天然氣集輸工藝流程.ppt

1,2019/6/21,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(chǎng)流程 四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程 五、氣田集輸流程的制定,2,2019/6/21,一、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(kāi)采初期，一般不出現(xiàn)游離水，但少數(shù)氣田在開(kāi)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(lái)。 液烴也是由于天然氣被采出后，隨著氣一液相態(tài)平衡條件的變化，一部分較重的烴也凝結(jié)為液體被析出。但對(duì)組成屬于干氣范圍的天然氣，從氣井采出后不析出液烴。,3,2019/6/21,一、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(wú)，以及氣田水的性質(zhì)，對(duì)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(lèi)。氣藏里與天然氣同時(shí)存在的水稱(chēng)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(chēng)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(guò)程中不隨氣流流動(dòng)的水稱(chēng)為束縛水。氣田水通常有較高的礦化度，一般在10gL以上,4,2019/6/21,一、氣井產(chǎn)物,二、氣田集輸系統(tǒng)的工作范圍和工作內(nèi)容 天然氣從氣井采出，經(jīng)過(guò)降壓并進(jìn)行分離除塵除液處理之后，再由集氣支線(xiàn)、集氣干線(xiàn)輸送至天然氣處理廠(chǎng)或長(zhǎng)輸管道首站，稱(chēng)為氣田集輸系統(tǒng)。當(dāng)天然氣中含有H2S、H2O時(shí)，即需經(jīng)過(guò)天然氣處理廠(chǎng)進(jìn)行脫硫、脫水處理，然后輸至長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)輸管道。,5,2019/6/21,三、氣田井場(chǎng)流程,三、氣田井場(chǎng)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(chǎng)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(shí)的溫度條件，可分為常溫分離工藝流程和低溫分離工藝流程。 儲(chǔ)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(duì)較為典型和常見(jiàn)的流程加以描述。,6,2019/6/21,三、氣田井場(chǎng)流程,在井場(chǎng)里，最主要的裝置是采氣樹(shù)，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(cè)儀表及加熱或注醇設(shè)備等。 井場(chǎng)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。,7,2019/6/21,三、氣田井場(chǎng)流程,比較典型的井場(chǎng)裝置流程，也是目前現(xiàn)場(chǎng)通常采用的有兩種類(lèi)型。一種是加熱天然氣防止生成水合物的流程；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。,圖 31 加熱防凍的井場(chǎng)裝置原理流程圖,1氣井； 2采氣樹(shù)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,9,2019/6/21,三、氣田井場(chǎng)流程,圖31 所示，天然氣從針形閥出來(lái)后進(jìn)入井場(chǎng)裝置，首先通過(guò)加熱爐3進(jìn)行加熱升溫，然后經(jīng)過(guò)第一級(jí)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(guò)加熱器5進(jìn)行加熱升溫，和第二級(jí)節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控節(jié)流閥)6進(jìn)行降壓以滿(mǎn)足采氣管線(xiàn)起點(diǎn)壓力的要求。,圖 32 注抑制劑防凍的井場(chǎng)裝置原理流程圖,1抑制劑注入器；,11,2019/6/21,三、氣田井場(chǎng)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(lái)，天然氣的水露點(diǎn)隨之降低。經(jīng)過(guò)第一級(jí)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(jí)節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控閥)進(jìn)行降壓以滿(mǎn)足采氣管線(xiàn)起點(diǎn)壓力的要求。,12,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程 氣田集輸站場(chǎng)工藝流程是表達(dá)各種站場(chǎng)的工藝方法和工藝過(guò)程。所表達(dá)的內(nèi)容包括物料平衡量、設(shè)備種類(lèi)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 常溫分離集氣站的功能是收集氣井的天然氣；對(duì)收集的天然氣在站內(nèi)進(jìn)行氣液分離處理；對(duì)處理后的天然氣進(jìn)行壓力控制，使之滿(mǎn)足集氣管線(xiàn)輸壓要求；計(jì)量。 我國(guó)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,圖 33 常溫分離單井集氣站原理流程圖(一),1從井場(chǎng)裝置來(lái)的采氣管線(xiàn)；2天然氣進(jìn)站截?cái)嚅y；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(jì)量裝置； 7天然氣出站截?cái)嚅y;8集氣管線(xiàn)； 9液烴(或水)液位控制自動(dòng)放液閥；10液烴(或水)的流量計(jì); 11液烴(或水)出站截?cái)嚅y； 12放液烴管線(xiàn)； 13水液位控制自動(dòng)放液閥； 14水流量計(jì)； 15水出站截?cái)嚅y； 16放水管線(xiàn)。,圖 34 常溫分離單井集氣站原理流程圖(二),1從井場(chǎng)裝置來(lái)的采氣管線(xiàn)； 2天然氣進(jìn)站截?cái)嚅y； 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(jì)量裝置； 7天然氣出站截?cái)嚅y; 8集氣管線(xiàn)； 9液烴或水的液位控制自動(dòng)排放閥；10液烴或水的流量計(jì)； 11液烴或水出站截?cái)嚅y； 12放液烴或放水管線(xiàn)。,15,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,常溫分離單井集氣站分離出來(lái)的液烴或水，根據(jù)量的多少，采用車(chē)運(yùn)或管輸方式，送至液烴加工廠(chǎng)或氣田水處理廠(chǎng)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(chǎng)。兩種流程不同之處在于分離設(shè)備的選型不同，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,圖 35 常溫分離多井集氣站原理流程圖(一),圖 36 常溫分離多井集氣站原理流程圖(二),18,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,常溫分離多井集氣站一般有兩種類(lèi)型，如圖35和圖36所示。兩種流程的不同點(diǎn)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(xiàn)的長(zhǎng)度不超過(guò)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(xiàn)和設(shè)備與圖 33 相同，圖 36 中管線(xiàn)和設(shè)備與圖 34 相同。,19,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)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(gè)： (1)收集氣井的天然氣； (2)對(duì)收集的天然氣在站內(nèi)進(jìn)行低溫分離以回收液烴； (3)對(duì)處理后的天然氣進(jìn)行壓力調(diào)控以滿(mǎn)足集氣管線(xiàn)輸壓要求； (4)計(jì)量。,20,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)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(guò)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(shí)又要防止在大差壓節(jié)流降壓過(guò)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(guò)一個(gè)脫液分離器(因在高壓條件下操作，又稱(chēng)高壓分離器)，使存在于天然氣中的游離水先行分離出去。,21,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)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(lái)的低溫天然氣通過(guò)換熱器，與分離器的進(jìn)料天然氣換熱，使進(jìn)料天然氣的溫度先行下降。 因閃蒸分離器頂部出來(lái)的氣體中，帶有一部分較重?zé)N類(lèi)，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。,22,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)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(diǎn)：是低溫分離器底部出來(lái)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(diǎn)：是低溫分離器底部出來(lái)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。,圖 37 低溫分離集氣站原理流程圖(一),1采氣管線(xiàn) 2進(jìn)站截?cái)嚅y 3節(jié)流閥 4高壓分離器 5孔板計(jì)量裝置 6裝置截?cái)嚅y 7抑制劑注入器 8氣一氣換熱器9低溫分離器 10孔板計(jì)量裝置 11液位調(diào)節(jié)閥 12裝置截?cái)嚅y 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(jì),24,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,圖37流程圖所示：井場(chǎng)裝置通過(guò)采氣管線(xiàn)1輸來(lái)氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)站截?cái)嚅y2進(jìn)入低溫站。天然氣經(jīng)過(guò)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(guò)孔板計(jì)量裝置5進(jìn)行計(jì)量后，再通過(guò)裝置截?cái)嚅y6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(diǎn)降低，然后進(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(guò)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(lái)的冷天然氣通過(guò)換熱器8后溫度上升至0以上，經(jīng)過(guò)孔板計(jì)量裝置10計(jì)量后進(jìn)入集氣管線(xiàn)。,25,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,從高壓分離器4的底部出來(lái)的游離水和少量液烴通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥11進(jìn)行液位控制，流出的液體混合物計(jì)量后經(jīng)裝置截?cái)嚅y12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(lái)的氣體經(jīng)過(guò)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(lái)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(lái)的液烴和抑制劑富液混合液經(jīng)液位控制閥16再經(jīng)流量計(jì)17，然后通過(guò)出站截?cái)嚅y進(jìn)入混合液輸送管線(xiàn)送至液烴穩(wěn)定裝置。,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(jì) 5氣液換熱器 6液位控制閥 7流量計(jì),27,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)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(lái)的混合液，不直接送到液烴穩(wěn)定裝置去，而是經(jīng)過(guò)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(lái)，經(jīng)過(guò)液位控制閥3再經(jīng)流量計(jì)4然后通過(guò)氣液換熱器5與低溫分離器頂部引來(lái)的冷天然氣換熱被冷卻，降溫到O左右。最后，液烴通過(guò)出站截?cái)嚅y，由管線(xiàn)送至穩(wěn)定裝置。從三相分離器右端底部出來(lái)的抑制劑富液經(jīng)液位控制閥6再經(jīng)流量計(jì)7后，通過(guò)出站截?cái)嚅y送至抑制劑再生裝置。,28,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,因?yàn)榈蜏胤蛛x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(lái)確定的。操作溫度隨氣井溫度和采氣管線(xiàn)的輸送溫度來(lái)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(lái)確定；操作溫度則根據(jù)穩(wěn)定塔的液相沸點(diǎn)和最高進(jìn)料溫度來(lái)確定。,29,2019/6/21,四、氣田集輸站場(chǎng)工藝流程,圖 37 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(jì)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。,30,2019/6/21,五、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(lái)源于兩方面的資料數(shù)據(jù)： (1)氣田開(kāi)發(fā)方案； (2)近期收集的有代表性的氣井動(dòng)態(tài)資料。,31,2019/6/21,五、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(duì)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(píng)價(jià)資料，水分析資料等。 (2)構(gòu)造儲(chǔ)層特征，氣田可采儲(chǔ)量、開(kāi)采速度、開(kāi)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。,32,2019/6/21,五、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(guó)家各