天然氣集輸工藝及處理方案研究.doc

天然氣集輸工藝及處理方案研究周迎1 王雪2 劉鵬飛2（1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計有限責(zé)任公司西南分公司，四川成都 610017；2.中國石油西南油氣田分公司川東北氣礦， 四川達(dá)州635000）摘要：天然氣集輸是繼氣藏勘探、氣田開發(fā)和氣田開采之后的一個非常重要的生產(chǎn)階段。本文首先闡述了天然氣集輸工程工藝流程，其次，分析了氣層氣地頂集輸工藝。最后，以蘇里格氣田為例，對其進(jìn)行實例分析，具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：天然氣；集輸工藝；處理方案；研究1. 引言天然氣是埋藏在地下的一種可燃?xì)怏w，是以多種低碳飽和炔為主的氣體混合物，其主要成分為甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、戊烷及微量的重碳?xì)浠衔锖蜕倭康钠渌鼩怏w，如氟氣、氧化碳、 氧化碳、氦氣、硫化氫、蒸汽等。天然氣集輸是繼氣藏勘探、氣田開發(fā)和氣田開采之后的一個非常重要的生產(chǎn)階段。它是從井口開始，將天然氣通過管悶收集起來。經(jīng)過預(yù)處理，使其成為合格產(chǎn)品，然后外輸至用戶的整個生產(chǎn)過程。2. 天然氣集輸工程工藝流程應(yīng)根據(jù)氣藏工程和采氣工程方案、天然氣物理性質(zhì)及化學(xué)組成、產(chǎn)品方案、地面自然條件等具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比確定，并符合下列原則：第一，工藝流程宜密閉，降低天然氣損耗。充分收集與利用天然氣井產(chǎn)出物，生產(chǎn)符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的原油、天然氣、液化石天然氣、穩(wěn)定輕烴等產(chǎn)品。第二，合理利用天然氣并流體的壓力能，適當(dāng)提高集輸系統(tǒng)壓力，擴(kuò)大集輸半徑，減少天然氣中間接轉(zhuǎn)，降低集輸能耗。合理利用熱能，做好設(shè)備和管道保溫，降低天然氣處理和輸送溫度，減少熱耗。第三，天然氣集輸工藝設(shè)計應(yīng)結(jié)合實際情況簡化工藝流程，選用高效設(shè)備。3. 氣層氣地頂集輸工藝 氣層氣生產(chǎn)主要采取枯竭式開采工藝，即靠自噴生產(chǎn)。隨著氣田天然氣的不斷外采氣井大然氣的壓力逐步降低，當(dāng)降至低于集氣管線壓力時，便不能進(jìn)入集氣管網(wǎng)。這種低壓氣在我國開采較早的天然氣氣田正在逐年增多。對于氣井壓降不一致的氣田，如果條件許可時，應(yīng)盡量實行高、低壓管分輸，低壓氣輸給當(dāng)?shù)赜脩簦邏禾烊粴膺M(jìn)入集氣干線；若因種種原因，氣田氣以建一個系統(tǒng)為宜時，則需要建氣田天然氣增壓站將低壓氣增壓后進(jìn)入管網(wǎng)。 天然氣從氣井采出后，在流經(jīng)節(jié)流元件時，由于節(jié)流作用，使氣體壓力降低，體積膨脹，溫度急劇下降，這樣可能生成水化物而影響生產(chǎn)。為了防止水化物的生成，我國目前有兩套氣田地面集輸工藝模式：一是井口加熱節(jié)流地面工藝模式，二是井口注醇高壓集輸工藝模式。國內(nèi)外廣泛采用加熱的方法來提高天然氣的溫度，以使節(jié)流前后氣體溫度高于氣體所處壓力下水化物的形成溫度。 井口加熱節(jié)流地面集輸模式，在四川氣田、勝利油田等老油田使用較多，在井場對氣井產(chǎn)出的天然氣先加熱，然后節(jié)流，對于壓力較高的井，可兩次加熱兩次節(jié)流，并進(jìn)行氣液分離并計量，或去集氣站分離、計量后外輸。配有井下氣嘴的氣井，在地面集輸過程中不再配備加溫設(shè)備、井口注醇集輸模式，在近年來新開發(fā)的西部氣田使用較多，如靖邊氣田、澀北氣田都采用了這種模式，在井口不設(shè)任何設(shè)施，設(shè)在集氣站的注解泵通過注醇管線將醇注入井口產(chǎn)出的天然氣中，以防凍堵。注醇后的天然氣直接集中到集氣站，在集氣站節(jié)流、分離、計量，然后輸往總站集中處理(脫硫、脫水)。這種模式的工藝特點是：簡化工流樣，管理方便投資低，但出于需要注醇，運(yùn)行費(fèi)用較高。4. 天然氣集輸工藝處理實例分析蘇里格氣田位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市境內(nèi)的蘇里格廟地區(qū)。該地區(qū)地表主要為沙漠覆蓋，含氣層為上古生界二疊系下石盒子組的盒8段及山西組的山1段，氣藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂體帶，是典型的巖性圈閉氣藏，氣層由多個單砂體橫向復(fù)合疊置而成，基本屬于低孔、低滲、低產(chǎn)、低豐度的大型氣藏。4.1單井氣量濕氣帶液計量工藝根據(jù)蘇里格氣田井?dāng)?shù)多、產(chǎn)量低、不確定性帶水含油和生產(chǎn)壓力下降快的特點,其單井產(chǎn)氣量計量不能照搬其他氣田的計量方式。因此,選擇適用、合理的流量計量方法和計量儀表,是確定蘇里格氣田流量計量系統(tǒng)設(shè)置的關(guān)鍵。通過大量的流量計現(xiàn)場比對試驗,確定采用簡易旋進(jìn)旋渦流量計對單井氣量進(jìn)行連續(xù)帶液計量。流量計工作壓力4.0 MPa,流量計量范圍(0.69.0)104m3/d,可顯示瞬時工況流量和累計工況流量,并可根據(jù)運(yùn)行壓力、溫度將工況流量換算為標(biāo)況流量。簡易旋進(jìn)旋渦流量計相對智能旋進(jìn)旋渦流量計的計量誤差一般在5%10%,可滿足單井在線濕氣帶液計量的要求。4.2井間串接和中低壓濕氣采氣工藝由于蘇里格氣田井?dāng)?shù)多、井距小,單井產(chǎn)量低,為簡化采氣系統(tǒng),采用井間串接管網(wǎng),通過采氣管線把相鄰的幾口氣井串接到采氣干管,幾口井來氣在采氣干管中匯合后進(jìn)入集氣站。一般串接的氣井井?dāng)?shù)為68口,集氣站轄井?dāng)?shù)量為5070口。因此,優(yōu)化了管網(wǎng)布置,縮短了采氣管線長度,增加了集氣站轄井?dāng)?shù)量,降低了管網(wǎng)投資,提高了采氣管網(wǎng)對氣田滾動開發(fā)的適應(yīng)性。此外,由于蘇里格氣田氣體中微含H2S、低含CO2,其腐蝕性相對較弱,故采用了中低壓濕氣采氣工藝。通過井下節(jié)流,井口天然氣壓力一般為1.5MPa,因而井口不加熱,采氣管線不保溫(采氣管線埋設(shè)于冰凍線以下)、不注醇。這樣就保證了井口和采氣管線中不會形成水合物,并使井口達(dá)到無人值守。4.3集氣站常溫分離和增壓集氣工藝濕天然氣通過采氣干管進(jìn)入集氣站的壓力為1.3 MPa,在集氣站的進(jìn)站總機(jī)關(guān)匯合后,經(jīng)常溫分離、增壓、計量后去集中處理。夏季地溫較高時,也可將壓力提高至4.0 MPa運(yùn)行,充分利用氣井壓力,停止壓縮機(jī)組運(yùn)行,降低能耗,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。集氣站分散增壓可降低井口最低生產(chǎn)壓力,延長氣井生產(chǎn)周期,提高單井采收率,同時降低了管網(wǎng)投資,滿足氣田增壓開采和天然氣增壓輸送的要求。根據(jù)系統(tǒng)壓力,集氣站采用一級增壓,使天然氣壓力從1.0 MPa增壓到3.5 MPa后輸送到天然氣處理廠。4.4天然氣集輸防火防爆工藝天然氣處理及輕烴回收場所的電氣設(shè)備應(yīng)按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。天然氣輕烴回收油罐，應(yīng)符合壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程。雷雨天氣應(yīng)停止裝、卸輕烴液化氣的作業(yè)。輕烴回收罐區(qū)應(yīng)按50074規(guī)定，設(shè)置防火堤及罐體防雷防靜電接地裝置，接地電阻不大于10。天然氣處理裝置在投產(chǎn)前或大修后均應(yīng)進(jìn)行試壓、試運(yùn)及氣體置換。用于置換的氣體宜為惰性氣體，置換完畢，須取樣分析，含氧量不大于2為合格。已投入運(yùn)行的天然氣處理裝置如需動火補(bǔ)焊，應(yīng)先行放空，再經(jīng)蒸汽吹掃、清洗、通風(fēng)換氣、取樣分析，可燃?xì)怏w深度應(yīng)低于其爆炸下限25。對需動火設(shè)備、管道凡與可燃?xì)怏w連通的進(jìn)、出口法蘭應(yīng)加鋼制絕緣盲板隔離，厚度不小于6mm。氣溫低于0地區(qū)，應(yīng)對氣、水分離容器、設(shè)備、管匯等采取防凍措施，排除凍結(jié)、堵塞故障時嚴(yán)禁用明火烘烤。天然氣脫水要符合下列要求：天然氣脫水設(shè)計應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。天然氣原料氣進(jìn)脫水之前應(yīng)設(shè)置分離器。在天然氣容積式壓縮機(jī)和泵的出口管線上，截斷閥前應(yīng)設(shè)置安全閥。天然氣吸附脫水器本身可不設(shè)安全閥，應(yīng)在原料氣進(jìn)脫水器之前、截斷閥之后的管線上設(shè)安全閥。天然氣脫水裝置中，氣體應(yīng)選用全啟式安全閥，液體應(yīng)選用微啟式安全閥。安全閥彈簧應(yīng)具有可靠的防腐蝕性能或必要的防腐保護(hù)措施。5.結(jié)語總之，天然氣集輸工藝及處理極為重要，加強(qiáng)對其的研究，具有極大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益，值得大力探討。參考文獻(xiàn)：1 劉恩斌,彭善碧,李長俊,寥柯熹. 基于遺傳算法的天然氣集輸管網(wǎng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計J. 管道技術(shù)與設(shè)備 , 2004,(04) ：152-155. 2 程勁松,程雪梅. 天然氣集輸場站工藝流程的模塊化設(shè)計J. 天然氣工業(yè) , 1999,(06):163-165 . 3 潘紅麗,楊鴻雁. 氣田