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储运工程系曹学文12020/9/25第三章天然气集输工艺流程第三章天然气集输工艺流程第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望第二节天然气集输的内容和特点第三节天然气集输工艺流程第四节集输管线第五节气田天然气矿场分离、井口防冻和污水处理第六节集输工艺设备第七节工程案例分析第八节凝析气田集输工艺储运工程系曹学文22020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望一、我国天然气矿场集输工程发展概况天然气集输技术的发展,经历了一个较长的时间,由以单个气田为集输单元发展到多气田集输系统组合,进而形成大型集输系统。发展过程大致课分为以下几个阶段:储运工程系曹学文32020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望50年代到60年代中期属气田集输集输发展的初级阶段。天然气的集输主要采用单井集气流程。从60年代到70年代中期,新气田相继开发,生产井与日俱增,气田集输技术也随之迅速发展。这个时期是四川气田建设过程中集输技术发展的关键阶段。70年代后期到80年代中期,四川气田建设规模迅速扩大,气田集输技术水平得到不断发展和提高,建设规模由十多个气田扩展到几十个气田,建成了区域性管网,开发高压、高含硫、凝析油含量较高的气田集输技术日趋成熟。储运工程系曹学文42020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望二、我国天然气矿场集输工程技术发展展望1.提高气田集输工艺技术水平(1)井口防冻①加热法;②喷注防冻抑制剂法(2)低压气的采输离心式压缩机:排量大,单级压比小;往复式压缩机:效率高,流量和压力可以在较大的范围内变化,并联时工作稳定,适用于气田中、后期增压。储运工程系曹学文52020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望(3)分离器目前国外常用的几种高效分离器有:①加拿大波塔—特斯特公司生产的再循环分离器,用于天然气净化和液体的回收,其性能可靠,效率高,内部结构坚固。它分为轴流卧式再循环分离器和向心流动立式再循环分离器,后者可以脱除气体中99.5%的5~25μm以上的液滴。②天然气过滤器分为干式过滤器和过滤分离器。干式过滤器可完全脱除1μm以上的固体杂质。储运工程系曹学文62020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望国外各类分离器能够达到高效分离,主要是通过开发新型的高效分离元件。分离元件形式多样,平行挡板、碟形转向—挡板系统、雾沫捕集构件、金属筛网、蜂窝状斜板等。国外分离器的发展趋势:提高油气水页面控制及检测手段,实现无人操作,采用高效分离元件,提高分离效率,缩小体积,减轻重量。储运工程系曹学文72020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望(4)节能与减少漏损气田集输能耗,主要是从井口流动压力节流、气体在管道、设备阀中流动压损以及为防止水合物生成,对气体加热的热量消耗和低压气集输动力消耗等。节能的方法与气田集工艺、生产操作、管理等有密切关系。要减少能耗必须大力开发新技术,研制新流程、新方法,选用效率高、性能好的设备。储运工程系曹学文82020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望2.提高气田自动化管理水平先进的计算机集输的应用气田自动控制系统SCADA系统高度自动化管理82020/9/25储运工程系曹学文92020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望目前我国气田自动化控制的整体水平较低,为了满足生产发展的需要,必须提高我国气田集输的自动化管理水平。自动化方案的制定要因地制宜,结合工程具体情况,要以确保生产安全可靠,技术经济合理为准则。对中、后期及边远油气田集输系统改造原则上要以提高设备使用的安全可靠性,提高生产效率,减轻劳动强度为主,改造更新设备仪表;老气田改造要以实现就地自动控制,实现井口无人值守为目标;对新建工程,特别是生产条件艰苦的边远山区、沙漠等地区,应建立自动化程度较高的控制系统。92020/9/25储运工程系曹学文102020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望3.含硫气田集输工程防腐蚀(1)选用抗硫材质(2)缓蚀剂防腐(3)管道内壁防腐涂层技术102020/9/25储运工程系曹学文112020/9/25第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望4.提高气田集输工程的整体组装水平提高气田集输设备的整体组装施工技术水平是指实现设计定型化、模块化、设备组装工厂预制化和现场装配化。今后组装技术发展的主要趋势:向大型化、工艺组件微型化、整体预制化、高度自动化、露天和易运的方向发展。112020/9/25储运工程系曹学文122020/9/25第二节天然气集输的内容和特点第二节天然气集输的内容和特点天然气集输是继气田勘探、开发和开采之后的一个非常重要的生产过程,广义而言,它包括从井口开始,将天然气通过管网收集起来,经过预处理和其后的气体净化,最后成为合格的商品天然气,并外输至用户的整个生产过程。天然气集输的过程如图3-1所示。122020/9/25图3-1天然气集输系统示意图1-井场;2-集气站;3-天然气净化厂和压气站;4-到配气站的出口;5、6-铁路与公路穿越;7-中间压气站;8-河流穿越;9-沟谷跨越;10-地下储气库;11-阴极保护站;12-终点配气站132020/9/25储运工程系曹学文142020/9/25第二节天然气集输的内容和特点(1)井场一般在气井所在地设置井场装置,简单的井场只有采气树装置。当需要对单井进行处理时,常在井场设置一套调压、分离、计量等设备,使从气井出来的天然气经节流降压后,在分离器中脱除游离水、凝析油及机械杂志,经计量后输入集气管线。(2)集气站一般将两口以上的气井用管线接至集气站,在集气站对气体进行节流降压、分离(油、水、机械杂质)、计量,然手输入集气管线。根据天然气中是否需要回收凝析油,将集气站分为常温集气站和低温集气站两种形式,其中低温集气站较常温集气站复杂很多。142020/9/25储运工程系曹学文152020/9/25第二节天然气集输的内容和特点(3)天然气处理厂对于含有H2S等杂质和凝析油的天然气,经集气站汇集预处理后,还需进入天然气处理厂,在天然气处理厂进行脱硫化氢、二氧化碳、凝析油和水,使气体质量达到管输和商品天然气的质量标准。(4)压气站压气站分为矿场压气站和输气干线压气站两种。在气田开发后期(或低压气田),当气井井口压力不能满足生产和输送所要求的压力时,就得设置矿场压气站,将气体增压,然后再输送到天然气处理厂活输气干线。此外,天然气在输气干线中流动时,压力不断下降,要保证管输能力不下降就必须在输气干线上一定位置设置压气站,将气体压缩到所需的压力。储运工程系曹学文162020/9/25第二节天然气集输的内容和特点压气站设在输气干线起点的叫起点压气站或首站,其任务是将处理厂来的天然气,经除尘、计量、增压后输送到下一站。而压气站设在输气干线中间一定位置的叫中间压气站,其任务是将压力下降了的天然气进行增压,继续往下一站输送。中间压气站可以有好几个(5)调压计量站(配气站)。一般设置在输气支线的起点或输气干线的终点,也可以设置在输气干线中途某个位置,它可以有很多个。其任务是将气体分配给用户。162020/9/25储运工程系曹学文172020/9/25第二节天然气集输的内容和特点(6)集气管网和输气干线在矿场内部,将各气井的天然气输送到集气站和各集气站的天然气送往气体净化厂的输气管道统称为集气管网。从气体净化厂将处理好的天然气输送到远处用户的输气管道叫输气干线。输气干线在经过铁路、公路、河流、沟谷时,有穿跨越工程。(7)清管站为清除管道内的积液和污物以提高管线的输送能力,常在输气干线和集气干线上设置清管站。(8)阴极保护为防止和延缓埋在土壤内的输气干线的电化学腐蚀,在输气干线上每隔一定距离就设置一个阴极保护站。172020/9/25储运工程系曹学文182020/9/25第三节天然气集输工艺流程第三节天然气集输工艺流程一、气井产物从气井产出的物质,天然气+液体+固体物质。液体包括液烃和气田水。液烃也是由于天然气被采出后,随着气—液相态平衡条件的变化,一部分较重的烃也凝结为液体被析出。但对组成属于干气范围的天然气,从气井采出后不析出液烃。气田水又包含游离水和凝结水两种。气田开采初期,一般不出现游离水,但少数气田在开采初期也有游离水随着天然气从气井采出。凝结水是天然气在高压、高温的地层中所含有的饱和水汽,当天然气被采出后,由于压力和温度降低,在天然气中的饱和水汽,随着温度和压力的变化而凝结为液体被游离出来。机械杂质:固体物质包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物等。储运工程系曹学文192020/9/25第三节天然气集输工艺流程气田水分为底水(或边水)和束缚水两类。气田水:气藏里与天然气同时存在的水。边水或底水:存在于气藏边缘和衬托在天然气底部的气层水。束缚水:一部分水因受气层岩粒的附着力或超毛细孔隙作用力的作用,在采气过程中不随气流流动的水。气田水通常有较高的矿化度,一般在10g/L以上。储运工程系曹学文202020/9/25第三节天然气集输工艺流程二、气田集输系统的工作范围和工作内容天然气从气井采出,经过降压并进行分离除尘除液处理之后,再由集气支线、集气干线输送至天然气处理厂或长输管道首站,称为气田集输系统。当天然气中含有H2S、H2O时,即需经过天然气处理厂进行脱硫、脱水处理,然后输至长输管道首站。气田集输系统的工作:收集天然气,并经过降压、分离、净化使天然气达到符合管输要求的条件,然后输往长输管道。储运工程系曹学文212020/9/25第三节天然气集输工艺流程三、气田井场流程气田集输流程是表达天然气的流向和处理天然气的工艺方法。气田集输流程分为井场流程和气田集气站流程。在井场里,最主要的装置是采气树,它是由闸阀、四通(或三通)等部件构成的一套管汇。还有节流阀,压力、温度检测仪表及加热或注醇设备等。井场装置具有三种功能:(1)调控气井的产量;(2)调控天然气的输送压力;(3)防止天然气生成水合物。储运工程系曹学文222020/9/25第三节天然气集输工艺流程比较典型的井场装置流程,也是目前现场通常采用的有两种类型。一种是加热天然气防止生成水合物的流程,如图3-1;另一种是向天然气中注入抑制剂防止生成水合物的流程,如图3-2。图3-1加热防冻的井场装置原理流程图1-气井;2-采气树针形阀;3-加热炉;4-气井产量调控节流阀;5-加热炉;6-气体输压调控节流阀储运工程系曹学文242020/9/25第三节天然气集输工艺流程图3-1所示,天然气从针形阀出来后进入井场装置,首先通过加热炉3进行加热升温,然后经过第一级节流阀(气井产量调控节流阀)4进行气量调控和降压,天然气再次通过加热器5进行加热升温,和第二级节流阀(气体输压调控节流阀)6进行降压以满足采气管线起点压力的要求。图3-2注抑制剂防冻的井场装置原理流程图1-抑制剂注入器;储运工程系曹学文262020/9/25第三节天然气集输工艺流程图3-2所示,流程图中的抑制剂注入器1替换了图3-1中的加热炉3和5,流经注入器的天然气与抑制剂相混合,一部分饱和水汽被吸收下来,天然气的水露点随之降低。经过第一级节流阀(气井产量调控阀)进行气量控制和降压。再经第二级节流阀(气体输压调控阀)进行降压以满足采气管线起点压力的要求。储运工程系曹学文272020/9/25第三节天然气集输工艺流程四、气田集输站场工艺流程气田集输站场工艺流程是表达各种站场的工艺方法和工艺过程。所表达的内容包括物料平衡量、设备种类和生产能力、操作参数,以及控制操作条件的方法和仪表设备等。气田集气站工艺流程分为单井集输流程和多井集输流程。按其天然气分离时的温度条件,可分为常温分离工艺流程和低温分离工艺流程。储气构造、地形地物条件、自然条件、气井压力温度、天然气组成以及含油含水情况等因素是千变万化的,而适应这些因素的气田天然气集输流程也是多种多样的。这里仅对较为典型和常见的流程加以描述。储运工程系曹学文282020/9/25第三节天然
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