塔里木高壓氣田集輸和處理經(jīng)驗談

塔里木高壓氣田集輸處理經(jīng)驗探討塔里木盆地具有豐富的天然氣資源，截至2011年底，塔里木油田先后建成投產(chǎn)了克拉2、迪那2、英買7、羊塔克、玉東2、牙哈、桑南東、吉拉克、塔中6、柯克亞等10個氣田，已建成集氣站21座，氣田集輸能力達到277X108m3/a；天然氣處理廠12座，處理能力達到297X108m3/a，以輪南集氣站為天然氣總出港的總體流向已基本形成。多年來塔里木油田堅持應(yīng)用和集成新工藝、新技術(shù)，相繼建成了牙哈、克拉2、英買力、迪那等大型高壓氣田，攻克了一系列難題，形成了塔里木盆地大型復(fù)雜高壓氣田地面工程技術(shù)，為西部能源基地的建設(shè)提供了強有力的支撐。1、地面工程特征1.1天然氣快速上產(chǎn)，地面建設(shè)步伐加快塔里木油田自2000年以來，實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展，天然氣產(chǎn)量從7.5X108m3/a，增長到2011年170.5X108m3/a。伴隨天然氣產(chǎn)量的快速發(fā)展，地面建設(shè)任務(wù)重、節(jié)奏快。大型高壓氣田建設(shè)時間平均需要約14個月，國外同類氣田建設(shè)周期一般超過2年，加上前期論證時間，一般要超過3年。1.2高壓高產(chǎn)氣田比例顯著，地面工藝技術(shù)復(fù)雜在塔里木油田已開發(fā)的氣田中，高壓氣田的比例越來越多，高壓氣田地質(zhì)儲量占氣田總儲量的％97.3%。氣田的類型復(fù)雜，有蠟含量高、凝固點高的凝析氣田、特高凝析油含量凝析氣田、異常高壓氣田、異常高溫氣田等?？死?氣田單井產(chǎn)量300X104?400X104m3/d,井壓力54?58MPa；迪那2該該氣田屬于高壓高溫凝析氣田，井壓力達到65?82MPa、井溫度達到62?110°C。這些氣田不僅壓力高、溫度高，同時原料氣中含有CO2、Cl-,使得地面工藝技術(shù)復(fù)雜，集輸、處理工藝、設(shè)備材料選擇差異大。1.3安全環(huán)保責(zé)任大，對安全設(shè)施的要求更高在高壓高產(chǎn)氣田中，由于在集輸和處理過程中天然氣壓力高、氣流量大，一旦設(shè)備和管線發(fā)生爆破，瞬間釋放出來的破壞能量極大，將會對周圍環(huán)境形成很強的沖擊破壞作用，其影響范圍廣?；诟邏焊弋a(chǎn)氣田同時含有的CO2、Cl-的特性，在管材和設(shè)備選型、防腐蝕泄漏、凈化工藝的選擇、安全保護投資遠高于常規(guī)氣田。1.4氣候惡劣，環(huán)境復(fù)雜，地面施工難度增加塔里木油田高壓氣田均處于沙漠戈壁和山區(qū)，地形起伏大，坍塌是管道經(jīng)過地區(qū)的主要不良地質(zhì)現(xiàn)象、滑坡、高地下水位和軟弱地基等。惡劣的氣候和復(fù)雜的地理環(huán)境，使地面工程的建設(shè)難度增大。2、取得的技術(shù)成果2.1形成滿足不同類型高壓氣田開發(fā)的工藝塔里木油田已投產(chǎn)的高壓氣田具有高溫、高壓、高產(chǎn)、高腐蝕性等特點，經(jīng)過十幾年的跨越式發(fā)展，塔里木油田攻克了一系列技術(shù)難題，逐漸摸索出適應(yīng)高壓氣田、凝析氣田地面集輸及處理技術(shù)特點，形成了3種主體工藝模式：一是，超高壓超高產(chǎn)氣田工藝模式——高壓常溫集氣、單井計量、簡化井、濕氣輸送、集中處理、J-T節(jié)流制冷。二是，超高壓凝析氣田工藝模式高壓集氣、氣液混輸、集中處理、J-T節(jié)流制冷。三是，高壓循環(huán)注氣工藝模式——高壓常溫集氣、高壓注醇、密相輸送、集中處理、高壓循環(huán)注氣。2.2形成地面工程的主要技術(shù)優(yōu)化高壓集氣處理工藝的應(yīng)用塔里木油田高壓氣田就是要充分利用氣藏的壓力能，簡化后續(xù)工藝，克拉2氣田、英買力氣田、牙哈氣田、迪那2氣田全部應(yīng)用了高壓集氣技術(shù)，集氣壓力超過了10MPa，優(yōu)化了集輸處理工藝，節(jié)省了工程建設(shè)投資，降低了能耗。采用長距離氣液混輸技術(shù)克拉2、英買力、牙哈、迪那2等壓氣田采用氣液混輸工藝，簡化了地面工藝流程、減少了管線投資，降低了運行管理費用。英買力氣田西、東集氣干線管道公稱直徑為350mm，長度分別為75km和65km，是目前我國最長的氣液混輸管道，與氣液分輸方案相比可節(jié)約投資約9500萬元。2.2.3高壓注氣循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用為提高凝析油收率，增加穩(wěn)產(chǎn)年限，牙哈凝析氣田采用循環(huán)注氣保壓采氣工藝，注氣能力300X104m3/d，注氣壓力高達52MPa。牙哈氣田已實現(xiàn)凝析油穩(wěn)產(chǎn)50X104t/a約12年，地層壓力保持在原始壓力的80%以上。采用各種高壓天然氣處理技術(shù)塔里木油田高壓氣田的氣體成分差異很大，為滿足產(chǎn)品外輸要求和經(jīng)濟效益最大化，針對不同氣田的氣質(zhì)特點和產(chǎn)品需求，采用多種天然氣處理技術(shù)，以滿足產(chǎn)品要求?？死?氣田屬純天然氣氣藏，C3+以上重?zé)N含量少（但含微量C3+?C14+重?zé)N），液化氣和輕烴回收價值小，主要采用J-T閥節(jié)流制冷工藝進行處理，以控制外輸天然氣的烴、水露點為主。牙哈、英買力、迪那2凝析氣田，C3+以上重?zé)N含量高，具有回收液化氣和輕烴的經(jīng)濟價值。為了更好地回收液化氣、輕烴等產(chǎn)品，牙哈、英買力、迪那2凝析氣田開發(fā)先后采用了J-T閥+漠化鋰制冷、3SX藝、J-T閥+丙烷制冷、多級閃蒸+提餾凝析油穩(wěn)定工藝等技術(shù)手段，一方面控制烴、水露點；另一方面對凝析油進行穩(wěn)定，同時，盡可能多的回收液化氣和輕烴，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。采用先進的自動控制技術(shù)塔里木油田高壓氣田已形成相對獨立的集輸系統(tǒng)和處理廠，自成一體的氣田建設(shè)、管理模式，各氣田的調(diào)控中心均設(shè)置在處理廠中央控制室。利用先進網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和信息管理軟件，采用SCADA系統(tǒng)操作方式實現(xiàn)氣田井場、站、廠、線生產(chǎn)控制、管理的網(wǎng)絡(luò)自動化，以及科學(xué)調(diào)度管理和優(yōu)化運行。2.3許多實用技術(shù)已得到推廣和應(yīng)用安全評價與分析技術(shù)的應(yīng)用在塔里木油田高壓氣田的建設(shè)中，安全評價技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，特別是危險與可操作性分析技術(shù)（HAZOP）它在工程設(shè)計中發(fā)揮著越來越重要的作用。例如：迪那2處理廠，通過15天的HAZOP分析，從整體布局、增設(shè)管線腐蝕監(jiān)測、增設(shè)工藝處理流程的壓力和溫度監(jiān)測、在各排污閥門增設(shè)雙閥等方面，提出了195項建議。從本質(zhì)上避免各類事故發(fā)生的可能性，提高了迪那2凝析氣田運行操作安全的可靠性。推廣防腐和腐蝕監(jiān)測技術(shù)塔里木油田高壓氣田對氣田介質(zhì)具有不同的特點，采用多種防腐措施控制管線和設(shè)備的腐蝕。目前，塔里木油田非酸性高壓氣田的內(nèi)防腐措施：一是，22Cr雙相不銹鋼管；二是，復(fù)合鋼管；三是，鋼+緩蝕劑方案。為掌握和監(jiān)控防腐技術(shù)的使用效果，對管道和設(shè)備實行在線腐蝕監(jiān)測，以確保腐蝕得到較好的控制。常用的腐蝕監(jiān)測方法有:管道腐蝕監(jiān)測、腐蝕探針、超聲波定點檢查管道/設(shè)備壁厚。新設(shè)備和材料的應(yīng)用在塔里木油田高壓氣田的建設(shè)中，采用大量的新設(shè)備、新材料，保證了氣田的安全、高效開發(fā)。22Cr雙向不銹鋼、復(fù)合鋼管的應(yīng)用有效控制了管道和設(shè)備的腐蝕；采用音速火炬，降低了火炬高度，縮小火炬筒直徑；采用高效分離設(shè)備提高了分離效率；段塞流捕集器的使用有效地防止了清管產(chǎn)生的段塞流對下游設(shè)備的影響。采用信息管理技術(shù)信息化管理技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了從井到處理廠的全過程自動監(jiān)控，避免了人為因素造成的誤操作，改變了氣田地面工程建設(shè)和生產(chǎn)運行管理的工作模式，提高了生產(chǎn)管理水平，降低了操作成本、精簡了組織機構(gòu)，促進了減員增效。各氣田的調(diào)控中心設(shè)置在處理廠中央控制室，實現(xiàn)了井、集氣站的無人值守。采用系統(tǒng)優(yōu)化和仿真技術(shù)在氣田集輸系統(tǒng)優(yōu)化過程中，設(shè)計人員通過對仿真模擬軟件，如，TGNET、TLNET、HYSYS、ProFES-Transient、PIPEPHASE、OLGA等的應(yīng)用，對各種可行方案下的大型管網(wǎng)進行快速靜態(tài)和動態(tài)仿真計算分析，全面優(yōu)化氣田地面工藝。借助這一現(xiàn)代化手段，為快速找到最優(yōu)方案設(shè)計和優(yōu)化工藝過程提供了便利。2.4取得了一批核心科研成果塔里木油田針對氣田快速發(fā)展的業(yè)務(wù)需求，開展了一大批科研項目的研究，科技創(chuàng)新支撐天然氣地面核心技術(shù)快速發(fā)展?？蒲谐晒蔑@了主營業(yè)務(wù)驅(qū)動、目標(biāo)導(dǎo)向的科技項目研發(fā)理念，有力地支撐了天然氣業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。例如，國家科技攻關(guān)項目“塔里木盆地高壓凝析氣田開發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用”，采用“先期采油、氣液同采、后期蒸油”的開發(fā)模式，先后指導(dǎo)了柯克亞、牙哈和吉拉克-桑南3等類似油氣藏的高效開發(fā)。通過循環(huán)注氣的開采技術(shù)，在保持地層壓力的條件下，使牙哈氣田凝析油采收率達到54.7%，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)約13年，實現(xiàn)了科學(xué)高效的氣田開發(fā)。2.5加強地上地下整體優(yōu)化氣田的開發(fā)注重多專業(yè)一體化優(yōu)化，以實現(xiàn)氣田的高效開發(fā)。牙哈凝析氣田開發(fā)實現(xiàn)了凝析氣藏、注氣、采油、地面工程等多專業(yè)融合，真正做到了地上地下整體優(yōu)化，實現(xiàn)了氣田的效益最大化。英買力氣田群、迪那2氣田采用衰竭開發(fā)方式，開發(fā)方案中充分體現(xiàn)了利用地層能量、節(jié)約能源的原則，充分利用了氣藏壓力能，減少了工程投入。2.6注重前期工作和統(tǒng)籌規(guī)劃塔里木油田高度重視氣田開發(fā)前期工作和總體規(guī)劃，通過對氣田總體布局、工藝流程、設(shè)備選擇統(tǒng)籌優(yōu)化，節(jié)省了大量的投資?？死?氣田在項目前期進行了充分的論證工作，使氣田總體布局、工藝流程、線路走向、設(shè)備選擇得到統(tǒng)一優(yōu)化，節(jié)省投資近5億元。2.7先試采后建產(chǎn)，實現(xiàn)氣田持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)試采是開發(fā)前期評價階段獲取氣藏動態(tài)資料，盡早認識氣藏開發(fā)特征，確定開發(fā)規(guī)模的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大北、克深氣田是塔里木油田“十二五”期間開發(fā)的重點氣田，為保證氣田長期的開發(fā)效益，準(zhǔn)確掌握氣藏資料，先期進行試采，獲取準(zhǔn)確的流體組分、相態(tài)特征和氣藏動態(tài)資料后再進行規(guī)?；_發(fā)。2.8促進標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，集成先進技術(shù)自2008年以來，塔里木油田有效開展標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計工作，分析氣藏特性，在特性中找共性，選成熟可靠的技術(shù)進行集成。在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計過程中，采用動態(tài)管理模式，不斷對標(biāo)準(zhǔn)化成果進行修訂和完善。采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計工期同比縮短40%，建設(shè)工期同比縮短20%。3、對今后高壓氣田建設(shè)的幾點建議3.1重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開發(fā)的準(zhǔn)入地質(zhì)勘探、采油采氣等地下生產(chǎn)數(shù)據(jù)是開展地面工程設(shè)計、建設(shè)的基礎(chǔ)和依據(jù)。地質(zhì)數(shù)據(jù)、采油采氣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和正確性是確定地面工程建設(shè)規(guī)模、采用何種處理工藝技術(shù)的根本，具有重要的生產(chǎn)實際意義。因此，要重視并取全取準(zhǔn)地下基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保證足夠的試采時間，給予充足的資金支持和保障。通過試采提供的數(shù)據(jù)評價氣藏性質(zhì)、采氣工藝、材料的適用性，找出存在的問題，為后續(xù)油氣田的正式開發(fā)和地面工程的規(guī)劃設(shè)計提供全面準(zhǔn)確的技術(shù)資料。3.2盡快開發(fā)適用于氣田天然氣質(zhì)量條件的專用緩蝕劑對于含H2S、CO2、Cl-天然氣采用碳鋼+緩蝕劑方案，緩蝕劑決定了防腐效果。緩蝕劑對應(yīng)用環(huán)境的要求很高，針對性很強。不同介質(zhì)或材料要求使用不同的緩蝕劑，甚至同一種情況下，當(dāng)操作條件改變時，所采用的緩蝕劑也要改變。由于不同氣田開發(fā)所面臨的腐蝕環(huán)境不同，因此，專用緩蝕劑研制必須提前進行。3.3加強管網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)力分析，確保系統(tǒng)安全應(yīng)對高壓管道、高溫管道、大徑管道、壓縮機出管道、放空管道等管網(wǎng)系統(tǒng)進行應(yīng)力分析，采取相應(yīng)的控制措施，消除和減少影響、位移、氣流脈動以及共振影響，保證高壓氣田的運行安全。3.4加強安全評估，合理確定安全距離高壓高產(chǎn)氣田的生產(chǎn)建設(shè)要堅持本質(zhì)安全理念和節(jié)約用地原則，安全距離只是保證安全的輔助措施。從保證生產(chǎn)人員、生產(chǎn)設(shè)施、周邊居民和重要設(shè)施的安全角度，安全距離主要考慮防火距離。安全距離的確定，應(yīng)采用“基于風(fēng)險”的方法，即，通過評估可能發(fā)生的事