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1、第三章 天然氣集輸工藝流程 一、氣井產(chǎn)物二、氣田集輸系統(tǒng)的工作范圍和工作內(nèi)容 三、氣田井場流程 四、氣田集輸站場工藝流程 五、氣田集輸流程的制定 7/26/20221 一、氣井產(chǎn)物 一、氣井產(chǎn)物 從氣井產(chǎn)出的物質(zhì),除天然氣外一般含有液體和固體物質(zhì)。 液體包括液烴和氣田水。 氣田水又包含游離水和凝結(jié)水兩種。氣田開采初期,一般不出現(xiàn)游離水,但少數(shù)氣田在開采初期也有游離水隨著天然氣從氣井采出。凝結(jié)水是天然氣在高壓、高溫的地層中所含有的飽和水汽,當(dāng)天然氣被采出后,由于壓力和溫度降低,在天然氣中的飽和水汽,隨著溫度和壓力的變化而凝結(jié)為液體被游離出來。 液烴也是由于天然氣被采出后,隨著氣一液相態(tài)平衡條件的

2、變化,一部分較重的烴也凝結(jié)為液體被析出。但對組成屬于干氣范圍的天然氣,從氣井采出后不析出液烴。 7/26/20222 一、氣井產(chǎn)物 機(jī)械雜質(zhì):固體物質(zhì)包括巖屑、砂、酸化處理后的殘存物等 天然氣的性質(zhì)和氣田水的有無,以及氣田水的性質(zhì),對氣田集輸流程的制定有密切關(guān)系。 氣田水分為底水(或邊水)和束縛水兩類。氣藏里與天然氣同時存在的水稱為氣田水。存在于氣藏邊緣和襯托在天然氣底部的氣層水稱為邊水或底水;一部分水因受氣層巖粒的附著力或超毛細(xì)孔隙作用力的作用,在采氣過程中不隨氣流流動的水稱為束縛水。氣田水通常有較高的礦化度,一般在10gL以上7/26/20223 一、氣井產(chǎn)物二、氣田集輸系統(tǒng)的工作范圍和工

3、作內(nèi)容 天然氣從氣井采出,經(jīng)過降壓并進(jìn)行分離除塵除液處理之后,再由集氣支線、集氣干線輸送至天然氣處理廠或長輸管道首站,稱為氣田集輸系統(tǒng)。當(dāng)天然氣中含有H2S、H2O時,即需經(jīng)過天然氣處理廠進(jìn)行脫硫、脫水處理,然后輸至長輸管道首站。 氣田集輸系統(tǒng)的工作是:收集天然氣,并經(jīng)過降壓、分離、凈化使天然氣達(dá)到符合管輸要求的條件,然后輸往長輸管道。 7/26/20224三、氣田井場流程三、氣田井場流程 氣田集輸流程是表達(dá)天然氣的流向和處理天然氣的工藝方法。氣田集輸流程分為井場流程和氣田集氣站流程。 氣田集氣站工藝流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。 按其天然氣分離時的溫度條件,可分為常溫分離工藝流程和低溫

4、分離工藝流程。 儲氣構(gòu)造、地形地物條件、自然條件、氣井壓力溫度、天然氣組成以及含油含水情況等因素是千變?nèi)f化的,而適應(yīng)這些因素的氣田天然氣集輸流程也是多種多樣的。這里僅對較為典型和常見的流程加以描述。 7/26/20225三、氣田井場流程 在井場里,最主要的裝置是采氣樹,它是由閘閥、四通(或三通)等部件構(gòu)成的一套管匯。還有節(jié)流閥,壓力、溫度檢測儀表及加熱或注醇設(shè)備等。井場裝置具有三種功能:(1)調(diào)控氣井的產(chǎn)量;(2)調(diào)控天然氣的輸送壓力;(3)防止天然氣生成水合物。7/26/20226三、氣田井場流程 比較典型的井場裝置流程,也是目前現(xiàn)場通常采用的有兩種類型。一種是加熱天然氣防止生成水合物的流程

5、;另一種是向天然氣中注入抑制劑防止生成水合物的流程,如 圖31 和32 所示。 7/26/20227圖 31 加熱防凍的井場裝置原理流程圖 1氣井; 2采氣樹針形閥; 3加熱爐;4氣井產(chǎn)量調(diào)控節(jié)流閥; 5加熱爐;6氣體輸壓調(diào)控節(jié)流閥 7/26/20228三、氣田井場流程 圖31 所示,天然氣從針形閥出來后進(jìn)入井場裝置,首先通過加熱爐3進(jìn)行加熱升溫,然后經(jīng)過第一級節(jié)流閥(氣井產(chǎn)量調(diào)控節(jié)流閥)4進(jìn)行氣量調(diào)控和降壓,天然氣再次通過加熱器5進(jìn)行加熱升溫,和第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控節(jié)流閥)6進(jìn)行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。 7/26/20229圖 32 注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖 1抑制劑

6、注入器; 7/26/202210三、氣田井場流程 圖32 所示,流程圖中的抑制劑注入器1替換了 圖31 中的加熱爐 3 和 5 ,流經(jīng)注入器的天然氣與抑制劑相混合,一部分飽和水汽被吸收下來,天然氣的水露點隨之降低。經(jīng)過第一級節(jié)流閥(氣井產(chǎn)量調(diào)控閥)進(jìn)行氣量控制和降壓。再經(jīng)第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控閥)進(jìn)行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。 7/26/202211四、氣田集輸站場工藝流程四、氣田集輸站場工藝流程 氣田集輸站場工藝流程是表達(dá)各種站場的工藝方法和工藝過程。所表達(dá)的內(nèi)容包括物料平衡量、設(shè)備種類和生產(chǎn)能力、操作參數(shù),以及控制操作條件的方法和儀表設(shè)備等。1、 常溫分離集氣站 常溫分離集氣站

7、的功能是收集氣井的天然氣;對收集的天然氣在站內(nèi)進(jìn)行氣液分離處理;對處理后的天然氣進(jìn)行壓力控制,使之滿足集氣管線輸壓要求;計量。 我國目前常用的常溫分離集氣站流程有以下幾種:(1)常溫分離單井集氣站流程 7/26/202212圖 33 常溫分離單井集氣站原理流程圖(一) 1從井場裝置來的采氣管線;2天然氣進(jìn)站截斷閥;3天然氣加熱爐;4分離器壓力調(diào)控節(jié)流閥; 5氣、油、水三相分離器;6天然氣孔板計量裝置; 7天然氣出站截斷閥;8集氣管線;9液烴(或水)液位控制自動放液閥;10液烴(或水)的流量計;11液烴(或水)出站截斷閥; 12放液烴管線;13水液位控制自動放液閥; 14水流量計;15水出站截斷

8、閥; 16放水管線。 7/26/202213圖 34 常溫分離單井集氣站原理流程圖(二) 1從井場裝置來的采氣管線; 2天然氣進(jìn)站截斷閥;3天然氣加熱爐; 4分離器壓力調(diào)控節(jié)流閥;5氣、油、水三相分離器; 6天然氣孔板計量裝置;7天然氣出站截斷閥; 8集氣管線;9液烴或水的液位控制自動排放閥;10液烴或水的流量計;11液烴或水出站截斷閥; 12放液烴或放水管線。 7/26/202214四、氣田集輸站場工藝流程 常溫分離單井集氣站分離出來的液烴或水,根據(jù)量的多少,采用車運或管輸方式,送至液烴加工廠或氣田水處理廠進(jìn)行統(tǒng)一處理。 常溫分離單井集氣站通常是設(shè)置在氣井井場。兩種流程不同之處在于分離設(shè)備的

9、選型不同,前者為三相分離器,后者為氣液分離器,因此其使用條件各不相同。前者適用于天然氣中液烴和水含量均較高的氣井,后者適用于天然氣中只含水或液烴較多和微量水的氣井。 (2)常溫分離多井集氣站流程 7/26/202215圖 35 常溫分離多井集氣站原理流程圖(一) 7/26/202216圖 36 常溫分離多井集氣站原理流程圖(二) 7/26/202217四、氣田集輸站場工藝流程 常溫分離多井集氣站一般有兩種類型,如圖35和圖36所示。兩種流程的不同點在于前者的分離設(shè)備是三相分離器,后者的分離設(shè)備是氣液分離器。兩者的適用條件不同。前者適用于天然氣中油和水的含量均較高的氣田,后者適用于天然氣中只有較

10、多的水或較多的液烴的氣田。 圖35和圖36所示僅為兩口氣井的常溫分離多井集氣站。多井集氣站的井?dāng)?shù)取決于氣田井網(wǎng)布置的密度,一般采氣管線的長度不超過5km,井?dāng)?shù)不受限制。以集氣站為中心,5km為半徑的面積內(nèi),所有氣井的天然氣處理均可集于集氣站內(nèi)。 圖 35 中管線和設(shè)備與圖 33 相同,圖 36 中管線和設(shè)備與圖 34 相同。7/26/202218四、氣田集輸站場工藝流程2、低溫分離集氣站流程低溫分離集氣站的功能有四個:(1)收集氣井的天然氣;(2)對收集的天然氣在站內(nèi)進(jìn)行低溫分離以回收液烴;(3)對處理后的天然氣進(jìn)行壓力調(diào)控以滿足集氣管線輸壓要求;(4)計量。 7/26/202219四、氣田集

11、輸站場工藝流程 所謂低溫分離,即分離器的操作溫度在0以下,通常為-4-20。天然氣通過低溫分離可回收更多的液烴。 為了要取得分離器的低溫操作條件,同時又要防止在大差壓節(jié)流降壓過程中天然氣生成水合物,因此不能采用加熱防凍法,而必須采用注抑制劑防凍法以防止生成水合物。 天然氣在進(jìn)入抑制劑注入器之前,先使其通過一個脫液分離器(因在高壓條件下操作,又稱高壓分離器),使存在于天然氣中的游離水先行分離出去。 7/26/202220四、氣田集輸站場工藝流程 為了使分離器的操作溫度達(dá)到更低的程度,故使天然氣在大差壓節(jié)流降壓前進(jìn)行預(yù)冷,預(yù)冷的方法是將低溫分離器頂部出來的低溫天然氣通過換熱器,與分離器的進(jìn)料天然氣

12、換熱,使進(jìn)料天然氣的溫度先行下降。 因閃蒸分離器頂部出來的氣體中,帶有一部分較重?zé)N類,故使之隨低溫進(jìn)料天然氣進(jìn)入低溫分離器,使這一部分重?zé)N能得到回收。 7/26/202221四、氣田集輸站場工藝流程 比較典型的兩種低溫分離集氣站流程分別如圖 37 和圖38 所示。圖37流程圖的特點:是低溫分離器底部出來的液烴和抑制劑富液混合物在站內(nèi)未進(jìn)行分離。圖38流程圖的特點:是低溫分離器底部出來的混合液在站內(nèi)進(jìn)行分離。 前者是以混合液直接送到液烴穩(wěn)定裝置去處理, 后者是將液烴和抑制劑富液分別送到液烴穩(wěn)定裝置和富液再生裝置去處理。 7/26/202222圖 37 低溫分離集氣站原理流程圖(一) 1采氣管線

13、2進(jìn)站截斷閥 3節(jié)流閥 4高壓分離器5孔板計量裝置 6裝置截斷閥 7抑制劑注入器 8氣一氣換熱器9低溫分離器 10孔板計量裝置 11液位調(diào)節(jié)閥12裝置截斷閥 13閃蒸分離器 14壓力調(diào)節(jié)閥15液位控制閥 16液位控制閥 17流量計7/26/202223四、氣田集輸站場工藝流程 圖37流程圖所示:井場裝置通過采氣管線1輸來氣體經(jīng)過進(jìn)站截斷閥2進(jìn)入低溫站。天然氣經(jīng)過節(jié)流閥3進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)以符合高壓分離器4的操作壓力要求。脫除液體的天然氣經(jīng)過孔板計量裝置5進(jìn)行計量后,再通過裝置截斷閥6進(jìn)入?yún)R氣管。各氣井的天然氣匯集后進(jìn)人抑制劑注入器7,與注入的霧狀抑制劑相混合,部分水汽被吸收,使天然氣水露點降低,然后

14、進(jìn)入氣一氣換熱器8使天然氣預(yù)冷。降溫后的天然氣通過節(jié)流閥進(jìn)行大差壓節(jié)流降壓,使其溫度降到低溫分離器所要求的溫度。從分離器頂部出來的冷天然氣通過換熱器8后溫度上升至0以上,經(jīng)過孔板計量裝置10計量后進(jìn)入集氣管線。 7/26/202224四、氣田集輸站場工藝流程 從高壓分離器4的底部出來的游離水和少量液烴通過液位調(diào)節(jié)閥11進(jìn)行液位控制,流出的液體混合物計量后經(jīng)裝置截斷閥12進(jìn)入?yún)R液管。匯集的液體進(jìn)入閃蒸分離器13,閃蒸出來的氣體經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥14后進(jìn)入低溫分離器9的氣相段。閃蒸分離器底部出來的液體再經(jīng)液位控制閥15,然后進(jìn)入低溫分離器底部液相段。從低溫分離器底部出來的液烴和抑制劑富液混合液經(jīng)液位控

15、制閥16再經(jīng)流量計17,然后通過出站截斷閥進(jìn)入混合液輸送管線送至液烴穩(wěn)定裝置。7/26/202225圖 38 低溫分離集氣站原理流程圖(二) 1加熱器 2三相分離器 3液位控制閥 4流量計5氣液換熱器 6液位控制閥 7流量計 7/26/202226四、氣田集輸站場工藝流程 圖38流程圖與圖37流程圖所不同之處是:從低溫分離器底部出來的混合液,不直接送到液烴穩(wěn)定裝置去,而是經(jīng)過加熱器1加熱升溫后進(jìn)入三相分離器2進(jìn)行液烴和抑制劑分離。液烴從三相分離器左端底部出來,經(jīng)過液位控制閥3再經(jīng)流量計4然后通過氣液換熱器5與低溫分離器頂部引來的冷天然氣換熱被冷卻,降溫到O左右。最后,液烴通過出站截斷閥,由管線

16、送至穩(wěn)定裝置。從三相分離器右端底部出來的抑制劑富液經(jīng)液位控制閥6再經(jīng)流量計7后,通過出站截斷閥送至抑制劑再生裝置。 7/26/202227四、氣田集輸站場工藝流程 因為低溫分離器的低溫是由天然氣大差壓節(jié)流降壓所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)所獲得。故高壓分離器的操作壓力是根據(jù)低溫分離器的操作溫度來確定的。操作溫度隨氣井溫度和采氣管線的輸送溫度來決定,通常按常溫考慮。 閃蒸分離器的操作壓力隨低溫分離器的操作壓力而定;操作溫度則隨高壓分離器的操作溫度而定。 三相分離器的操作壓力根據(jù)穩(wěn)定塔的操作壓力來確定;操作溫度則根據(jù)穩(wěn)定塔的液相沸點和最高進(jìn)料溫度來確定。 7/26/202228四、氣田集輸站場工藝流程 圖 37

17、 和圖 38 兩種低溫分離流程的選取,取決于天然氣的組成、低溫分離器的操作溫度、穩(wěn)定裝置和提濃再生裝置的流程設(shè)計要求。低溫分離器操作溫度越低,輕組分溶入液烴的量越多。此種情況以采用 圖37 低溫分離流程為宜。 7/26/202229五、氣田集輸流程的制定五、氣田集輸流程的制定1制定集輸流程的技術(shù)依據(jù)技術(shù)依據(jù)主要來源于兩方面的資料數(shù)據(jù):(1)氣田開發(fā)方案;(2)近期收集的有代表性的氣井動態(tài)資料。7/26/202230五、氣田集輸流程的制定 上述兩方面的資料中,以下各種資料和數(shù)據(jù)對于制訂氣田集輸流程有重要關(guān)系:(1)氣井產(chǎn)物。井口條件下天然氣取樣分析資料,油的分析和評價資料,水分析資料等。(2)構(gòu)造儲層特征,氣田可采儲量、開采速度、開采年限,逐年生產(chǎn)規(guī)模,各生產(chǎn)區(qū)單井平均產(chǎn)量、生產(chǎn)井井網(wǎng)布置圖、生產(chǎn)井?dāng)?shù)等。 (3)氣層壓力和溫度,生產(chǎn)條件下的井口壓力和溫度,氣田壓力遞減率。 7/26/202231五、氣田集輸流程的制定2制定集輸流程應(yīng)遵循的技術(shù)準(zhǔn)則(1)國家各

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