第八章 天然氣開采

第八章天然氣開采第一節(jié)采氣井口裝置一、采氣井口裝置及作用1．井口裝置組成及作用井口裝置和采氣樹是確保油氣井安全生產(chǎn)的重要組成部分之一，井口裝置是指位于主閥以下的地面部分，主要由套管頭、油管頭等組成，是井口表層套管的最上部和油管頭異徑連接裝置之間的全部永久性裝置。采氣樹是指位于主閥上面的部分，由閥門和附件組成，通過閘閥可有效地控制油氣井產(chǎn)出流體的流量和流向。如圖8-1所示。圖8-1采氣樹、管匯和測試分離器井口裝置是用于懸掛井下管柱、密封和控制套管環(huán)形空間的設(shè)備。采氣樹用來控制生產(chǎn)井的正常開井、關(guān)井，以及在應(yīng)急情況下通過油嘴、井口安全閥或井下安全閥關(guān)斷氣流，以保護(hù)下游設(shè)施及人員安全。在正常生產(chǎn)時(shí)，通過調(diào)節(jié)油嘴的開度來控制單井的天然氣產(chǎn)量，通過井口儀表來觀察氣井的井口壓力、井口溫度。另外，他也為井下鋼絲作業(yè)及修井作業(yè)提供條件。2．工作范圍采氣井口裝置主要用作氣井測試和采氣生產(chǎn)的井口裝置，也可作為熱采、注水、酸化、壓裂作業(yè)時(shí)的控制井口。二、套管頭1．套管頭結(jié)構(gòu)及作用套管頭屬井口裝置的基礎(chǔ)部分（如圖8-2、圖8-3所示）。套管頭主要由套管頭殼體（本體）和套管懸掛總成等組成。套管頭的功能：固定井下套管柱，并承載套管的總量；可靠地密封各層套管空間；鉆進(jìn)時(shí)，套管頭上還可裝防噴器等設(shè)備確保井口的安全和突發(fā)事件的發(fā)生，還可以送入專用的試壓塞對鉆井設(shè)備部分進(jìn)行試壓檢驗(yàn)。2．套管頭種類套管頭根據(jù)套管懸掛器的形式不同可以分為卡瓦式和心軸式結(jié)構(gòu)的懸掛器。如圖8-2、圖8-3所示?？ㄍ呤教坠軕覓炱鳎涸谔坠茴^內(nèi)，用楔形件夾持套管并懸掛套管柱的一種機(jī)構(gòu)。心軸式套管懸掛器：在套管頭內(nèi)，用內(nèi)、外螺紋連接套管并懸掛套管柱的一種機(jī)構(gòu)。圖8-3圖8-3心軸式套管頭圖8-2卡瓦式套管頭三、油管頭圖8-4油管懸掛器圖8-4油管懸掛器圖8-4是油管懸掛器為金屬密封的油管頭，內(nèi)部為金屬密封和橡膠密封相結(jié)合的套管密封裝置。四、采氣樹圖8-5采氣井口裝置與采氣樹1圖8-5采氣井口裝置與采氣樹采油（氣）樹主要由閥門（包括閘閥和針形節(jié)流閥）、大小頭、小四通或三通、采氣樹帽、油管頭變徑法蘭、緩沖器、截止閥（考克）和壓力表等組成。它安裝在油管頭的上面，其作用是控制和調(diào)節(jié)油（氣）井的流量和井口壓力，并把油氣流誘導(dǎo)到井口的出油管，在必要是可以用它來關(guān)閉井口。如圖8-5所示。2．采氣樹的型號(hào)現(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)的采氣樹主要型號(hào)有：KQ65/52-14，KQ80/65-14，KQ65/52-21，KQ65/52-35，KQ80/65-35，KQ65-70，KQ78/65-70，KQ65-105，KQ78/65-105，KQ103/65-105、KQ78/65-140等配置。圖8-6井口裝置表示方法井口裝置表示方法圖8-6井口裝置表示方法產(chǎn)品代號(hào)（用漢語拼音字母表示），公稱通徑（用數(shù)字表示，單位mm，主通徑在前面），額定工作壓力（MPa），執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)及年號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)通?？梢允÷?。例如：KQ78/65-70GB/T22513-2008即KQ為抗硫采氣井口；78為主通徑公稱通徑，單位mm，旁通徑為65mm，額定工作壓力為70MPa，采用GB/T22513-2008標(biāo)準(zhǔn)。主要的工作壓力分為：14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa等6個(gè)壓力級別。已經(jīng)廢止的壓力級別：根據(jù)GB/T22513-2008《石油天然氣工業(yè)鉆井和采油設(shè)備井口裝置和采油樹設(shè)備》（IDT,ISO10423:2003)標(biāo)準(zhǔn)，已取消了額定工作壓力級別為7MPa和25MPa，原CQ250、CQ600、KQ600型井口裝置也不再生產(chǎn)，但現(xiàn)場仍有部分廢棄型號(hào)的CQ250、CQ350、KQ600在用。3．閥門圖8-7采氣樹閥門編號(hào)1—1號(hào)總閘閥；2—套管左翼1號(hào)閘閥；3—套管右翼1號(hào)閘閥；4—2號(hào)總閘閥；5—套管左翼2號(hào)閘閥；6—套管右翼2號(hào)閘閥；7—測壓閘閥；8—油管左翼1號(hào)閘閥；9—油管右翼1號(hào)閘閥；10—左翼角式節(jié)流閥；11—右翼角式節(jié)流閥。閘閥是指關(guān)閉件（閘板）沿介質(zhì)通道中心線的垂直方向運(yùn)動(dòng)的閥門，閘閥作為采油（氣）井口裝置的核心部件，開啟和截?cái)喙艿澜橘|(zhì)。圖8-7采氣樹閥門編號(hào)1—1號(hào)總閘閥；2—套管左翼1號(hào)閘閥；3—套管右翼1號(hào)閘閥；4—2號(hào)總閘閥；5—套管左翼2號(hào)閘閥；6—套管右翼2號(hào)閘閥；7—測壓閘閥；8—油管左翼1號(hào)閘閥；9—油管右翼1號(hào)閘閥；10—左翼角式節(jié)流閥；11—右翼角式節(jié)流閥。面向閘閥手輪，以大四通垂直方向上的第一個(gè)閘閥號(hào)為1號(hào)，然后按反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，以緊靠大四通左邊的第一個(gè)閘閥為2號(hào)，緊靠大四通右邊的第一個(gè)閘閥為3號(hào)，緊靠1號(hào)閘閥上邊的閘閥為4號(hào)，其余則以此類推。如圖8-7所示。（1）總閘閥是安裝在采氣樹變徑法蘭和小四通之間的閘門，1號(hào)主閥和4號(hào)主閥。總閘閥是控制油（氣）流進(jìn)入采油（氣）樹的主要通道。因此，在正常生產(chǎn)情況下，它都是開著的，只有在需要長期關(guān)井或其它特殊情況下才關(guān)閉總閘閥。（2）生產(chǎn)閘閥位于總閘閥的上方，油管小四通的兩側(cè)（雙翼采油氣樹）。自噴井的生產(chǎn)閘閥總是開著的。（3）清臘閘閥是裝在采油（氣）樹最上端的一個(gè)閘閥，它的上面可連接清臘裝置、防噴管等。清臘時(shí)把它打開，清完臘后，把刮片起到防噴管中，然后關(guān)閉清臘閘閥。采油（氣）井口裝置用的閘閥具有操作輕便、密封可靠、通道圓整、流動(dòng)阻力小、使用壽命長、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造工藝性好，成本低等特點(diǎn)。閘閥還可滿足介質(zhì)雙向流動(dòng)，并在全開或全關(guān)狀態(tài)時(shí)，關(guān)閉件受介質(zhì)的沖蝕作用小。平板閥是一種特殊的閘閥，它主要用在石油天然氣鉆井和完井的井控設(shè)備配套上，起連通或切斷油氣通道的作用。它由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥桿、閥板、閥座、閥蓋以及閥體總成等組成。如圖8-8，圖8-9所示。圖8-9平板閘閥實(shí)物局部剖視圖圖8-9平板閘閥實(shí)物局部剖視圖圖8-8平板閘閥局部剖視圖對于閥板與閥座之間的密封，是靠它們之間的密封潤滑脂所形成的一層薄薄的油膜，填滿閥板和閥座上的凹谷，在壓力的作用下形成了所需要的密封比壓來實(shí)現(xiàn)密封的。采氣井口裝置上的平板閥的閥體、閥蓋采用雙面金屬密封墊環(huán)密封。35MPa及以下近似采用R型鋼圈，70MPa及以上近似采用BX型鋼圈，閥蓋鋼圈之間泄漏可以通過對稱上緊中法蘭螺栓可以解決泄漏，尤其是35MPa及以下閥門效果非常明顯。其他壓力級別的井口也可以起到輔助密封的效果。節(jié)流閥，主要用作節(jié)流降壓和粗調(diào)流量。角式節(jié)流閥由閥體、閥針、閥座、閥桿、閥蓋、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等主要部件組成。閥桿是明桿結(jié)構(gòu)，直接顯示開關(guān)狀態(tài)和開關(guān)的圈數(shù)。當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥桿及與閥桿相連的閥針作上下運(yùn)動(dòng)，離開或坐入閥座上，從而接通或截?cái)喙?jié)流閥兩端的氣流。調(diào)節(jié)流量和壓力，只需調(diào)節(jié)節(jié)流閥的閥針與閥座之間的間隙大小，閥針與閥座之間的間隙發(fā)生變化，氣流的流通面積也發(fā)生變化，從而起到調(diào)節(jié)流量和壓力的作用。節(jié)流閥是控制自噴井產(chǎn)量的部件，有可調(diào)式和固定式節(jié)流閥兩種。它們均有控制流體流量的限流孔或節(jié)流孔?？烧{(diào)式針形節(jié)流閥有一個(gè)從外面控制節(jié)流面積的孔和相應(yīng)的指示機(jī)構(gòu)，可以觀察節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量的開度指示?？烧{(diào)式節(jié)流閥和固定式節(jié)流閥的流向是旁進(jìn)直出，不宜反向使用。圖8-11針形節(jié)流閥實(shí)物圖針形節(jié)流閥（如圖8-10、圖8-11所示）在控制井內(nèi)油氣流的壓力和流動(dòng)方向上起作關(guān)鍵的作用，絕對不允許當(dāng)作截止閥使用。流量調(diào)節(jié)后，必須旋緊并帽，圖8-7中采氣樹的10號(hào)和11號(hào)是針形節(jié)流閥圖8-11針形節(jié)流閥實(shí)物圖圖8-10針形節(jié)流閥局部剖視圖4．截止閥和壓力表截止閥（如圖8-12）用于控制和更換壓力表，更換壓力表時(shí)，先將本閥關(guān)閉，切斷壓力來源，再卸松泄壓螺釘，放掉余壓，然后卸壓力表。壓力表接頭在70MPa以及以下的工作壓力均為M20×1.5公制螺紋接頭，螺紋只起連接作用，需要增加四氟墊片或紫銅墊才能密封。壓力表截止閥（考克）通常采用M20×1.5(母)－NPT1/2(公)的接頭，NPT1/2為錐管扣，既可連接又可以直接密封。圖8-12截止閥實(shí)物圖壓力為105MPa及以上的產(chǎn)品采用11/8-12UNF（60°金屬密封），即9/16圖8-12截止閥實(shí)物圖壓力表用于檢測井口油壓和套壓，必須經(jīng)過儀器調(diào)校合格后方可使用，包括新壓力表。壓力表的量程選用應(yīng)保持工作壓力在表的最大量程的20%-80%之間。對于含硫的油氣井或其它含有腐蝕介質(zhì)的油氣井，應(yīng)使用抗硫壓力表，配合接頭的材質(zhì)也應(yīng)抗硫（例如316SS、UNSN07718材料）。壓力表應(yīng)安裝于光線充足、無高濕的地方，要求垂直安裝。觀測壓力時(shí)，視線應(yīng)與表面垂直。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壓力表失靈時(shí)，切勿敲擊壓力表，應(yīng)對壓力表進(jìn)行校驗(yàn)。五、井口安全系統(tǒng)井口安全系統(tǒng)是井場重要的自我安全保護(hù)裝置，當(dāng)出現(xiàn)井口壓力超高、集輸管線爆管失控或井口、分離器處發(fā)生火災(zāi)等任一突發(fā)險(xiǎn)情時(shí)，系統(tǒng)能夠快速自動(dòng)關(guān)閉井口，迅速切斷氣源，防止生產(chǎn)事故的發(fā)生或進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到保護(hù)井場設(shè)備和人員生命安全的目的。井口安全系統(tǒng)通過電子監(jiān)控儀和調(diào)度中心聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控井場井口裝置運(yùn)行工礦，并根據(jù)設(shè)定指令自動(dòng)或遠(yuǎn)程關(guān)閉井口，是提高井站自動(dòng)化管理水平的基本設(shè)備之一。1．井口安全系統(tǒng)的功能①在一級節(jié)流后的壓力超過高導(dǎo)閥設(shè)定壓力值時(shí)，快速自動(dòng)關(guān)閉井口（30Mpa）。②在出站輸壓壓力低于低導(dǎo)閥設(shè)定壓力值時(shí)，快速自動(dòng)關(guān)閉井口（6Mpa）。③當(dāng)井口、分離器處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，快速自動(dòng)關(guān)閉井口（易熔塞120℃時(shí)熔化）。④在緊急情況下，通過遠(yuǎn)程終端控制（MCC、CSC、RTU）關(guān)閉井口。⑤為井場自動(dòng)化控制管理提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料。2．井口安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理井口安全系統(tǒng)由氣動(dòng)控制和氣動(dòng)執(zhí)行兩大部分組成。氣動(dòng)控制部分又可分為氣源過濾調(diào)壓單元、氣動(dòng)控制單元和氣動(dòng)感測單元。氣動(dòng)執(zhí)行部分由快速泄放閥、閥位指示器、氣動(dòng)執(zhí)行頭和截?cái)嚅y組成。下面以一款進(jìn)口井口安全系統(tǒng)來闡述。圖8-14圖8-14井口安全切斷閥現(xiàn)場安裝效果圖圖8-13井口安全切斷閥結(jié)構(gòu)圖1下閥蓋、2閥體、3上閥蓋、4氣缸座、5固定螺釘、6定位螺釘、7墊片、8鎖緊圈、9活塞O形環(huán)、10活塞、11氣缸、12安全閥、13活塞桿、14清潔環(huán)、15活塞桿O形環(huán)、16進(jìn)氣接頭、17鎖緊螺母、18主彈簧、19副彈簧主要技術(shù)參數(shù)如下：氣缸工作壓力225PSI；閥體工作壓力10000PSI；閥體通徑2-9/16″。②結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)：井口安全系統(tǒng)控制部分的氣源過濾調(diào)壓單元主要由氣源引壓閥、高壓過濾器、1級調(diào)壓閥、氣源安全閥、低壓過濾器組成；氣動(dòng)控制單元主要由2、3級調(diào)壓閥、按鈕閥、中繼閥、孔閥、常閉三通閥和電磁閥組成；氣動(dòng)感測單元由易熔塞和高、低導(dǎo)閥組成。氣動(dòng)執(zhí)行部分由快速泄放閥、閥位指示器和截?cái)嚅y組成。工作原理：氣源氣經(jīng)過氣源引壓閥引入，經(jīng)過高壓過濾器進(jìn)入一級調(diào)壓閥調(diào)壓至120—150PSI，再經(jīng)過氣源安全閥（設(shè)定壓力為275PSI）、低壓過濾器后分兩路：一路經(jīng)過常閉三通閥PV2和快速泄放閥后進(jìn)入執(zhí)行氣缸作為執(zhí)行氣；另一路經(jīng)過2級調(diào)壓閥再調(diào)壓至40—60PSI后作為控制氣分別進(jìn)入高、低導(dǎo)閥、電磁閥和易熔塞等感測點(diǎn)。系統(tǒng)工作時(shí)，首先按下按鈕閥，經(jīng)過2級調(diào)壓后的控制氣通過按鈕閥到達(dá)常閉三通閥PV1-1的背壓端，使其打開，讓控制氣通過常閉三通閥PV1-1。從常閉三通閥PV1-1出來的控制氣經(jīng)過限流孔閥后進(jìn)入電磁閥，同時(shí)也回到常閉三通閥PV1-1背壓端，形成保持其開啟狀態(tài)的支撐背壓。從電磁閥出來的控制氣分別進(jìn)入易熔塞和3級調(diào)壓閥。經(jīng)3級調(diào)壓閥調(diào)壓至30PSI的控制氣再分為兩路：一路經(jīng)過高導(dǎo)閥到達(dá)中繼閥；另一路經(jīng)過低導(dǎo)閥到達(dá)常閉三通閥PV1-2。然后拉起中繼閥手柄，同時(shí)按下鎖定銷。從高導(dǎo)閥來的30PSI的控制氣通過中繼閥后分為兩路：一路到達(dá)常閉三通閥PV1-2的背壓端，形成保持其開啟狀態(tài)的支撐背壓，讓從低導(dǎo)閥來的30PSI的控制氣通過常閉三通閥PV1-2到達(dá)中繼閥的背壓端，形成保持中繼閥開啟狀態(tài)的支撐背壓，這時(shí)中繼閥鎖定銷自動(dòng)彈出復(fù)位。另一路到達(dá)常閉三通閥PV2的背壓端，形成保持其開啟狀態(tài)的支撐背壓。從而使經(jīng)過1級調(diào)壓后的執(zhí)行氣通過常閉三通閥PV2后再經(jīng)過快速泄放閥進(jìn)入執(zhí)行氣缸，使井口截?cái)嚅y打開。當(dāng)各感測點(diǎn)檢測到有超高壓、超低壓、火災(zāi)等不合格信號(hào)時(shí)，或在緊急情況下通過遠(yuǎn)程控制給出關(guān)井信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的控制閥動(dòng)作（或易熔塞融化），將控制氣泄放掉。此時(shí)，中繼閥和3個(gè)常閉三通閥都因失去背壓而關(guān)閉，執(zhí)行氣路和控制氣路同時(shí)被截?cái)?。這時(shí)，導(dǎo)管里的執(zhí)行氣通過常閉三通閥PV2的泄放口開始泄放。由于氣缸活塞上方的壓力逐漸減小，活塞在彈簧力的作用下向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)氣缸里的執(zhí)行氣向外排出。而氣體向外排出的力又推動(dòng)快速泄放閥的密封膜片向上升起，使快速泄放閥的泄放口完全打開，從而快速泄放掉氣缸內(nèi)的執(zhí)行氣。與此同時(shí)，執(zhí)行頭的活塞帶動(dòng)閥桿上升，使井口截?cái)嚅y迅速關(guān)閉。第二節(jié)采氣井站工藝流程采氣井站工藝流程主要包括井口、集氣站、配氣站工藝流程。其作用是對天然氣進(jìn)行采集、輸送、處理等工藝后，輸往集氣干線或直接到用戶。一、井站工藝流程簡介天然氣從地層開采出來時(shí)壓力一般很高，而且氣體中含有水分、凝析油以及一些巖屑、砂礫等機(jī)械雜質(zhì)，不宜直接輸往用戶，需要對天然氣進(jìn)行必要的預(yù)處理。針對處理天然氣的方式不同，天然氣的集氣就具有不同的工藝流程，一般分為井場流程和集氣站流程。1．井場流程井場流程最主要的裝置是采氣樹。由閘閥、四通（或三通）等部件構(gòu)成一套管匯。節(jié)流閥之后，接有壓力表、溫度表、控制和測量流量以及處理凝析液和機(jī)械雜質(zhì)的設(shè)備，構(gòu)成一套井場流程。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。比較典型的井場裝置流程，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；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8-15和8-16所示。圖8-1圖8-15加熱防凍的井場裝置原理流程圖1—?dú)饩?—采氣樹針形閥；3—加熱爐；4—?dú)饩a(chǎn)量調(diào)控節(jié)流閥；5—加熱爐；6—?dú)怏w輸壓調(diào)控節(jié)流閥圖8-15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(diǎn)壓力的要求。圖8-16注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖圖8-16注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖抑制劑注入器如圖8-16所示，流程圖中的抑制劑注入器1替換了圖8-14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(diǎn)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(diǎn)壓力的要求。2．集氣站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。集氣站工藝流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。按天然氣分離時(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。1）常溫分離集氣站流程（1）常溫分離單井集氣站流程常溫分離集氣站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(jì)量。圖圖8-17常溫分離單井集氣站原理流程圖(1)1—從井場裝置來的采氣管線；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—?dú)狻⒂?、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；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；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—放水管線圖圖8-18常溫分離單井集氣站原理流程圖(2)1—從井場裝置來的采氣管線；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—?dú)?、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；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(yùn)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。如圖8-17和圖8-18所示。（2）應(yīng)用范圍①氣田邊遠(yuǎn)氣井，不需要建集氣站，可節(jié)約成本。②產(chǎn)水量大的氣、水同產(chǎn)井，可以進(jìn)行氣、水分離，減少輸氣阻力。③低壓氣井，由于井口壓力低，集氣干線的壓力波動(dòng)對產(chǎn)氣影響很大，單井采氣可以避免這種影響，保持產(chǎn)氣穩(wěn)定。（3）常溫分離多井集氣站流程常溫分離多井集氣站一般有兩種類型，如圖8-19和圖8-20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8-19和圖8-20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8-19中管線和設(shè)備與圖8-17相同，圖8-20中管線和設(shè)備與圖8-18相同。圖8-1圖8-19常溫分離多井集氣站流程(1)圖圖8-20常溫分離多井集氣站流程(2)多井常溫流程的優(yōu)點(diǎn)是便于對氣井進(jìn)行集中調(diào)節(jié)和管理，應(yīng)用范圍較廣，凡是氣井壓力相近、氣體性質(zhì)相同、不需要用單井流程的地方，都可以用多井流程。2)低溫分離集氣站流程低溫分離集氣站的功能有：收集氣井的天然氣；對收集的天然氣在站內(nèi)進(jìn)行低溫分離以回收液烴；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；計(jì)量。低溫分離時(shí)，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(shí)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(gè)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。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。圖圖8-21低溫分離集氣站原理流程圖(1)1—采氣管線；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—?dú)庖粴鈸Q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)如圖8-21所示，井場裝置通過采氣管線1輸來氣體經(jīng)過進(jìn)站截?cái)嚅y2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(jì)量裝置5進(jìn)行計(jì)量后，再通過裝置截?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(jì)量裝置10計(jì)量后進(jìn)入集氣管線。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(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)液位控制閥16再經(jīng)流量計(jì)17，然后通過出站截?cái)嚅y進(jìn)入混合液輸送管線送至液烴穩(wěn)定裝置。圖8-2圖8-22低溫分離集氣站原理流程圖(2)1—加熱器；2—三相分離器；3—液位控制閥；4—流量計(jì)；5—?dú)狻簱Q熱器；6—液位控閥；7—流量計(jì)圖8-22流程圖與圖8-21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(jì)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0℃左右。最后，液烴通過出站截?cái)嚅y，由管線送至穩(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(jì)7后，通過出站截?cái)嚅y送至抑制劑再生裝置。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(diǎn)和最高進(jìn)料溫度來確定。圖8-21和圖8-22兩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8-21低溫分離流程為宜。三、井站設(shè)備及作用1．分離器從氣井產(chǎn)出的天然氣中往往含有液體和固體雜質(zhì)。液體雜質(zhì)包括水和油、固體雜質(zhì)包括泥砂，巖石顆粒等，這些雜質(zhì)如不及時(shí)除掉，會(huì)對采氣、輸氣、脫硫和用戶帶來很大危害，影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。所以必須有分離系統(tǒng)，其中的主要設(shè)備就是分離器。（1）分離器的分類分離器是分離氣液(固)的重要設(shè)備。它廣泛用于采氣井場、集氣站、輸氣管道以及天然氣凈化廠中。采輸系統(tǒng)所使用的分離器種類繁多，根據(jù)分離器的外型分：可分為立式分離器、臥式分離器、球形分離器和臥式三相分離器等類型。按作用原理分，有重力式、離心式和混合式三種分離器。（2）重力式分離器圖8-24臥式分離器結(jié)構(gòu)圖圖8-24臥式分離器結(jié)構(gòu)圖圖8-23重立分離器工作原理示意圖重力分離器有各種各樣的結(jié)構(gòu)形式，但其原理都是利用天然氣和被分離物質(zhì)的密度差來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)分離設(shè)備的外型，重力式分離器可分為立式（如圖8-23）和臥式（如圖8-24）兩類。分離器共同的功能結(jié)構(gòu)為初分離段、積液段、過濾部分、以及氣液傳輸和附屬設(shè)備。重力分離器即能適應(yīng)較大的負(fù)荷波動(dòng)。在采氣工程中，由于單井產(chǎn)量的遞減、新井投產(chǎn)以及配氣要求變化等原因，使氣量變化較大，因此重力式分離器應(yīng)用也較為廣泛。（3）旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器主要特點(diǎn)是天然氣和被分離液體沿分離器筒體切線方向以一定速度進(jìn)入分離器，并沿筒體內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在其離心力作用下，達(dá)到氣液分離目的。旋風(fēng)分離器盡管有較高分離效率，但卻不適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)較大的場所，使其在集氣站和采氣井場的應(yīng)用受到限制。離心式分離器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖8-25所示，離心式分離器由筒體、錐形管、螺旋葉片、中心管、積液包等組成。其作用原理是離心分離器主要是利用離心力原理分離液(固)體。氣液混合物通過切線方向由進(jìn)口管進(jìn)入分離器后，沿分離器筒體作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于氣體和液(固)體顆粒的質(zhì)量不同，而產(chǎn)生不同的離心力。質(zhì)量較大的液滴產(chǎn)生較大離心力，在此作用下被甩到外圈，拋向分離器壁，相互碰撞集成較大的顆粒，在其重力和氣流帶動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，沿錐形管進(jìn)入集液包，或由排污管排出。而較輕的氣體則在內(nèi)圈并從出口排出，這樣液(固)體顆粒和氣體就分開了。圖8圖8-25離心式分離器1－氣體進(jìn)口；2－氣體出口；3－螺旋葉片；4－內(nèi)管；5－筒體；6－錐形管；7－排液口2．水套爐水套爐是天然氣節(jié)流前對天然氣提供熱能的熱力設(shè)備，目前常用的壓力等級為：16MPa和32MPa兩種；熱負(fù)荷有：60、120、240、360×104kw等規(guī)格，分別可滿足0～5、5～10、10～20、20～30×104m3/d氣量生產(chǎn)氣井的加熱。水套爐的耗氣量為14m3/h，其中引導(dǎo)火的耗氣量為10%左右。水套爐區(qū)的工藝流程和控制如圖8-26所示水套爐燃燒器以主火嘴和導(dǎo)火嘴組成，導(dǎo)火嘴為長明火，溫度控制由天然氣計(jì)量溫度取樣后控制主火嘴實(shí)現(xiàn)溫度控制。在給定天然氣計(jì)量溫度t℃后，在其控制范圍內(nèi)（如：2℃），當(dāng)計(jì)量溫度超過[(t+2)℃]時(shí)控制閥關(guān)閉，主火嘴熄火，水溫下降，計(jì)量溫度降低；當(dāng)溫度降低到[（t-2）℃]時(shí)，控制閥打開，主火嘴點(diǎn)燃，水溫升高計(jì)量溫度上升，使天然氣溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。圖圖8-26水套加熱爐區(qū)工藝流程和溫度控制圖PCV－減壓調(diào)節(jié)器；TCV－控溫閥；SDV－截?cái)嚅y（電磁閥）PSV－安全閥；HCV－手控閥；STR－過濾器在爐膛靠近配風(fēng)箱處，還設(shè)有兩個(gè)紅外線探測儀不停地監(jiān)視燃燒器的火焰，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，如主火嘴和引火嘴的火焰全部熄滅，自動(dòng)控制系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。并切斷燃料氣管路。3．天然氣流量測量天然氣流量測量采用孔板作為節(jié)流元件，靜壓、差壓、溫度取樣由壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器獲得并將相應(yīng)的值實(shí)時(shí)傳入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)每秒鐘計(jì)算一次流量值，并且不停地累加，到次日8：00開始另一天的產(chǎn)量積算。月、年氣量也不停地累計(jì)下去。每秒鐘的瞬時(shí)量也將在計(jì)算機(jī)內(nèi)保存待查。如圖8-27所示。圖8-27天然氣流量計(jì)算機(jī)測量圖圖8-27天然氣流量計(jì)算機(jī)測量圖第三節(jié)采氣井站常見操作一、氣井的開關(guān)井1．氣井的開井操作1）人員要求及準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備相關(guān)材料及工用具；進(jìn)行相關(guān)檢查。2）操作步驟①開井口閘閥：由內(nèi)到外緩慢打開采氣樹1、4號(hào)及8或9號(hào)生產(chǎn)閘閥。采氣樹各閘閥應(yīng)全開或全關(guān)，不準(zhǔn)半開或半關(guān)，嚴(yán)禁用采氣樹閘閥控制流量。②開井口針閥：緩慢打開井口控制節(jié)流閥，注意控制壓力③各級壓力調(diào)節(jié)：通過各級調(diào)壓節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)壓，同時(shí)檢查各處是否有泄漏現(xiàn)象。調(diào)壓時(shí)各級控制壓力不準(zhǔn)超過設(shè)備或管線的設(shè)計(jì)工作壓力，并應(yīng)注意防止節(jié)流處形成水化物堵塞通道。④產(chǎn)量調(diào)節(jié)：各級壓力調(diào)穩(wěn)后，啟動(dòng)流量計(jì)計(jì)算產(chǎn)氣量，并按要求對照配產(chǎn)調(diào)節(jié)氣量。⑤檢查：氣流穩(wěn)定后，對氣流通道的工藝流程再次檢查有無泄漏現(xiàn)象。⑥記錄與匯報(bào)：開井原因、時(shí)間、開井前套壓、油壓、井口大氣溫度、實(shí)際開井產(chǎn)量等，并向調(diào)度室匯報(bào)及向上、下游相關(guān)井站通報(bào)開井主要情況。3）技術(shù)要求①操作前必須佩帶便攜式氣體檢測儀（硫化氫等可燃性氣體），監(jiān)控天然氣泄漏情況。②高含硫氣井操作全過程必須佩戴空氣呼吸器，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。③應(yīng)檢查管線、設(shè)備發(fā)生堵塞或流程未倒通，造成管線或設(shè)備憋壓。4)應(yīng)急處置①要將中毒人員移至安全地帶，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸等急救，嚴(yán)重時(shí)立即送醫(yī)院急救。②若管線、設(shè)備出現(xiàn)憋壓，應(yīng)立即采取放空或關(guān)井。2．氣井的關(guān)井操作1）人員要求及準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備相關(guān)材料及工用具；進(jìn)行相關(guān)檢查。2）操作步驟①關(guān)井：按調(diào)度指令全關(guān)井口針閥，若長期關(guān)井，再關(guān)閉采氣樹8或9號(hào)生產(chǎn)閘閥。②停用水套爐：按水套爐操作程序操作。③排污：排放分離器及匯管氣田水。④停計(jì)量儀表：按計(jì)量儀表操作規(guī)程操作。⑤檢查流程：由內(nèi)向外檢查流程，檢查有無跑、冒、滴、漏問題。⑥記錄與匯報(bào)：關(guān)井原因、日期、時(shí)間等，并向調(diào)度室匯報(bào)關(guān)井主要情況。3）技術(shù)要求①操作前必須佩帶便攜式氣體檢測儀（硫化氫或可燃性），監(jiān)控天然氣泄漏情況。②高含硫氣井操作全過程必須佩戴空氣呼吸器，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。③對于產(chǎn)水井，應(yīng)特別注意不使井口漏氣，以防壓力下降造成井水淹。4)應(yīng)急處置①要將中毒人員移至安全地帶，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸等急救，嚴(yán)重時(shí)立即送醫(yī)院急救。二、分離器排污操作1）人員要求及準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備相關(guān)材料及工用具；進(jìn)行相關(guān)檢查。確認(rèn)排污管線固定牢靠；測量污水池液面深度，確認(rèn)可進(jìn)行排污操作；確認(rèn)污水池附近無人、畜。2）操作步驟①開啟分離器排污閥：操作平穩(wěn)，防止因排污過猛造成突發(fā)事件。②觀察液位：觀察液位下降情況，判斷液位顯示的真實(shí)性，或根據(jù)排污氣流聲音判斷液位下降情況。③關(guān)閉排污閥：保持一定液位，形成液封，防止天然氣竄入排污管線擴(kuò)散后造成人員中毒。④計(jì)算排污量：污水池（污水罐）液面平穩(wěn)后，測量讀取液面深度，計(jì)算排污量。⑤做好相應(yīng)的記錄。3）技術(shù)要求①嚴(yán)禁排污過猛，防止引發(fā)燃燒、管線破裂、環(huán)境污染、人員中毒等突發(fā)事件發(fā)生。②操作前必須佩帶便攜式氣體檢測儀（硫化氫或可燃性），監(jiān)控天然氣泄漏情況。③高含硫氣井操作全過程必須佩戴空氣呼吸器，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。④排污前對污水池或污水罐附近區(qū)域檢查，防止排污時(shí)有人、畜在污水池附近。4)應(yīng)急處置①要將中毒人員移至安全地帶，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸等急救，嚴(yán)重時(shí)立即送醫(yī)院急救。②排污系統(tǒng)出現(xiàn)管線破裂、堵塞、閥門嚴(yán)重內(nèi)漏等情況，立即停止排污，切斷氣源。三、高級孔板閥的清洗1）人員要求及準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備相關(guān)材料及工用具；進(jìn)行相關(guān)檢查。操作至少2人，一人操作，一人監(jiān)護(hù)確認(rèn)。準(zhǔn)備材料：有機(jī)溶劑、潤滑脂、密封脂、孔板密封圈、棉紗、驗(yàn)漏液、毛巾、記錄表格等。準(zhǔn)備工用具：搖柄、扳手、一字螺絲刀、十字螺絲刀、鋼絲刷、鋼板尺、油漆刷、鋼筆、清洗盆、便攜式（硫化氫或可燃性）氣體檢測儀等。2）操作步驟①凍結(jié)產(chǎn)量：雙波紋管差壓流量計(jì)：全開流量計(jì)平衡閥。②確認(rèn)高孔閥上腔放空閥關(guān)閉、頂絲緊固。③開平衡閥：逆時(shí)針方向。開滑閥：使用搖柄，按箭頭所示開方向操作。④提升孔板至上腔：搖柄先旋轉(zhuǎn)下齒輪軸、再旋轉(zhuǎn)上齒輪軸，遇卡時(shí)適當(dāng)回轉(zhuǎn)，不得強(qiáng)行操作。⑤關(guān)滑閥：使用搖柄，按箭頭所示關(guān)方向操作。關(guān)平衡閥：嚴(yán)禁用力過猛，避免損壞平衡閥針尖。⑥開上腔放空閥：開放空閥前注意放空口位置，嚴(yán)禁正對放空口。下腔排污：緩慢開啟排污閥，排污完畢后立即關(guān)閉。松頂板頂絲：必須使用專用工具。⑦取頂板、壓板、密封墊片：取頂板后，應(yīng)使用一字螺絲刀微撬壓板一端，確認(rèn)上腔無氣。嚴(yán)禁正對壓板上方。提取導(dǎo)板：轉(zhuǎn)動(dòng)上齒輪軸使導(dǎo)板上升。提出導(dǎo)板時(shí)嚴(yán)禁正對閥腔。⑧檢查平衡閥、滑閥、上齒輪軸、頂板、壓板及密封墊片：更換破損的密封墊片，滑閥內(nèi)漏應(yīng)加注密封脂，平衡閥泄漏應(yīng)維修或更換。檢查、清洗孔板：檢查孔板臟物堆積情況，清洗后的孔板，應(yīng)無劃痕、坑蝕、嚴(yán)重?fù)p傷和磨損等，孔板的平面度、銳利度、光潔度應(yīng)合格，否則應(yīng)更換。⑨檢查、清洗導(dǎo)板、密封圈：應(yīng)清除導(dǎo)板齒條內(nèi)的污物和積垢，密封圈破損、變形應(yīng)更換。⑩回裝孔板至導(dǎo)板：孔板安裝方向應(yīng)為“小進(jìn)大出”，切忌裝反。導(dǎo)板齒條上油：導(dǎo)板齒條上油應(yīng)適量，上油應(yīng)在齒條邊緣。裝導(dǎo)板至上腔：導(dǎo)板安裝應(yīng)水平，防止錯(cuò)齒。裝入密封墊片、壓板及頂板：依次平整放入。緊固頂板頂絲：頂絲緊固應(yīng)對稱扭緊。?關(guān)上腔放空閥：注意開關(guān)的方向。開平衡閥：逆時(shí)針方向。開滑閥：按箭頭所示開方向操作。?孔板導(dǎo)板搖至下腔：先旋轉(zhuǎn)上齒輪軸、再旋轉(zhuǎn)下齒輪軸，遇卡時(shí)適當(dāng)回轉(zhuǎn)，不得強(qiáng)行操作。?關(guān)滑閥：按箭頭所示關(guān)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)平衡閥：嚴(yán)禁用力過猛，避免損壞平衡閥針尖。?驗(yàn)漏：驗(yàn)漏部位：包括所有操作、活動(dòng)部位。?上腔放空：放空后關(guān)閉放空閥。再開啟可檢查滑閥、平衡閥是否內(nèi)漏，出現(xiàn)內(nèi)漏應(yīng)及時(shí)處理。?解除產(chǎn)量凍結(jié)：雙波紋管差壓流量計(jì)：關(guān)閉流量計(jì)平衡閥。?對比清洗前、后瞬產(chǎn)：發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)檢查處理。做好相應(yīng)記錄，清掃場地。3）技術(shù)要求①操作前必須佩帶便攜式（硫化氫或可燃性）氣體檢測儀。②高含硫氣井操作全過程必須佩戴空氣呼吸器。③提出導(dǎo)板時(shí)嚴(yán)禁正對閥腔操作，防止導(dǎo)板沖出傷人。④泄壓、吹掃導(dǎo)壓管嚴(yán)禁正對泄壓口，防止硫化氫中毒、窒息。4）應(yīng)急處置①受傷人員應(yīng)及時(shí)救治，嚴(yán)重時(shí)送醫(yī)院急救。②將中毒、窒息人員移至安全地帶，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸等急救，并立即送醫(yī)院。四、平衡罐加注緩蝕劑1）人員要求及準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備相關(guān)材料及工用具；進(jìn)行相關(guān)檢查。準(zhǔn)備好活動(dòng)扳手、起子、管鉗、白鐵桶或塑料桶、適量的緩蝕劑、便攜式氣體檢測儀（硫化氫或可燃性）、滅火器材。檢查平衡罐、井口注入裝置和儀表等完好無損，按加注量準(zhǔn)備好緩蝕劑，檢查確定系統(tǒng)加注流程。2）操作步驟①泄壓：關(guān)閉平衡閥和緩蝕劑注入閥，打開放空閥卸壓。打開排污口考克或平衡罐（管）上部檢查口考克檢查加注系統(tǒng)是否卸壓放空完全。②裝藥劑：開平衡罐加料漏斗閥。關(guān)平衡罐排污閥。將緩蝕劑倒入平衡罐內(nèi)。關(guān)閉放空閥和加料漏斗閥。③平壓：緩慢開啟平衡閥，平衡壓力。④加注：打開緩蝕劑注入閥，讓藥劑自流入井底。加注完畢后，關(guān)閉注入閥及平衡閥。⑤放空檢查：緩慢開啟平衡罐放空閥進(jìn)行放空，待壓力表降為零后，緩慢打開井口排污檢查口考克，檢查藥劑是否加注完成。⑥做好工作記錄,清掃場地。3）技術(shù)要求①操作前必須佩帶便攜式氣體檢測儀（硫化氫或可燃性）。②操作前必須確認(rèn)上下游閥門關(guān)閉無泄漏，加注系統(tǒng)放空已完畢，防止硫化氫中毒。③操作前必須確認(rèn)流程未倒錯(cuò)，防止平衡罐內(nèi)有余壓傷人。④高含硫井站操作全過程必須佩戴空氣呼吸器，必須專人監(jiān)護(hù)。4)應(yīng)急處置①受傷人員應(yīng)及時(shí)救治，嚴(yán)重時(shí)送醫(yī)院急救。②要將中毒人員移至安全地帶，必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸等急救，并立即送醫(yī)院。五、站場及管線試壓1）人員要求及準(zhǔn)備工作：①熟悉試壓方案，了解試驗(yàn)壓力、介質(zhì)、要求、穩(wěn)壓時(shí)間等方面的規(guī)定。②與此次試壓有關(guān)的單位取得聯(lián)系，并做好協(xié)調(diào)工作。③準(zhǔn)備相應(yīng)的工具，如扳手、螺絲刀、加力杠等。④準(zhǔn)備記錄所需的筆和記錄紙（記錄表）。⑤準(zhǔn)備至少2只檢驗(yàn)合格的壓力表（精度等級不得小于1.5級，并經(jīng)計(jì)量檢定在有效期內(nèi)，表的刻度值不得小于試驗(yàn)壓力的1.5倍）。⑥仔細(xì)檢查與此次試壓相關(guān)的站場設(shè)備、儀表以及試壓介質(zhì)等是否符合試壓方案要求。2）操作步驟水試壓①打開進(jìn)水閥和放氣閥，向站場設(shè)備或管線內(nèi)灌水，當(dāng)充滿水時(shí)，放氣閥有水流出，說明空氣排凈，即可關(guān)閉進(jìn)水閥和放氣閥。②開動(dòng)試壓泵，使壓力平穩(wěn)上升。③試壓完畢，打開放水閥和放氣閥，把站場設(shè)備或管線內(nèi)的存水排盡，并用壓縮空氣吹掃干凈。④根據(jù)試驗(yàn)壓力的高低分次升壓：當(dāng)升壓至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的30%和60%時(shí)，停止升壓，各穩(wěn)壓30min，檢查無問題后，繼續(xù)升壓至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓時(shí)間不小于4h，目測管線或設(shè)備無變形、不破裂、無滲漏且壓降不大于強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的1％時(shí)強(qiáng)度試驗(yàn)合格。⑤將試驗(yàn)壓力降至工作壓力（設(shè)計(jì)壓力）進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，穩(wěn)壓24h，其壓降不大于試驗(yàn)壓力的1%為合格。氣試壓①將試驗(yàn)壓力均勻緩慢上升，升壓不超過1MPa/h。②當(dāng)試驗(yàn)壓力大于3MPa時(shí)，分三次升壓，在壓力為試驗(yàn)壓力的30%、60%時(shí)，分別停止升壓并穩(wěn)壓30min，對設(shè)備或管線進(jìn)行檢查，若未發(fā)現(xiàn)問題，繼續(xù)升壓至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力，穩(wěn)壓時(shí)間不小于4h，目測管線或設(shè)備無變形、不破裂、無滲漏且壓降不大于強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的1％時(shí)強(qiáng)度試驗(yàn)合格。③當(dāng)試驗(yàn)壓力為2～3MPa時(shí)，分兩次升壓，在壓力為試驗(yàn)壓力的50%，停止升壓并穩(wěn)壓30min，對設(shè)備或管線進(jìn)行檢查。若未發(fā)現(xiàn)問題，繼續(xù)升壓至試驗(yàn)壓力。在試驗(yàn)壓力下穩(wěn)壓6h，并仔細(xì)檢查。目測管線或設(shè)備無變形、不破裂、無滲漏且壓降不大于強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的1％時(shí)強(qiáng)度試驗(yàn)合格。④進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，將設(shè)備或管線壓力降到工作壓力（或設(shè)計(jì)壓力），使設(shè)備或管線內(nèi)氣體溫度和周圍介質(zhì)的溫度相同后（一般需要24h），穩(wěn)壓24h，經(jīng)檢查無泄漏，且壓降率不大于允許壓降率，則嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。3）技術(shù)要求①用水試壓時(shí)，穩(wěn)壓期間應(yīng)對設(shè)備或管線進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)滲漏，應(yīng)打上記號(hào)，降壓后立即整改，整改后應(yīng)重新試驗(yàn)直至合格。②管線試壓時(shí)，由于地形起伏變化，壓力表讀數(shù)受到高差靜壓力的影響，試驗(yàn)壓力應(yīng)以最高點(diǎn)壓力為準(zhǔn)，且低點(diǎn)壓力下的管線的環(huán)向應(yīng)力不得超過管材本身的屈服強(qiáng)度與焊縫系數(shù)的乘積。③管線采用氣體試壓時(shí)，應(yīng)設(shè)立可靠的通訊系統(tǒng)，沿線每隔2～3km應(yīng)設(shè)置一個(gè)通訊點(diǎn)。④管線在升壓過程中，工作人員不得沿管線檢查，當(dāng)試驗(yàn)壓力超過4MPa時(shí)沿管線兩側(cè)6m范圍內(nèi)應(yīng)劃為禁區(qū)，若為架空管道，禁區(qū)范圍增大一倍。⑤在試壓過程中若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整改，實(shí)施整改前必須將壓力降至0.02MPa以下（不得出現(xiàn)負(fù)壓），避免發(fā)生危險(xiǎn)。⑥在試壓過程中，應(yīng)密切注意壓力的變化，做好記錄。⑦試壓結(jié)束后，應(yīng)書面總結(jié)試壓結(jié)果及試壓過程中出現(xiàn)的問題和處理辦法。4)應(yīng)急處置①試壓如發(fā)生管道破裂，則應(yīng)立即停止試壓，對破裂原因進(jìn)行分析，并及時(shí)更換破裂段后再進(jìn)行試壓；②氣體試壓過程如發(fā)生管道爆裂傷人，應(yīng)及時(shí)救治，加強(qiáng)警戒，防止外來人員進(jìn)入現(xiàn)場。第四節(jié)天然氣預(yù)處理天然氣凈化的目的是將從氣井中采出的天然氣變?yōu)檫m合天然氣礦場集輸或合格的商品天然氣。我國商品天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表8-1所示。一般認(rèn)為，天然氣的凈化工藝包括天然氣脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理4類工藝。天然氣脫硫脫碳是為了達(dá)到商品天然氣的質(zhì)量指標(biāo)；硫磺回收及尾氣處理是為了綜合利用和滿足環(huán)保要求。表8-1我國天然氣國家標(biāo)準(zhǔn)(GB17820-1999)①項(xiàng)目一類二類三類項(xiàng)目一類二類三類高熱值，MJ/m3＞31.4硫化氫，mg/m3≤6≤20≤460總硫（以硫計(jì)），mg/m3≤100≤200≤460二氧化碳②，%≤3.0≤3.0—水露點(diǎn)③，℃在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，比最低環(huán)境溫度低5℃①本標(biāo)準(zhǔn)中氣體體積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.325kPa，20℃；②體積分?jǐn)?shù)；③本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之前建立的天然氣輸送管道，在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣中銀無游離水。無游離水是指天然氣精機(jī)械分離設(shè)備分不出游離水。一、天然氣凈化工藝分類1．天然氣脫硫脫碳天然氣脫硫脫碳的主導(dǎo)工藝是胺法及砜胺法。（1）化學(xué)溶劑法以堿性溶液吸收H2S及CO2等，并于再生時(shí)又將其放出的方法，包括使用有機(jī)胺的MEA法、DEA法、DIPA法、MDEA法及位阻胺法等，實(shí)用無機(jī)械的活化熱碳酸鉀法也有一些應(yīng)用。（2）物理溶劑法利用H2S及CO2等與烴類在物理溶劑中溶解度的巨大差別而實(shí)現(xiàn)天然氣脫硫脫碳的方法，包括多乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法、冷甲醇法等。（3）化學(xué)-物理溶劑法將化學(xué)溶劑烷醇胺與一種物理溶劑組合的方法，典型代表砜胺法（DIPA-環(huán)丁砜、MDEA-環(huán)丁砜等），此外還有Amisol，Selefining，Optisol及Flexsorb混合SE等。（4）直接轉(zhuǎn)化法以液相載體將H2S氧化為元素硫而用空氣使之再生的方法，又稱氧化還原法或濕式氧化法，主要有釩法(AD—NaVO3等)、鐵法(Lo—Cat，Sulferox，EDTA絡(luò)合鐵，F(xiàn)D及鐵堿法等)，還有PDS等方法。（5）其他類型的方法除以上四大類脫硫方法外，還可以使用分子篩、膜分離、低溫分離及生物化學(xué)等方法脫除H2S及有機(jī)硫。此外，非再生性的固體及液體除硫劑以及漿液脫硫劑則適于處理低H2S含量的小量天然氣。2．天然氣脫水與天然氣脫硫脫碳相比，脫水方法的類別要簡單得多。（1）甘醇法使用三甘醇或二甘醇吸收脫除天然氣中的水分，這是天然氣脫水最常用的方法。（2）分子篩法要求深度脫水時(shí)可采用分子篩吸附法，早期脫水還是用過活性氧化鋁及硅膠等吸附劑。（3）其它脫水方法除上述兩類方法外，還可采用壓縮、冷卻、CaCl2吸收劑膜分離等方法脫除天然氣中的水分。3．硫磺回收天然氣凈化領(lǐng)域內(nèi)硫磺回收通常是指克勞斯工藝，它包括以下類別：（1）直流克勞斯工藝當(dāng)酸氣H2S濃度高于50%左右時(shí)，可將全部酸氣與計(jì)量的空氣送入爐內(nèi)燃燒并加以催化轉(zhuǎn)化，稱為直流工藝，也稱為部分燃燒法。（2）分流克勞斯工藝當(dāng)酸氣H2S濃度低于50%、高于15%時(shí)，可將部分酸氣入爐燃燒后與其余酸氣一起催化轉(zhuǎn)化，稱為分流工藝。在H2S濃度低于15%，則可預(yù)熱酸氣及空氣，甚至將所得硫磺部分送入爐內(nèi)燃燒。（3）直接氧化法直接氧化法用于H2S濃度低于5%的酸氣，以空氣在催化劑床層內(nèi)將H2S氧化為元素硫，這實(shí)際是原型克勞斯工藝，但已有很大進(jìn)步。（4）克勞斯變體工藝該工藝是指以克勞斯反應(yīng)為基礎(chǔ)，但與常規(guī)克勞斯工藝有顯著不同的工藝，如富氧克勞斯工藝、Clisulf等溫催化工藝等。（5）克勞斯組合工藝該工藝將常規(guī)克勞斯工藝與尾氣處理組合成一體，如冷床吸附法、MCRC，Super—claus等工藝。4．尾氣處理硫磺回收的尾氣處理有三類工藝：（1）等溫克勞斯工藝在較常規(guī)克勞斯為低的溫度下反應(yīng)以提高硫回收率的工藝，如Sulfreen、Clauspol1500等。此類工藝所能達(dá)到的、包括克勞斯工藝在內(nèi)的總硫回收率約可達(dá)到99%。（2）還原類工藝將尾氣中各種形態(tài)的硫均加氫轉(zhuǎn)化為H2S，然后再予處理的工藝，如SCOT、BSR/MDEA、BSR.WetOxidation等，此類工藝所達(dá)到的總硫回收率超過99.8%，可滿足目前最嚴(yán)格的尾氣SO2濃度排放指標(biāo)的要求。（3)）氧化類工藝將尾氣中各種形態(tài)的硫均氧化為SO2，然后再予脫出回收。國內(nèi)開發(fā)了焦亞硫酸鈉法，國外有Wellmann—Lord等方法，此類工藝在天然氣凈化領(lǐng)域應(yīng)用不多。二、工藝流程1．胺法脫硫工藝流程如圖8-28所示，胺法裝置的基本工藝流程主要由三部分組成：以吸收塔為中心，輔以原料氣及凈化氣分離過濾的壓力設(shè)備；以再生塔及重沸器為中心，輔以酸氣冷凝器及分離器和回流系統(tǒng)的低壓部分；溶液換熱冷卻及過濾系統(tǒng)和閃蒸罐等介于上面兩部分壓力之間的部分。圖8-2圖8-28胺法裝置的基本工藝流程含硫天然氣經(jīng)原料氣分離器除去液固雜質(zhì)后從下部進(jìn)入吸收塔，其中的酸氣與從上部入塔的胺液逆流接觸而脫除，達(dá)到凈化要求的凈化氣出吸收塔頂，經(jīng)凈化氣分離器除去夾帶的胺液液滴后出脫硫裝置。凈化氣通常需去脫水裝置以達(dá)到水露點(diǎn)的質(zhì)量要求。吸收了酸氣的胺液（通常稱為富液）出吸收塔后通常將至一定壓力至閃蒸塔，使富液中溶解及夾帶的烴類閃蒸出來，此閃蒸氣通常用作工廠的燃料氣。經(jīng)閃蒸后的富液進(jìn)入貧富液換熱器與已完成再生的熱胺液（簡稱貧液）換熱以回收其熱量，然后從再生塔上部入塔向下流動(dòng)，從塔下部上升的熱蒸汽既加熱胺液有汽提出胺液中的酸氣，所以在文獻(xiàn)中也常將再生塔稱為汽提塔。胺液流至再生塔下部時(shí)所吸收的酸氣已解析出絕大部分，此時(shí)可稱為半貧液。半貧液進(jìn)入重沸器以器內(nèi)所發(fā)生的蒸汽進(jìn)一步汽提，使吸收的殘余酸氣析出而成為貧液。出重沸器的熱貧液經(jīng)貧富液換熱器回收熱量，然后再經(jīng)溶液冷卻器（空冷及（或）水冷）冷卻至適當(dāng)溫度，以溶液循環(huán)泵加壓送至吸收塔，從而完成溶液的循環(huán)。從再生塔頂部出來的酸氣—蒸汽混合物如冷凝器使其中的水蒸氣大部分冷凝下來，此冷凝水進(jìn)入回流罐，作為回流液以泵送入再生塔。酸氣則送至克勞斯制硫裝置或其他酸氣處理設(shè)施。凈化氣離開吸收塔頂時(shí)已為水汽飽和。當(dāng)原料氣溫度低于貧液溫度時(shí)，凈化氣將從裝置中帶出水分；為了不使胺液被濃縮，需向裝置補(bǔ)充一定量的水。通常，這股水可從吸收塔頂注入，在該處設(shè)置一兩塊塔板，這樣還可以洗滌凈化氣而減少醇胺的損失。此外，也可以蒸汽形式從再生塔底送入。2．甘醇法脫水工藝流程（1）處理無硫氣的甘醇脫水裝置當(dāng)甘醇脫水裝置在井口處理無硫天然氣或在凈化廠內(nèi)處理來自脫硫裝置的凈化氣時(shí)，可采用如圖8-29所示的工藝流程。從圖8-29可見，由于處理無硫氣，故再生出的水汽可直接排放至大氣。當(dāng)然，如進(jìn)料氣中含有芳烴，則可能需要采取措施控制，稍后將要介紹。圖8-2圖8-29處理無硫氣的甘醇脫水工藝流程圖由于甘醇脫水裝置通常氣液比很高，及甘醇循環(huán)量小，且TEG又有較高的粘度，故吸收塔通常均使用泡罩塔板。然而，20世紀(jì)90年代以來甘醇脫水塔采用結(jié)構(gòu)填料取得了良好的效果，投資費(fèi)用顯著節(jié)省，值得關(guān)注。再生塔可采用塔板或通用填料。重沸器的熱源，凈化廠可采用高壓蒸汽或熱載體間接加熱，井場裝置可采用火管直接加熱，但需控制火管壁溫（TEG側(cè)）不超過221℃，熱流密度宜為18~25kW/m2。三甘醇的過濾通常置于富液一側(cè)，包括機(jī)械過濾及活碳過濾。在有些裝置中未安排貧液水冷，但工廠實(shí)踐表明，貧液如進(jìn)一步用水冷卻降低溫度，可取的更好的效果。（2）處理含硫氣的甘醇脫水裝置當(dāng)甘醇裝置用于井場含硫天然氣脫水時(shí)，此時(shí)H2S等在甘醇中的溶解和其帶來的問題必須重視。當(dāng)H2S濃度不高時(shí)，再生排出的H2S可灼燒排放；而對于H2S較高的天然氣，應(yīng)在再生塔前設(shè)一富液汽提塔解析H2S等并返回吸收塔，使之隨CH4等烴類一同輸出，圖8-30系此類裝置的原理流程圖。需要指出的是，如使用含硫進(jìn)料氣作為汽提氣，則從氣液平衡可知汽提H2S的效果頗為有限；而若使用無硫氣作為汽提氣則可從富液中出去98%以上的酸氣，在富甘醇中H2S含量為36~180kg/m3時(shí)，汽提氣量可按1.87~15.58m3/kgH2S安排。圖