天然气集输管网系统优化

天然气集输管网系统优化

摘要: 天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气集输管网系统优化是在油气田开发地面工程建设中必须首先解决的问题。在固定的管线规格下,保证管线的外输能力,确保管线畅通无阻,解决产气量增加同消耗量不变之间矛盾,都是保障整个天然气集输系统稳定的必要条件。本文通过对数据的分析,对生产运行参数和工艺流程进行优化,有效保证了冀东油田天然气集输地面系统的平稳高效运行。

关键词:天然气集输管网系统生产运行回压升高优化

冀东油田南堡作业区随着开发的不断深入,原有的天然气集输管网系统已经不能满足现在的开发需要。为此,本文通过对南堡作业区天然气集输管网系统的实际生产运行情况及问题的分析,对天然气集输管网系统和生产运行参数进行优化。

1 天然气集输管网系统实际生产运行情况

南堡作业区天然气为原油伴生气,天然气集输处理系统核心在先导试验站,处理能力为80万方/天,各岛产出气量见表1-1。各岛集输来液压力及设定压力见表1-2。

天然气集输管网系统简图:

2 天然气集输管网系统存在问题

(1)天然气实际外输量超出了设计外输量。南堡作业区日产天然气量95万方,天然气的日消耗量10万方,剩余85万方需要外输。然而,压缩机作为天然气外输的核心,其处理能力只有75万方,故天然气的实际外输量超出了设计外输量。

(2)各采油队集输汇管压力高出设定压力,单井井口回压升高,能耗增大,产量降低。

3 天然气集输管网系统问题分析

天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统。天然气产量的日益增加同天然气消耗量不变之间的矛盾造成南堡作业区集输管网系统回压升高,从而致使井口回压p

式中:在生产过程中、、、一定。

(2-2)

——工程标准状态下气体密度,千克/米3;

——天然气气体常数;

(2-3)

故(2-4)

——工程标准状况下空气密度,=1.205千克/米3;

所以一定。

各流态下水力摩阻的计算公式如下:

(2-5)

在水力光滑区, 远大于,上式变为:

(2-6)

在粗糙区, 远小于,上式变为:

(2-7)

鉴于输气管线几乎都在粗糙区和混合摩擦区工作这一情况,西方国家广泛采用输气管线水力摩阻系数的专用公式,威莫斯公式:

(2-8)

若管线规格已知,则可计算出水力摩阻系数。

由上述推导得知:在相同的管线规格,相同温度变化,外输气量增加,外输起点压力同外输终点压力的平方差增大。

天然气集输管网是一个密闭系统,取管线终点单位体积管线作为研究对象,可根据理想气体状态方程:

(2-9)

——理想气体的压力;

——理想气体的体积;

——气体物质的量;

——理想气体常数;

——理想气体的热力学温度。

单位体积管线的容积不变,实际外输情况下,温度变化不大,也视为不变,当天然气管网下游用户的用气量保持不变的情况下,外输天然气气量增加,则n增大,故P增大。

管线终点压力增加,故管线起点压力增加。因此,造成南堡作业区集输管网系统回压升高,从而导致各岛集输汇管压力升高,单井井口回压升高。

4天然气集输管网系统优化

对天然气集输管网系统所存在的问题进行分析,并根据分析结果对天然气集输管网系统进行了优化。

4.1 天然气集输管网优化

投产一号岛集输系统,配合陆岸终端联合站投产,优化南堡油田集输系统管网运行工艺流程。(见图2-1)

4.2 天然气集输管网系统运行参数优化

(1)提高天然气集输系统的处理能力,由先导试验站的设计处理能力80万方/天提高至陆岸终端联合站的设计处理能力135万方/天。(2)增大天然气管网下游用户使用量,建设20万方/天的DNG加气站。(3)增加天然气外输增压设备,及时协调下游天然气使用单位,保证气相压力平稳,以保证三相分离器压力操作压力控制在0.4MPa左右,从而保证各采油队外输汇管压力在0.5～0.6MPa之间,以实现降级井口回压的目的。

5天然气集输系统优化后的效果

(1) 南堡作业区天然气集输系统管网布置更加合理,外输天然气产能建设扩大(见表2-1);

(2)各采油队回压下降(见表2-2),天然气集输管网系统运行参数调整更加合理,油气集输系统运行更加平稳。

6 结语

天然气集输管网系统是一个密闭的、复杂的系统,天然气集输管网系统优化对降低井口回压起到了良好作用,为集输管网系统运行参数的合理调整奠定了良好基础。同时,天然气集输管网系统优化是油气田开发地面工程建设的基础,是油气田平稳运行的有力保障。

参考文献

[1] 冯叔初.《油气集输》.东营:石油大学出版社,2002.