低温分离集气站在页岩气开发地面工程中的应用

低温分离集气站是通过在低温操作条件下的分离方法来分离和回收更多液烃的集气站场，它是对含凝析油和重烃较多的页岩气处理的一种集气站。这种集气站场的流程主要包括三个部分：一是井口采气和常温状态下的高压分离部分；二是低温分离部分；三是凝析油或重烃的稳定处理部分。第一部分的工艺流程与常温分离集气站的参数检测和控制回路基本相同，这部分内容在前面已进行了叙述，这里不再重复。下文仅对第二、第三部分的自动控制进行简要叙述。第二、第三部分生产过程的自动控制设置如下主要的检测和控制回路。

1.换冷器进出口温度的检测

低温分离是指操作条件在0℃以下（通常-20～-4℃），对常温高压分离器过来的页岩气，通过低温分离器分离出页岩气中所含的凝析油和重烃，来回收更多的液烃。而低温操作条件是由井口采出的高压页岩气进行大差压的节流降压而产生的。但在该过程中，页岩气会生成水合物而结冰，为了防止水合物的生成，又不能采用加热的方式，必须采用在页岩气中注入抑制剂的防冻法来防止水合物的生成。

为了充分利用冷气的能量，对经过低温分离的冷页岩气与常温分离后的页岩气进行冷-冷交换，使冷页岩气升温到 0℃以上，而常温分离后的页岩气进行预冷降温到 0℃以下，以便减少所需降温的温差而降低压降能耗。在该过程中需对换冷器进出口页岩气进行温度检测，并对注入页岩气的抑制剂的注入量进行检测。

2.大压差节流阀的控制回路

大压差节流阀是形成低温的关键设备，阀后形成低温的温度控制回路是页岩气处理过程中重烃分离效果的关键调节回路。该控制回路的被控参数是选用阀后温度参数还是压力参数或前后压差参数，需要根据工艺条件进行选择。一般若上游压力波动较大，为了确保下游输气管道压力稳定，可选择阀后压力为被控参数，设置压力控制回路；若上游压力波动较大，为了保证页岩气中烃的分离效果，以确保页岩气质量及烃的回收率为目的即选择阀后温度或压差为被控参数，设置温度或压差控制回路；也可对以上参数设置相关串级的控制回路。

由于这种控制回路的调节阀是工作在大压差条件下，阀门冲刷很大，同时产生极大的噪声，所以通常选用的J—T阀为低噪声结构，高强度耐冲刷材质的调节阀。

3.低温分离器的液位控制

低温分离器的液位控制一方面为了保证烃的分离效果，另一方面为了防止高压页岩气窜入烃出口的下游低压设备，以确保生产安全，所以液位监视控制是极为重要的回路。为了保证控制回路的可靠运行，选择的液位计必须测量准确、性能稳定、可靠。通常选择的是高压雷达液位计、浮筒液位计或双法兰差压变送器。控制回路中需对液位超高或超低进行报警，并对液位进行紧急切断。

4.闪蒸分离器的控制

对闪蒸分离器设置闪蒸分离罐的压力控制是为了保证闪蒸系统的操作压力稳定，使闪蒸过程平稳进行。检测参数为闪蒸分离器的出口压力，被调节参量是控制闪蒸气的排出量。

设置闪蒸分离器液位控制同样是一方面为了保证烃的稳定分离，提高分离效果，另一方面为了防止高压页岩气窜入烃出口的下游低压设备，以确保生产安全。液位监控是极为重要的，液位计的选择要求测量准确、性能稳定、可靠。控制回路中需对液位超高或超低进行报警，并对液位进行紧急切断。(www.xing528.com)

5.混合液烃换热后的出口控制

为了保证液烃组分的稳定，即确保闪蒸温度的稳定，液烃换热的出口温度控制就是确保闪蒸温度的稳定，该控制回路的检测参数为换热器的出口温度，即调节参量是控制进入换热器的加热源热量。

6.三相分离器中的控制

在三相分离器中设置闪蒸气出口压力控制，同样为了保证闪蒸系统的操作压力稳定，使闪蒸过程平稳进行。检测参数为闪蒸分离器的出口压力，被调节参量是控制闪蒸气的排出量。

在三相分离器中设置分离罐的液位控制一方面为了保证烃的稳定分离，提高分离效果，另一方面为了防止高压页岩气窜入烃出口的下游低压设备，以确保生产安全。分离器液位检测的设置除分别设置油和水的液位检测外，还需设置油水界面检测，监视到油水界面的高低，以便掌握分离出的油中是否带水或者是水中带油。液位的监控是极为重要的，液位计的选择要求测量准确、性能稳定、可靠，控制回路中需对液位超高或超低进行报警，并对液位进行紧急切断。

7.凝析油稳定塔的控制

对凝析油稳定塔的控制回路设置有稳定塔的压力控制、塔底液位控制、重沸器出口的温度控制。

设置的稳定塔压力是为了保持生产过程中塔的压力稳定，使凝析油组分稳定。控制回路是：被控对象为塔顶压力，即检测塔顶压力参数，调节塔顶的出口流量。

因重沸器出口温度是组分分割的重要参数，重沸器出口的温度控制是对塔底凝析油在重沸器加热将轻组分从凝析油中再闪蒸出来，该控制回路的检测参数为重沸器出口温度，调节进入重沸器加热源热量。

塔底液位控制是为了使凝析油在塔底有一定的停留闪蒸时间，同时避免塔底被排空及设备窜压。该控制回路的检测参数为塔底液位，调节塔底的凝析油出口流量。