天然气集输工艺流程讲述

第三章 天然气集输工艺流程
一、气井产物 二、气田集输系统的工作范围和工作内容 三、气田井场流程 四、气田集输站场工艺流程 五、气田集输流程的制定
2018/12/21
储运工程系 曹学文
1
一、气井产物
一、气井产物
从气井产出的物质，除天然气外一般含有液体和固体物质。
液体包括液烃和气田水。 气田水又包含游离水和凝结水两种。气田开采初期，一般不出现游离水 ，但少数气田在开采初期也有游离水随着天然气从气井采出。凝结水是天然 气在高压、高温的地层中所含有的饱和水汽，当天然气被采出后，由于压力 和温度降低，在天然气中的饱和水汽，随着温度和压力的变化而凝结为液体 被游离出来。 液烃也是由于天然气被采出后，随着气一液相态平衡条件的变化，一部 分较重的烃也凝结为液体被析出。但对组成属于干气范围的天然气，从气井 采出后不析出液烃。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
3
一、气井产物
二、气田集输系统的工作范围和工作内容
天然气从气井采出，经过降压并进行分离除尘除液处理 之后，再由集气支线、集气干线输送至天然气处理厂或长输 管道首站，称为气田集输系统。当天然气中含有 H2S 、 H2O 时 ，即需经过天然气处理厂进行脱硫、脱水处理，然后输至长 输管道首站。 气田集输系统的工作是：收集天然气，并经过降压、分 离、净化使天然气达到符合管输要求的条件，然后输往长输
2018/12/21
储运工程系 曹学文
18
四、气田集输站场工艺流程
2、低温分离集气站流程 低温分离集气站的功能有四个： (1)收集气井的天然气；
(2)对收集的天然气在站内进行低温分离以回收液烃；
(3)对处理后的天然气进行压力调控以满足集气管线输压要求； (4)计量。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
2018/12/21
储运工程系 曹学文
6
三、气田井场流程 比较典型的井场装置流程，也是目前现场通常采用的有两 种类型。一种是加热天然气防止生成水合物的流程；另一种是 向天然气中注入抑制剂防止生成水合物的流程，如 图3—1 和 3—2 所示。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
7
1——气井； 2——采气树针形阀； 3——加热炉； 4——气井产量调控节流阀； 5——加热炉；6——气体输压调控节流阀
11——液烃(或水)出站截断阀；
13——水液位控制自动放液阀； 15——水出站截断阀；
12——放液烃管线；
14——水流量计； 16——放水管线。
图 3—3 常温分离单井集气站原理流程图(一)
1——从井场装置来的采气管线；
2——天然气进站截断阀；
3——天然气加热炉；
5——气、油、水三相分离器； 7——天然气出站截断阀; 11——液烃或水出站截断阀；
2018/12/21
储运工程系 曹学文
12
1——从井场装置来的采气管线；2—天然气进站截断阀； 3—天然气加热炉； 4——分离器压力调控节流阀; 5——气、油、水三相分离器；
6——天然气孔板计量装置； 7——天然气出站截断阀;8——集气管线； 9——液烃(或水)液位控制自动放液阀；10——液烃(或水)的流量计;
后者是将液烃和抑制剂富液分别送到液烃稳定装置和富液 再生装置去处理。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
22
1——采气管线 5——孔板计量装置 9——低温分离器 12——装置截断阀 15——液位控制阀
2——进站截断阀 3——节流阀 4——高压分离器 6——装置截断阀 7—抑制剂注入器 8——气一气换热器 10——孔板计量装置 11——液位调节阀 13——闪蒸分离器 14——压力调节阀 16——液位控制阀 17——流量计
2018/12/21
储运工程系 曹学文
15
图 3—5 常温分离多井集气站原理流程图(一)
图 3—6 常温分离多井集气站原理流程图(二)
四、气田集输站场工艺流程
常温分离多井集气站一般有两种类型，如图3—5和图3—6所 示。两种流程的不同点在于前者的分离设备是三相分离器，后者 的分离设备是气液分离器。两者的适用条件不同。前者适用于天 然气中油和水的含量均较高的气田，后者适用于天然气中只有较 多的水或较多的液烃的气田。 图3—5和图3—6所示仅为两口气井的常温分离多井集气站。 多井集气站的井数取决于气田井网布置的密度，一般采气管线的 长度不超过5km，井数不受限制。以集气站为中心，5km为半径 的面积内，所有气井的天然气处理均可集于集气站内。 图 3—5 中管线和设备与图 3—3 相同，图 3—6 中管线和设备 与图 3—4 相同。
24
2018/12/21
四、气田集输站场工艺流程
从高压分离器4的底部出来的游离水和少量液烃通 过液位调节阀11进行液位控制，流出的液体混合物计 量后经装置截断阀12进入汇液管。汇集的液体进入闪
蒸分离器13，闪蒸出来的气体经过压力调节阀14后进
入低温分离器9的气相段。闪蒸分离器底部出来的液体 再经液位控制阀15，然后进入低温分离器底部液相段 。从低温分离器底部出来的液烃和抑制剂富液混合液 经液位控制阀16再经流量计17，然后通过出站截断阀
2018/12/21
储运工程系 曹学文
9
1——抑制剂注入器；
图 3—2 注抑制剂防冻的井场装置原理流程图
三、气田井场流程
图3—2 所示，流程图中的抑制剂注入器1替换了 图3—1 中的加热炉 3 和 5 ，流经注入器的天然气与抑制剂相混合， 一部分饱和水汽被吸收下来，天然气的水露点随之降低。经过 第一级节流阀(气井产量调控阀)进行气量控制和降压。再经第 二级节流阀(气体输压调控阀)进行降压以满足采气管线起点压 力的要求。
进入混合液输送管线送至液烃稳定装置。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
25
1——加热器 5——气—液换热器
2——三相分离器 6——液位控制阀
3——液位控制阀 7——流量计
4——流量计
图 3—8 低温分离集气站原理流程图(二)
四、气田集输站场工艺流程
图3—8流程图与图3—7流程图所不同之处是：从低温分离 器底部出来的混合液，不直接送到液烃稳定装置去，而是经过 加热器1加热升温后进入三相分离器2进行液烃和抑制剂分离。 液烃从三相分离器左端底部出来，经过液位控制阀3再经流量计 4然后通过气—液换热器5与低温分离器顶部引来的冷天然气换 热被冷却，降温到O℃左右。最后，液烃通过出站截断阀，由管 线送至稳定装置。从三相分离器右端底部出来的抑制剂富液经 液位控制阀6再经流量计7后，通过出站截断阀送至抑制剂再生 装置。
19
四、气田集输站场工艺流程
所谓低温分离，即分离器的操作温度在0℃以下，通常 为-4～-20℃。天然气通过低温分离可回收更多的液烃。 为了要取得分离器的低温操作条件，同时又要防止在 大差压节流降压过程中天然气生成水合物，因此不能采用 加热防冻法，而必须采用注抑制剂防冻法以防止生成水合 物。 天然气在进入抑制剂注入器之前，先使其通过一个脱 液分离器(因在高压条件下操作，又称高压分离器)，使存 在于天然气中的游离水先行分离出去。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
20
四、气田集输站场工艺流程
为了使分离器的操作温度达到更低的程度，故使天然气在 大差压节流降压前进行预冷，预冷的方法是将低温分离器顶部 出来的低温天然气通过换热器，与分离器的进料天然气换热， 使进料天然气的温度先行下降。 因闪蒸分离器顶部出来的气体中，带有一部分较重烃类， 故使之随低温进料天然气进入低温分离器，使这一部分重烃能 得到回收。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
2
一、气井产物 机械杂质:固体物质包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物
等 天然气的性质和气田水的有无，以及气田水的性质，对气
田集输流程的制定有密切关系。
气田水分为底水(或边水)和束缚水两类。气藏里与天然气 同时存在的水称为气田水。存在于气藏边缘和衬托在天然气底 部的气层水称为边水或底水；一部分水因受气层岩粒的附着力 或超毛细孔隙作用力的作用，在采气过程中不随气流流动的水 称为束缚水。气田水通常有较高的矿化度，一般在10g／L以上
2018/12/21
Байду номын сангаас
储运工程系 曹学文
11
四、气田集输站场工艺流程
四、气田集输站场工艺流程
气田集输站场工艺流程是表达各种站场的工艺方法和工艺过程。所 表达的内容包括物料平衡量、设备种类和生产能力、操作参数，以及 控制操作条件的方法和仪表设备等。 1、 常温分离集气站 常温分离集气站的功能是收集气井的天然气；对收集的天然气在 站内进行气液分离处理；对处理后的天然气进行压力控制，使之满足 集气管线输压要求；计量。 我国目前常用的常温分离集气站流程有以下几种： (1)常温分离单井集气站流程
管道。
储运工程系 曹学文
2018/12/21
4
三、气田井场流程
三、气田井场流程
气田集输流程是表达天然气的流向和处理天然气的工艺方法 。气田集输流程分为井场流程和气田集气站流程。 气田集气站工艺流程分为单井集输流程和多井集输流程。 按其天然气分离时的温度条件，可分为常温分离工艺流程和 低温分离工艺流程。 储气构造、地形地物条件、自然条件、气井压力温度、天 然气组成以及含油含水情况等因素是千变万化的，而适应这些
图 3—7 低温分离集气站原理流程图(一)
四、气田集输站场工艺流程
图3—7流程图所示：井场装置通过采气管线1输来气体经过 进站截断阀2进入低温站。天然气经过节流阀3进行压力调节以 符合高压分离器4的操作压力要求。脱除液体的天然气经过孔板 计量装置5进行计量后，再通过装置截断阀6进入汇气管。各气 井的天然气汇集后进人抑制剂注入器7，与注入的雾状抑制剂相 混合，部分水汽被吸收，使天然气水露点降低，然后进入气一 气换热器8使天然气预冷。降温后的天然气通过节流阀进行大差 压节流降压，使其温度降到低温分离器所要求的温度。从分离 器顶部出来的冷天然气通过换热器8后温度上升至0℃以上，经 过孔板计量装置10计量后进入集气管线。 储运工程系 曹学文
2018/12/21
储运工程系 曹学文
27
四、气田集输站场工艺流程
因为低温分离器的低温是由天然气大差压节流降压所产生 的节流效应所获得。故高压分离器的操作压力是根据低温分离 器的操作温度来确定的。操作温度随气井温度和采气管线的输 送温度来决定，通常按常温考虑。 闪蒸分离器的操作压力随低温分离器的操作压力而定；操作 温度则随高压分离器的操作温度而定。 三相分离器的操作压力根据稳定塔的操作压力来确定；操 作温度则根据稳定塔的液相沸点和最高进料温度来确定。
4——分离器压力调控节流阀;
6——天然气孔板计量装置； 8——集气管线； 12——放液烃或放水管线。
9——液烃或水的液位控制自动排放阀；10——液烃或水的流量计；
图 3—4 常温分离单井集气站原理流程图(二)
四、气田集输站场工艺流程
常温分离单井集气站分离出来的液烃或水，根据量的多少 ，采用车运或管输方式，送至液烃加工厂或气田水处理厂进行 统一处理。 常温分离单井集气站通常是设置在气井井场。两种流程不 同之处在于分离设备的选型不同，前者为三相分离器，后者为 气液分离器，因此其使用条件各不相同。前者适用于天然气中 液烃和水含量均较高的气井，后者适用于天然气中只含水或液 烃较多和微量水的气井。 (2)常温分离多井集气站流程
因素的气田天然气集输流程也是多种多样的。这里仅对较为典 型和常见的流程加以描述。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
5
三、气田井场流程 在井场里，最主要的装置是采气树，它是由闸阀、四通（ 或三通）等部件构成的一套管汇。还有节流阀，压力、温度检 测仪表及加热或注醇设备等。 井场装置具有三种功能：
(1)调控气井的产量； (2)调控天然气的输送压力； (3)防止天然气生成水合物。
图 3—1 加热防冻的井场装置原理流程图
三、气田井场流程 图3—1 所示，天然气从针形阀出来后进入井场装置，首先 通过加热炉3进行加热升温，然后经过第一级节流阀(气井产量 调控节流阀)4进行气量调控和降压，天然气再次通过加热器5进 行加热升温，和第二级节流阀(气体输压调控节流阀)6进行降压 以满足采气管线起点压力的要求。
2018/12/21
储运工程系 曹学文
21
四、气田集输站场工艺流程
比较典型的两种低温分离集气站流程分别如图 3—7 和图 3—8 所示。 图3—7流程图的特点：是低温分离器底部出来的液烃和抑制剂 富液混合物在站内未进行分离。 图3—8流程图的特点：是低温分离器底部出来的混合液在站内 进行分离。
前者是以混合液直接送到液烃稳定装置去处理，