长庆气田在线分析仪应用问题研究

　　摘要：近年来天然气在线分析仪在长庆气田各处理厂/净化厂应用广泛，主要用于监测产品气的 水露点、烃露点、硫化氢含量和气体组分等生产数据。但在实际应用中仪器故障率较高，未能 完全发挥其应有作用，问题的主要症结在于取样与预处理系统不完善，进口设备售后维护不到 位，现场技术能力薄弱以及传统观念限制。为此，提出了四项解决对策，即完善取样和预处理 系统的设计和施工;优化选型设计;明确岗位职责;转变观念，强化管理。通过对在线分析仪 应用全流程各环节问题的改善，全面提高了在线分析仪在长庆气田的应用水平，提高了产品质 量，保障了安全生产，实现了先进控制、能量计量的目标。

　　关键词：在线分析仪;天然气净化;取样;预处理

　　在线分析仪是指直接安装在生产流程中，对物 料 的 组 分 或 物 理 参 数 进 行 连 续 或 间 断 分 析 的 仪 表[1] 。在我国，石油化工和环境保护行业，是在线 分析仪应用最为密集的领域。 在天然气行业，在线分析仪提供必需的产品质 量数据、生产管理数据和环境分析数据，是提高产 品质量、保障安全生产、实现先进控制、达成能量 计量的重要手段。天然气行业常用的在线分析仪主要包括色谱分析仪、硫化氢分析仪、总硫分析仪、 水露点分析仪和烃露点分析仪[2] 。

　　1 长庆气田地面建设概述

　　截至 2018 年底，长庆气田已建成天然气生产 能力 400×108 m3 /a。主力气田包括靖边气田、榆林 气田、神木气田、子洲-米脂气田和苏里格气田。 长庆气田的井口天然气气质各个气田有所不同 ， 靖 边 气 田 的 井 口 天 然 气 含 有 H2S、 CO2， 榆 林、神木、子洲-米脂和苏里格气田的天然气中含 有少量的凝析油，但 H2S、CO2含量轻微。

　　长庆天 然气主要用作民用，根据长庆天然气的气质特征和 商品天然气的质量要求，不同气田的天然气净化、 处理工艺也不尽相同[3-4] 。靖边气田采用集中净化的 工 艺 模 式 ， 天 然 气 净 化 厂 选 用 甲 基 二 乙 醇 胺 (MDEA) 脱除酸性气体工艺，并针对原料气高碳 硫比的气质特点，研发了复配 MDEA 溶液脱硫、脱 碳技术，提高了装置运行的技术经济性能。脱水采 用成熟的三甘醇脱水工艺，硫磺回收引进了林德公 司的 Clinsulf- do 直接氧化工艺。榆林、神木、子 洲-米脂和苏里格气田均采用集中处理的工艺模 式，选用了丙烷制冷脱烃、脱水工艺技术，主要脱 除水分和凝析油，以有效降低进入长输管道天然气 的烃、水露点[5] 。

　　截至 2018 年底，长庆气田共建成 5 座净化厂和 12 座处理厂。靖边气田净化厂采用混合醇胺溶液 (MDEA+DEA)脱硫脱碳、三甘醇脱水的主体工艺， 榆林、神木、子洲-米脂和苏里格气田处理厂均采 用丙烷制冷脱水脱烃的主体工艺。

　　2 在线分析仪应用现状

　　长庆气田主要在净化厂 (处理厂) 的产品气外 输管线上应用在线分析仪，用于监测产品气的相关 参数，常用的在线分析仪主要有微量水分与水露点 分析仪、烃露点分析仪、硫化氢分析仪和色谱分析 仪。此外，部分净化厂在硫磺回收装置酸气管线上 安装了硫化氢分析仪、在尾气管线上安装了 H2S/ SO2比值分析仪[6] 。 以长庆气田有代表性的 A 净化厂和 B 处理厂为 例，说明在线分析仪的具体应用情况。 A 净化厂共有各类分析仪 17 套，正常运行 7 套 。 B 处 理 厂 共 有 各 类 分 析 仪 7 套 ， 正 常 运 行 3 套。

　　3 存在问题分析

　　A 净化厂和 B 处理厂各类分析仪表的故障率普 遍在 60%以上，运行效果并不十分理想。对两座净 化 (处理) 厂的 14 台故障分析仪器的影响因素进 行调研和分析，得出故障因素统计表。由此可知，导致分析仪运行不正常的主要原因 集中在以下几个方面：

　　(1) 取样与预处理系统不完善。大多数故障源 于取样系统而非仪表本体，样品处理系统存在的诸 多问题，已经成为制约在线分析仪正常运行的瓶 颈[7] 。常见的问题包括：①取样探头安装不规范，如 取样探头未插入天然气管道中部取样，而是错误地 直接在天然气管道上钻孔焊接短管取样，导致组分 失真[8] ;②样气减压环节安装错误，如未采用电加热 减压，而是错误地使用针型阀减压，导致冷凝液体 进入仪器导致故障，有的甚至未设置减压环节，直 接将压力不符合要求的样品送入仪器[9] ;③取样管线 未设置保温和伴热。裸露钢管受环境温度影响，样 气中的水分吸附在管壁上，严重影响测量结果。 存在这些问题的原因，一方面在于施工安装不 规范，缺乏有效的施工监督及验收;另一方面在于 目前取样和预处理系统流程未实现标准化，各供应 商和系统集成商做法互不相同、难以统一，施工方 拿不到供应商的图纸，工程验收也无据可查。

　　(2) 进口设备售后和维护不到位。分析仪表大 都属于进口设备，但目前国外供应商的售后维保体 系不完善，备品备件供应渠道不畅，供货周期长， 维护费用高，售后不及时，导致了仪器的维修延 误，造成长时间停运。尤其是某些老型号分析仪表，其备品备件甚至已经不再生产，这个问题在本 次调查中体现得尤为突出。

　　(3) 现场技术能力薄弱。与常规仪表不同，天 然气在线分析仪表大多结构精密、原理复杂，现场 操作人员缺乏系统培训，难以对一般故障做出判断 和处理。又缺乏相应的操作规程和规章制度，技术 人员培训慢、培训难，一旦发生人员岗位变动更是 无人可替。

　　(4) 重视程度不足，缺少相关规程章程。目前 长庆气田在线分析仪主要设置在净化厂 (处理厂) 产品气外输环节，在现阶段，在线分析仪仍主要作 为人工分析的补充和参考[10] 。部分操作人员仍存在 传统的“在线分析数据没有人工化验准确”的观 念。加上仪表本身应用情况不理想，部分操作人员 失去了对在线分析仪的信心，依赖程度不高、重视 程度不足。

　　4 问题解决对策

　　(1) 完善取样和预处理系统的设计和施工。对 常用的几种型号分析仪取样和预处理环节的图纸进 行标准化和规范化，严格按图纸施工并验收。未实 现处理流程标准化的分析仪，供应商应在施工图设 计阶段及时介入，提高设计图纸深度。业主、设计 院和产品供应商均应转变过去“重仪表，轻配套” 的传统观念，将样品处理环节列为在线分析仪表应 用的重中之重。

　　(2) 优化选型设计。考虑到现场自然条件恶 劣、维护力量有限，应尽可能倾向于选择稳定耐 用、维护工作量小的分析仪，优先考虑国产设备。 在选择进口产品时，对售后服务和备件供应周期应 提出明确要求。

　　(3) 明确岗位职责。目前气田现场面临较大的 用工压力，在没有条件设立专职岗位的情况下，应 有兼职分析仪表岗，规定专人负责并加强操作使用 培训，使之具备基本的故障排查能力。还需建立完 整的设备台账和操作规程，保证在人员更替的情况 下不影响使用。

　　(4) 转变观念，强化管理。树立“应用在线分析仪是实现气田减员增效有效手段”的观念，将在线分析仪的应用情况纳入考核管理范围。

　　化工师论文投稿刊物：《石化技术》(季刊)创刊于1980年，由北京燕山石油化工有限公司主办。 生产与科研相结合，石油化工与精细化工并重，为石化行业科技人员服务。读者对象：从事石油化工工业生产和技术开发研究的工程技术人员、科研工作者，以及高等院校相关专业的师生。

　　5 结束语

　　现阶段，在线分析仪为长庆气田保障产品质量 和维持安全环保生产提供了必要的数据。随着长庆气田的不断发展，气田信息化、数字化相关新技术 的不断涌现，提高气田智能化水平、减少现场操作 用工数是大势所趋。使用在线分析仪的实时连续分 析取代人工取样化验，是降低劳动强度、盘活人力 资源的有效手段。此外，随着长庆气田一大批新项 目的设计和投运，如上古天然气处理总厂、橇装处 理站等，对在线分析仪的应用水平也提出了更高的 要求。因此，分析梳理在线分析仪目前应用存在的 问题，制订对策及时解决问题，切实发挥分析仪的 作用，具有重要的意义。

　　参考文献

　　[1] 中国石化工程建设公司.石油化工在线分析仪系统设计 规 范 ： SH/T 3174—2013[S]. 北 京 ： 中 国 石 化 出 版 社 ， 2014：3-6 Engineering Construction Corporation SINOPEC. Design specification for on - line analyzer systems in petrochemical industry： SH/T 3174—2013[S]. Beijing： China Petrochemical Press，2014：3-6.

　　[2] 王森，张继勇，郭和，等.天然气工业在线分析技术[M]. 北京：化学工业出版社，2017. WANG Sen， ZHANG Jiyong， GUO He， et al. On - line analysis technology of natural gas industry[M]. Beijing： Chemical Industry Press，2017.

　　作者：张鑫 1 杨丹阳 2 刘元刚 1 李健 1