1、第 3 期收稿日期:20220808基金项目:中国石油化工股份有限公司西南油气分公司科研项目(JCS391904)作者简介:张伟荣，本科，工程师，主要从事油气设备环保管理与研究工作。三甘醇脱水撬尾气治理探索张伟荣，黄琴，刘永炬(中国石油化工股份有限公司西南油气分公司采气四厂，重庆400000)摘要:为降低建设成本实现效益开发，威荣气田一期产能建设涉及的页岩气脱水处理采用利旧三甘醇脱水撬。然而由于设备年代久远，没有配套相应的尾气处理装置，利旧维修不彻底，投运后井站附近存在刺鼻异味，严重影响了设备的正常运行。为了消除利旧脱水撬设备故障与尾气异味，提升脱水撬运行时率，保证设备平稳运行，开展威荣气田页
2、岩气三甘醇脱水撬尾气治理技术研究，结合现场排查和有机组分实验分析，揭示尾气异味成因机制，针对性制定并实施了精馏柱尾气治理的环保措施。对于提升页岩气生产设备本质安全、消除页岩气开发环保风险有很好的保障作用，为威荣气田的规模效益开发打下良好基础。关键词:页岩气;三甘醇脱水;尾气治理中图分类号:TE9911文献标识码:A文章编号:1008021X(2023)03024304Exploration of Tail Gas Treatment of Shale Gas Triethylene GlycolDehydration ProcessZhang Weirong，Huang Qin，Liu Yon
3、gju(No4 Gas Production Plant of Southwest Oil and Gas Branch Company of ChinaPetrochemical Corporation，Chongqing400000，China)Abstract:In order to reduce the construction cost and realize beneficial development，the dehydration treatment of shale gasinvolved in the capacity construction of the first p
4、hase of Weirong Gas Field adopts the old triethylene glycol dehydration skidHowever，due to the age of the equipment，there is no corresponding exhaust gas treatment device，and the old maintenance is notcomplete，and there is a pungent odor near the well station after it is put into operation，which ser
5、iously affects the normaloperation of the equipmentIn order to eliminate the failure of the old dewatering skid equipment and the odor of exhaust gas，improve the operating time rate of the dewatering skid，and ensure the smooth operation of the equipment，the research on the tailgas treatment technolo
6、gy of the triethylene glycol dehydration skid for shale gas in Weirong Gas Field was carried outCombinedwith on site investigation and experimental analysis of organic components，the cause of tail gas odor was revealed，andenvironmental protection measures for rectification column tail gas treatment
7、were formulated and implemented in a targetedmannerIt has a good guarantee effect on improving the intrinsic safety of shale gas production equipment and eliminatingenvironmental risks in shale gas development，laying a good foundation for the scale and benefit development of Weirong GasFieldKey word
8、s:shale gas;triethylene glycol dehydration;tail gas treatment页岩气藏地质及开发技术特点决定了页岩气井产出天然气具有较高饱和含水量1。由于水分的存在对于天然气的集输极为不利，导致集输动力过度消耗，特别是天然气湿气在含有二氧化碳和硫化氢的情况下会造成集输管线和设备的酸性腐蚀，在一定条件下甚至还会引起集输管线的水合物冰堵。目前，三甘醇脱水(TEG)是气田集输和净化厂最为常用的一种溶剂吸收式脱水工艺24，其脱水原理是利用对水具有极强亲和力的三甘醇作为水分吸收剂与天然气充分接触，使得水分传递到吸收剂从而达到脱去天然气水分的目的。页岩气田的深度
9、脱水采用的是典型三甘醇脱水工艺5，装置由高压吸收系统及低压再生系统两部分组成。高压吸收系统完成天然气湿气的吸收脱水过程，而低压再生系统实现脱水后的三甘醇溶液的再生，同时完成三甘醇再生循环过程中富甘醇和贫甘醇的能量交换。为了消除利旧脱水撬设备故障与尾气异味，提升脱水撬运行时率，保证设备平稳运行。本文开展威荣气田页岩气三甘醇脱水撬尾气治理技术研究，探索尾气异味确切成因，提出低成本、环保的尾气治理方案。1威荣气田脱水撬尾气异味及成因机制针对威荣页岩气区块的威页 23#平台三甘醇脱水尾气散发异味问题进行实地调查。为了进一步查明尾气异味成因和来源，分别对三甘醇富液和精馏柱尾气冷凝水进行了现场取样分析。通
10、过对三甘醇脱水撬装置中的三甘醇富液样品和精馏塔冷凝水样品的物理性状与气味进行初步感官判识，发现三甘醇富液为略微黏稠的黑色液体，稍带矿物油味;精馏塔冷凝水则为棕褐色，具有浓烈的矿物油味，其表面存在似蜡状黑褐色漂浮物具有滑腻感和极为浓烈矿物油味。从现场实地调查来看，威页 23#平台流程区的三甘醇再生尾气异味主要是较为浓烈的矿物油味，而未有其他恶臭味。从文献调研来看，目前业内普遍认为三甘醇再生尾气异味来源于天然气中混入的重烃组分67。因此，初步判断威页 23#平台三甘醇脱水尾气异味是由天然气中混入的重烃类有机物造成的。为进一步明确三甘醇脱水尾气异味成因，将三甘醇脱水撬装置中的三甘醇富液和精馏塔冷凝水
11、样品进行了有机组分和含量的实验检测。检测结果显示，三甘醇富液所含有机物类型多样，主要有醇类、酚类、酯类、酰胺类以及含硫有机化合物等(表 1)，而精馏塔冷凝水有机物类型相对较少，主要是烷烃类、芳香烃类、酮类等(表 2)。342张伟荣，等:三甘醇脱水撬尾气治理探索DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2023.03.019山东化工表 1威页 23#平台三甘醇富液有机物组分的检查结果名称分子式含量/%乙二醇C2H6O2199邻苯二甲酸(2乙基)单酯C16H22O415332，2亚甲基双(4甲基6叔丁基苯酚)C23H32O21428异恶草胺C18H24N2O41332十六酸甲酯
12、C17H34O2985硬脂酸甲酯C19H38O2957邻苯二甲酸二丁酯C16H22O4752甲基硫代甲砜C3H8OS24042，6二叔丁基对甲酚C15H24O3062，4二叔丁基苯酚C14H22O172邻二甲苯C8H10082间二甲苯C8H10060表 2威页 23#平台精馏塔冷凝水的有机组分检测结果名称分子式含量/%()(+)3甲基环戊酮C6H10O122910甲基十九烷C20H421162十五烷C15H3211202甲基环已酮C7H12O887十四烷C14H30768正辛烷C8H18591二十烷C20H42586植烷C20H424323甲基己烷C7H162642，7，10三甲基十二烷C15
13、H32262十二烷C12H26236甲苯C7H82012，2亚甲基双(4甲基6叔丁基苯酚)C23H32O21921，4二氧六环C4H8O21881，2二甲苯C8H101322，6，10，14四甲基十五烷C19H40132十七烷C17H36130环己醇C6H12O1102，6二甲基十一烷C13H281033甲基庚烷C8H18092溴代三十烷C30H61Br055环已酮C6H10O0451，4二氧六环C4H8O2027通过对检测结果进行对比可以发现，两者在所含有机物类型和含量上存在较大差异。特别是碳原子数较多的饱和烃仅存在于异味较浓烈的精馏塔冷凝水，而异味轻微的三甘醇富液中未能检出。另外，三甘醇富
14、液中具有苯环结构的酚类或酯类通常具有特殊气味(一般为刺激性气味或芳香气味)，酰胺类有机物的异恶草胺具有刺激性的氨气味，含硫有机化合物通常具有恶臭味。因此，在理论上三甘醇富液和精馏塔冷凝水二者均具有一定异味。考虑到正常的三甘醇脱水流程是不会发生三甘醇富液的泄漏，且威页 23#平台流程区并未发现除矿物油味以外的其他异味。基于上述井站的实地调查和实验室测试分析，认为三甘醇脱水尾气异味是由天然气中混入的多碳原子数的饱和烃(重烃)造成。志留系龙马溪组页岩储层富含黏土矿物8，为了在钻井过程中较好的保护页岩储层，威远和永川区块的页岩气井钻进水平段时均采用了柴油基泥浆钻井。这也就势必造成一定量的油基钻井泥浆滞
15、留于页岩气储层之中。由于页岩储层埋藏深度大、地层温度和压力高，油基泥浆中的基础油成分(柴油)也就不可避免地将混入地层水中。通过现场实地调查和取样，发现威页 231HF、永页 1 平台和永页 2HF 等气井产出的地层水的物理性状较为相似(图 1)，均有一定程度的浑浊并带有明显的矿物油味与永页 2HF 井收集到的残余柴油基钻井泥浆(图2)气味极为相似。图 1威页 231HF、永页 1HF、永页 2HF 井采出水物理性状对比图 2永页 2HF 井残余柴油基钻井泥浆样品通过对以上各气井采出水进行有机组分测试分析，分析取得的结果显示采出水含有的主要有机组分均以 C10C22 饱和烃类为主，即主要为柴油成
16、分见表 3。表 3威页 231HF 井采出水的有机组分检测结果分子式中文名称含量/%C15H32正十五烷2439C21H442甲基二十烷1553C18H37Cl3Si十八烷基三氯硅烷1141C14H30正十四烷639C15H322，6，11三甲基十二烷595C20H42正二十烷537C20H4210甲基十九烷503C13H285丁基壬烷496C20H422，6，10，14四甲基十六烷495C21H442甲基二十烷262C14H29Br2溴十四烷261C18H382，6，10三甲基十五烷227C12H263，7二甲基癸烷200C20H422甲基十九烷烃147C12H262甲基十一烷烃129C13H285(2甲基丙基)壬烷111442SHANDONG CHEMICAL INDUSTY2023 年第 52 卷第 3 期以上检测结果与三甘醇脱水撬精馏柱尾气冷凝水所含有机物质特征基本一致，其中柴油成分(C10 C22 的饱和烷烃)占到了总有机物含量的 7902%以上。这与威页 231HF 钻井液报告描述的 3 4905 555 m 水平段采用了含柴油 85%90%的油基泥浆进行钻井的事实是吻合的