨天等恶劣环境下露点仪检测经常出现偏差。再次由于露点仪设备精密，相关部件使用条件苛刻，操作中经常出现设备故障无法及时进行水露点监测。另外，露点仪采购安装以及维修费用高昂，维修周期较长，无法满足气田长期使用的需求。天然气气田迫切需要一种简单有效并且长期稳定的干气水露点测量系统及方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述现有技术缺陷，提供一种天然气脱水系统及其干气水露点测试方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种天然气脱水系统，

包括：用于输入待脱水的湿气入口、连接所述湿气入口的初级过滤装置、以及三甘醇接触塔、贫甘醇/干气换热器、三甘醇再生装置、三甘醇取样装置和温度检测装置；

所述三甘醇接触塔的进气口连接所述初级过滤装置，所述三甘醇接触塔的出气口连接贫甘醇/干气换热器的第一输入端，并经所述贫甘醇/干气换热器的第一输出端输出干气；

所述三甘醇接触塔的出液口c2连接所述三甘醇再生装置，并依次经所述三甘醇再生装置与所述贫甘醇/干气换热器的第二输入端相连接，所述贫甘醇/干气换热器的第二输出端连接所述三甘醇接触塔的进液口c3；

所述温度检测装置连接所述三甘醇接触塔的进气口、用于检测所述待脱水的湿气的温度；

所述三甘醇取样装置靠近所述贫甘醇/干气换热器的第二输入端设置并连接所述三甘醇再生装置、用于所述三甘醇再生装置的输出端的贫三甘醇进行采样以获取其三甘醇浓度。

优选地，所述三甘醇取样装置包括：连接所述三甘醇再生装置的第一取样支路和连接所述第一取样支路的样品储存单元，所述第一取样支路上设有第一隔离阀，所述样品储存单元包括可外接储液容器的样品储存单元第一端和用于压力泄放的样品储存单元第二端，所述样品储存单元第一端设有第二隔离阀，所述样品储存单元第二端设有第三隔离阀。

优选地，所述样品储存单元为1/2”仪表管，所述仪表管长度大于或等于200mm。

优选地，所述样品储存单元倾斜设置以使所述样品储存单元第一端水平位置低于所述样品储存单元第二端水平位置。

优选地，所述样品储存单元倾斜角度不小于10度。

优选地，所述样品储存单元第二端设有弯头，所述弯头朝向上方；和/或，所述样品储存单元第一端设有软管接头。

优选地，所述样品储存单元第一端还设有连接所述软管接头的堵头。

优选地，所述三甘醇取样装置还包括连接所述三甘醇再生装置的第二取样支路，所述第二取样支路靠近所述样品储存单元第二端处连接所述样品储存单元，且所述第二取样支路上设有第四隔离阀。

优选地，所述第一隔离阀、所述第二隔离阀、所述第三隔离阀和/或所述第四隔离阀为双隔离针阀。

优选地，所述初级过滤装置包括天然气冷却器和入口过滤分离器；

所述天然气冷却器的第一输入口连接所述湿气入口，所述天然气冷却器的第一输出端连接所述入口过滤分离器的输入端，所述入口过滤分离器的输出端连接所述三甘醇接触塔的进气口；

所述天然气冷却器的第二输入端和所述天然气冷却器的第二输出端均与海水导通。

优选地，所述三甘醇再生装置包括三甘醇循环泵，所述三甘醇循环泵的出口连接所述贫甘醇/干气换热器的第二输入端，所述三甘醇取样装置靠近所述三甘醇循环泵的出口设置。

优选地，所述三甘醇接触塔(40)压力在3～20mpa之间,所述三甘醇接触塔(40)进气口的温度在27～43℃之间。

另，本发明构造一种天然气脱水系统干气水露点测试方法，应用于上面任意一项所述的天然气脱水系统，包括：

s1、获取三甘醇接触塔的实时进气温度；

s2、通过三甘醇取样装置对三甘醇再生装置中的贫三甘醇进行采样，并获取采样样品中的实时三甘醇浓度；

s3、获取预设进气温度、预设三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系；并根据所述实时进气温度、所述实时三甘醇浓度和所述预设关系获取对应的平衡水露点以对应为脱水系统的干气水露点。

优选地，在所述步骤s3中，所述获取预设进气温度、预设三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系；还包括：

获取偏差值，以对所述预设关系进行校正，以获取校正后的预设关系；或

在所述步骤s3中，以根据所述实时进气温度、所述实时三甘醇浓度和所述预设关系获取对应的平衡水露点以对应为脱水系统的干气水露点，包括：

获取所述偏差值，以根据所述实时进气温度、所述实时三甘醇浓度和所述预设关系获取对应的平衡水露点，并根据所述偏差值进行修正以获取对应的修正后的平衡水露点对应为脱水系统的干气水露点。

优选地，所述偏差值取值一般为5～11℃，和/或

所述以对所述预设关系进行校正，包括将预设关系正向补偿所述偏差值；

或

所述根据所述偏差值进行修正以获取对应的修正后的平衡水露点，包括，将所述平衡水露点进行正向补偿所述偏差值以得的修正后的平衡水露点。

实施本发明的一种天然气脱水系统及其干气水露点测试方法，具有以下有益效果：节约了露点仪采购、安装和维修的高昂费用，杜绝了露点仪测量条件苛刻无法满足情况下带来的大范围偏差，适用范围广。同时能节约成本，其经济高效，并且能够节约现场操作大量劳动力，有效提升操作效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种天然气脱水系统的结构示意图；

图2是本发明一种天然气脱水系统一实施例的局部结构示意图；

图3是本发明天然气脱水系统干气水露点测试方法的一实施例的程序流程图；

图4是本发明一种天然气脱水系统干气水露点测试方法中进气温度、三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种天然气脱水系统一实施例中，包括：用于输入待脱水的湿气入口10、连接湿气入口10的初级过滤装置20、以及三甘醇接触塔40、贫甘醇/干气换热器50、三甘醇再生装置70、三甘醇取样装置60和温度检测装置30；三甘醇接触塔40的进气口c1连接初级过滤装置20，三甘醇接触塔40的出气口c4连接贫甘醇/干气换热器50的第一输入端b1，并经贫甘醇/干气换热器50的第一输出端b3输出干气；三甘醇接触塔40的出液口c2连接三甘醇再生装置70，并依次经三甘醇再生装置70与贫甘醇/干气换热器50的第二输入端b4相连接，贫甘醇/干气换热器50的第二输出端b2连接三甘醇接触塔40的进液口c3；温度检测装置30连接三甘醇接触塔40的进气口、用于检测待脱水湿气的温度；三甘醇取样装置60靠近贫甘醇/干气换热器50的第二输入端b4设置并连接三甘醇再生装置70、用于三甘醇再生装置70的输出端的贫三甘醇进行采样以获取其三甘醇浓度。具体的，含水较多的湿天然气即待脱水的湿气经湿气入口10进初级过滤装置20进行初步处理，然后过滤出天然气中的游离水和固态杂质，此时天然气中只存在饱和水，进而进入三甘醇接触塔40与从上而下进入三甘醇接触的贫三甘醇(含水很少的三甘醇)进行逆向接触深度脱水，脱水合格后的天然气进行外输。贫三甘醇吸收水分后变成富三甘醇，进入三甘醇再生装置70进行再生。三甘醇再生装置70将进入的富三甘醇脱水后生成贫三甘醇，然后经贫甘醇/干气换热器50换热后进入三甘醇接触塔40，这里贫甘醇/干气换热器50换热的目的使从三甘醇接触塔40进液口c3进入的贫三甘醇的温度降低。为了检测脱水后得到的干气水露点是否满足要求，其通过在三甘醇接触塔40的进气口设置温度检测装置30，检测进入三甘醇接触塔40的湿气的湿气温度，并通过三甘醇再生装置70输出贫三甘醇的出口处即在三甘醇再生装置70与贫甘醇/干气换热器50的第二输入端b4之间设置三甘醇取样装置60，对三甘醇再生装置70输出的贫三甘醇的三甘醇浓度进行取样化验，然后通过三甘醇接触塔40中，预设的进气温度、三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系，再根据获取到的实际的湿气温度，贫三甘醇浓度来获取对应的平衡水露点，该平衡水露点即为该脱水系统的输出干气的干气水露点。

进一步的，如图2所示的，一实例中，三甘醇取样装置60包括：连接三甘醇再生装置70的第一取样支路61和连接第一取样支路61的样品储存单元63，第一取样支路61上设有第一隔离阀611，样品储存单元63包括可外接储液容器的样品储存单元63第一端和用于压力泄放的样品储存单元63第二端，样品储存单元63第一端设有第二隔离阀633，样品储存单元63第二端设有第三隔离阀634。具体的，通过连接三甘醇再生装置70的第一取样支路61，从三甘醇再生装置70中获取经过处理后得到的贫三甘醇样品，该取样的具体过程为，先打开第一隔离阀611，使贫三甘醇样品经由第一取样支路61进入样品储存单元63，在样品储存单元63获取到一定量的样品后，关断第一隔离阀611，此时由于三甘醇再生装置70中存在一定的压力，获取的样品也存在比较大的压力，此时可以打开样品储存单元63第二端的第三隔离阀634，通过样品储存单元63第二端进行排气泄压，在压力降低至满足要求时，则可以打开样品储存单元63第一端的第二隔离阀633，使样品储存单元63第一端导通，此时可以通过外接储液容器对该取样样品的转移或者测试，以得到取样样品的三甘醇浓度。可以理解，在样品取用完成后，需要将第二隔离阀633和第三隔离阀634均设置为关断状态。

可选的，样品储存单元63为1/2”仪表管，仪表管长度大于或等于200mm。具体的，为了保证样品取用的体积容量，其对样品储存单元63的设置可以采用通过的仪表管。

可选的，样品储存单元63倾斜设置以使样品储存单元第一端水平位置低于样品储存单元第二端水平位置。具体的，为了保证样品取用过程中，取样样品能够比较容易的经过样品储存单元第一端输入至外接的储液容器，其可以样品储存单元63倾斜设置，以使样品储存单元第一端水平位置低于样品储存单元第二端水平位置，以使取样样品可以依靠重力的作用从样品储存单元63中流入储液容器。

进一步的，样品储存单元63倾斜角度不小于10度。具体的，为了保证重力效果，对样品储存单元63倾斜的倾斜角度设置为不小于10度。

进一步的，样品储存单元第二端为弯头设计，弯头632朝向上方；和/或，样品储存单元第一端设有软管接头。具体的，为了使对样品储存单元63进行泄压时，防止其内部取样样品外溢，可以将样品储存单元第二端设计为弯头632，其弯头632朝上。此外，为了方面快捷的实现将样品储存单元63中的取样样品转移至外接储液容器，样品储存单元第一端设置为软管接头，在对取样样品的转移过程中，只需要要求储液容器连接该软管接头即可。

进一步的，样品储存单元第一端还设有连接软管接头的堵头631。具体的，为了避免误操作引起取样样品外溢，其在样品储存单元第一端还设有连接该软管接头的堵头631，在需要外接储液容器时，进行移除该堵头631的动作。

可选的，三甘醇取样装置60还包括连接三甘醇再生装置70的第二取样支路62，第二取样支路62靠近样品储存单元第二端处连接样品储存单元63，且第二取样支路62上设有第四隔离阀621。具体的，为了保证取样样品的取样效果，其还设置了连接三甘醇再生装置70的第二取样支路62，第二取样支路62靠近样品储存单元63第二端处设置，其工作原理为，在取样过程中，先打开第一隔离阀611和第四隔离阀621，使第一取样支路61，样品储存单元63和第二取样支路62与三甘醇再生装置70形成闭合回路，在持续一定时间后，关断第四隔离阀621，再进行如上面描述的样品取样过程，这样可以有效的避免原样品储存单元63中可能存下上一次取样过程中的遗留样品，而使本次取样样品受到污染，影响其测试准确性。

可选的，第一隔离阀611、第二隔离阀633、第三隔离阀634和/或第四隔离阀621为双隔离针阀。具体的，该三甘醇取样装置60中的第一隔离阀611、第二隔离阀633、第三隔离阀634和第四隔离阀621中的一个或者多个可以采用双隔离针阀，以提高其隔离效果。

可选的，初级过滤装置20包括天然气冷却器21和入口过滤分离器22；天然气冷却器21的第一输入口a1连接湿气入口10，天然气冷却器21的第一输出端a3连接入口过滤分离器22的输入端，入口过滤分离器22的输出端连接三甘醇接触塔40的进气口c1；天然气冷却器21的第二输入端a2和天然气冷却器21的第二输出端a4均与海水导通。具体的，湿天然气经湿气入口10进入初级过滤装置20，可以先通过天然气冷却器21进行与海水的冷却换热，降低其温度减少天然气的饱和含水，然后经过入口过滤分离器22分离其中的游离水和固体颗粒杂质，经三甘醇接触塔40的进气口进入三甘醇接触塔40。

可选的，三甘醇再生装置70包括三甘醇循环泵77，三甘醇循环泵77的出口连接贫甘醇/干气换热器50的第二输入端，三甘醇取样装置60靠近三甘醇循环泵77的出口设置。具体的，三甘醇再生装置70包括闪蒸罐75、三甘醇过滤器741、742、再沸器71、精馏柱711、回流冷凝柱712、汽提柱72、贫/富甘醇换热器73、缓冲罐76、三甘醇循环泵77等。具体再生工艺为，从三甘醇接触塔40吸水后富甘醇进入回流冷凝柱升温后进入闪蒸罐75脱出轻烃组分，然后进入颗粒过滤器742和活性炭过滤器741分别过滤掉三甘醇溶液中的固体杂质和重烃等，然后进入贫/富甘醇换热器73升温后，进入再沸器71进行加热升温，三甘醇与水沸点不同，富三甘醇在三甘醇再沸器71中加热后水分蒸发，富三甘醇变为贫三甘醇，贫三甘醇继续进入汽提柱72对通过与干气传质进一步脱水达到纯度要求后进入三甘醇缓冲罐76储存。然后通过三甘醇循环泵77将三甘醇缓冲罐76中的贫三甘醇进行输送，经贫甘醇/干气换热器50的第二输入口b4和第二输出口b2以及三甘醇接触塔40的进液口c3进入三甘醇接触塔40进行湿气脱水。

另，如图3所示，本发明的一种天然气脱水系统干气水露点测试方法，应用于上面任意的天然气脱水系统，包括：

s1、获取三甘醇接触塔的实时进气温度；

s2、通过三甘醇取样装置对三甘醇再生装置中的贫三甘醇进行采样，并获取采样样品中的实时三甘醇浓度；

s3、获取预设进气温度、预设三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系；并根据实时进气温度、实时三甘醇浓度和预设关系获取对应的平衡水露点以对应为脱水系统的干气水露点。

具体的，根据上面的描述，为了检测脱水后得到的干气水露点是否满足要求，其通过在三甘醇接触塔的进气口设置温度检测装置，检测进入三甘醇接触塔的湿气温度，并通过三甘醇再生装置输出的贫三甘醇的出口处即在三甘醇再生装置与贫甘醇/干气换热器的第二输入端之间设置三甘醇取样装置，对三甘醇再生装置输出的贫三甘醇的三甘醇浓度取样化验，然后通过如图4所示的，三甘醇接触塔中，预设的进气温度、三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系，再根据获取到的实际的湿气温度，贫三甘醇浓度来获取对应的平衡水露点，该平衡水露点即为该脱水系统的输出干气的干气水露点。在这里测试方法中的步骤顺序没有严格要求，尤其是其实时进气温度、实时三甘醇浓度获取，以及预设关系的获取顺序可以任意设置。

可选的，在步骤s3中，获取预设进气温度、预设三甘醇浓度与平衡水露点的预设关系；还包括：

获取偏差值，以对预设关系进行校正，以获取校正后的预设关系；或

在步骤s3中，以根据实时进气温度、实时三甘醇浓度和预设关系获取对应的平衡水露点以对应为脱水系统的干气水露点，包括：

获取偏差值，以根据实时进气温度、实时三甘醇浓度和预设关系获取对应的平衡水露点，并根据偏差值进行修正以获取对应的修正后的平衡水露点对应为脱水系统的干气水露点。

具体的，对于不同的工艺，其可能存在部分偏差，根据工艺设置该偏差值，在处理过程中，基于该偏差进行校正，其校正可以包括对预设关系进行校正，将标准的预设关系进行偏差补充后，获取校正后的预设关系，通过校正后的预设关系，根据获取的实时进气温度、实时三甘醇浓度和校正后的预设关系获取对应的平衡水露点以对应为脱水系统的干气水露点。也可以根据标准的预设关系获取对应的平衡水露点，然后对该平衡水露点进行补偿校正获取对应的修正后的平衡水露点对应为脱水系统的干气水露点。

可选的，偏差值取值为5～11℃，例如偏差值取10℃，以对预设关系进行校正，将预设关系正向补偿10℃；或根据偏差值进行修正以获取对应的修正后的平衡水露点，包括，将平衡水露点进行正向补偿10℃以得的修正后的平衡水露点。具体的，针对部分油田天然气采集系统，其偏差值通过取值10℃，正向补充，即将标准的预设关系进行正向平移，获取校正后的预设关系，也可以对基于标准的预设关系获取的平衡水露点直接正向补偿，以获取最终的平衡水露点。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。