天然气处理工艺及原理简介

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五、污水处理
1、污水处理的目的
污水处理
1）污水中含有悬浮物，在注水过程中就会造成储层损害，注 水量下降，注入压力升高，甚至注不进水； 2）注入水中还常含有氧、二氧化碳等气体，这些气体使注入 水具有腐蚀性，其腐蚀产物也会对地层损害，并降低注水设备、 管线等的使用寿命；
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温差，使水得以冷凝，从而达到脱水的目的。 缺点：需要制冷设施对天然气进行制冷。 常用的制冷方法： 冷剂制冷（外冷）：丙烷、液氨等 节流膨胀制冷（自身节流制冷）：J-T阀、膨胀机等
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天然气脱水
（2）溶剂吸收法 原理：天然气与某种吸水能力强的化学溶剂相接触，利用化学溶
剂对水的吸收能力，吸收天然气中的水分，同时不与水发 生化学反应，最终达到脱水的目的。
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二、工艺流程
机采井、电泵井、自喷井、气举井、试采井。
机采井 电泵井
气举井
低压自喷井
试采井
井口工艺
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高压气井
井口工艺
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主要内容
井口工艺 布站形式 风险等级划分
工艺原理
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一、布站目的
布站形式
为了把油田各单井的油气集中起来进行输送、计量和 处理，需要根据各区块的实际情况和油品性质，采用不同 的原油集输工艺，达到充分利用油气资源、地层压力、节 能降耗、方便管理的目的。
目前，新建或改建的液烃回收装置约有90%采用低温分离法。
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天然气脱烃
吉站三叠系采用的是低温分离法中的混合制冷法 （冷剂制冷法（丙烷）和节流膨胀制冷法（ “J-T” 阀 或膨胀机）；石炭系为节流阀（ “J-T” 阀）制冷。
桑站采用的是低温分离法中的冷剂制冷法（丙 烷）。
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污水处理
2、污水处理的方法
✓ 重力沉降分离 ✓ 重力沉降分离和过滤组合工艺 ✓ 除油+絮凝沉降+过滤
LG1井区污水处理：重力沉降分离 桑站污水处理： 除油+絮凝沉降
✓ 降压法 ✓ 加热法 ✓ 提高产量 ✓ 加抑制剂
天然气脱水
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天然气脱烃
3、天然气脱烃
1）轻烃回收的目的
（1）满足商品气的质量要求。 （2）最大程度地回收天然气凝液。
2）轻烃回收的方法
油吸收法
轻烃回收方法
吸附法
低温分离法
ห้องสมุดไป่ตู้
常温油吸收法 低温油吸收法
节流膨胀制冷法 冷剂制冷法
混合制冷法
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天然气脱硫
（1）化学吸收工艺
基本原理：以碱性溶液为吸收溶剂，与酸性组分(H2S、CO2)反应生成某 种化合物。吸收了酸性组分的富液在T升高、p降低时，该化 合物又能分解释放出酸性组分。
特 点：净化度高，适应性宽。
（2）物理吸收工艺
基本原理：以有机化合物为吸收溶剂，对酸性组分进行物理吸收而将 它们从气体中脱除。吸收了酸性组分的富液在p降低时，又 放出所吸收的酸性组分。
天然气脱硫
4、天然气脱除酸性组分
1）天然气脱除酸性组分的目的
天然气中通常含有H2S、CO2和有机硫等酸性组分，遇水后呈酸性，人 们常称为酸气气体。
天然气中酸性气体的存在，会加剧对管线、设备的腐蚀，天然气在冷 冻分离过程中，CO2会形成干冰，堵塞管道和设备。H2S含较多的天然气在 燃烧时会出现异味、污染环境、影响健康。
高级别。 定级：重大危险源分级计算：
R
1
q1 Q1
2
q2 Q2
n
qn Qn
q：危险化学品实际存在（在线）量（单位：吨）； Q：危险化学品相对应的临界量（单位：吨）； β：危险化学品相对应的校正系数； a：该危险化学品重大危险源厂区外暴露人员的校正系数
一级：R≥100 ；二级：100>R≥50；三级：50>R≥10； 四级：R<10
来料
一、两站处理流程
脱硫 气 油
三相分离器 水
污水处理
脱水、脱烃 原油稳定
油气水分离
输气首站 至总外输 单井回灌或注水
吉站：
来料
气 油
三相分离器 水
解站处理
脱水、脱烃 原油稳定
输气首站 至装车站 单井回灌或注水
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油气水分离
二、油气水分离
井口来料，一般为油、气、水混合物，为了实现对油、气、水的分离，工 程上采用不同分离装置进行分离。通过分离后的油、气、水再进入形应的单元 进行进一步处理。
因此，脱除天然气中的酸性气体，是天然气净化的主要任务之一。
2）天然气脱除酸性组分的方法
天然气脱除酸性组分是指脱硫和脱二氧化碳，尤其以脱硫为主。天然 气脱硫主要指脱除H2S，有机硫和。
脱除H2S和CO2分干法和湿法两大类以及膜法。
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天然气脱硫
化学吸收法
✓湿法
物理吸收法
直接氧化法
✓干法 ✓膜分离法
优点：吸收剂能通过一定的方法进行再生， 使其能重复使用。
常用的脱水剂是：醇类化合物如二甘醇、三甘醇。
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天然气脱水
（3）固体吸附法 原理：天然气与亲水性强的多孔物质相接触，利用多孔物质
宏大的比表面积吸附天然气中的水分，达到脱水的目的。 优点：吸附剂能再生，可重复使用。 特点：脱水效果好，适用于深度脱水。 常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、分子筛。
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天然气脱烃
✓油吸收：天然气中各组分在吸收油中的溶解度的差异而使轻重关 键组分得以分离的方法。
✓吸附：利用多孔结构的固体物质对烃类组分吸附能力强弱的差异 而实现气体中重组分与轻组分的分离。
✓低温分离法：利用天然气中各组分的挥发度不同，将天然气冷却， 得到部分富含较重烃类的液烃，与气体分离的过程。
项目
一类
二类
三类
高位发热量a MJ/m3
≥
36.0
31.4
31.4
总硫a mg/m3
≤
60
200
350
硫化氢a mg/m3
≤
6
20
350
二氧化碳y，%
≤
2.0
3.0
-
水露点b，c℃
在交接点压力下，水露点应比输送条件下最 低环境温度低5℃
a.气体体积标准参比条件101.325kPa，20℃
b.输送条件下，当管道管顶埋地温度为0℃时，水露点应不高于-5℃；
c.进入输气管道的天然气水露点压力应是最高输送压力
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2、天然气脱水
1）天然气脱水的目的： • 降低输送负荷； • 减小设备及管道腐蚀； • 防止水合物的生成； • 达到商品气质要求。
天然气脱水
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天然气脱水
2）天然气脱水的方法
（1）低温分离法 原理：通过降低天然气的温度，利用水与轻烃凝结为液体的
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（3）形成条件：
✓ 天然气含水量处于饱和状态或者有 液态水存在；
✓ 压力和温度； ✓ 辅助条件（压力波动、流向改变而
产生扰动、或有晶种存在都会促进 产生水合物）。
（4）防止水合物形成
✓ 脱除天然气中的水分； ✓ 降低压力、提高温度； ✓ 用抑制剂。
天然气脱水
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（5）形成水合物的处理方法
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油气水分离
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原油稳定
三、原油稳定
原油稳定目的
目的：为了降低原油在集输过程中的蒸发损耗，将原油中挥发性 强的组分较完全地脱除，以降低原油在常温下的蒸汽压（原油稳定设 计规范中：稳定原油在储存温度下的饱和蒸气压的设计值不宜超过当 地大气压的0.7倍；在部分文献中提到蒸汽压小于0.8889atm）。外输 含水0.5%（质量）
挥发性较强的组分： C1—C4组分。 C5和C6组分： C5可以全部拔走，但C6是有要求的。 原因：C6从原油到成品油炼制过程中对产品质量影响非常大。
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原油稳定
原油稳定的方法
闪蒸法：在一定温度下降低系统压力，利用在同样温度下各种组分汽化率不同 的特性，使大量的C1到C4轻烃蒸发，达到将其从原油中分离出来的目的。 有加热闪蒸和负压闪蒸两种 特 点：轻烃回收率低；
分离原理： 依靠油、气、水之间的互不相容和各相间存在的密度差异，通过重力沉降 达到分离的目的。 分离器的分类： 按外形分主要有： 立式和卧式; 按分离功能分有： 两相和三相； 按操作压力可分为：低压(0.1MPa≤P＜1.6MPa)中压(1.6MPa≤P＜10MPa)
高压(10MPa≤P＜100MPa) 超高压（100MPa≤P ）
特 点：能脱有机硫化物；吸收重烃。
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天然气脱硫
（3）直接转化工艺
基本原理：以氧化-还原反应为基础，利用溶液中氧载体的催化作用， 将H2S氧化为硫。向溶液中鼓入空气，吸收剂得到再生。
特 点：硫容低；集脱硫和硫回收为一体。
（4）干法脱硫工艺
基本原理：利用H2S与固体中的活性成分发生化学反应或在固体的吸附 作用，脱除H2S。失去脱硫能力后更换脱硫剂。 特 点：硫容小，净化度很高，能耗低；再生困难。
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天然气脱水
以上三种脱水方法在作业区均有使用。 吉站
石炭系：低温分离法（J-T制冷）+乙二醇吸收的方式； 三叠系：分子筛吸附的方式。 桑站：低温分离法（丙烷制冷）+乙二醇吸收的方式；
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天然气脱水
3）天然气水合物 （1）定义：在一定压力和温度下，天然气中的某些组分和液态水 生成的一种不稳定的、具有非化合物性质的晶体。 （2）结构：白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪。
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重大危险源等级划分
二、各站队危险等级划分
名称
桑站 吉站
危害物料
原油、凝析油、天然气、轻烃 丙烷、硫化氢、甲醇等 凝析油、天然气、石油液化气 轻烃、丙烷、甲醇等
危险等级
四级
备注
二级
优化前定级
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主要内容
井口工艺 布站形式 风险等级划分
工艺原理
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桑站：
布站形式
备注
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主要内容
井口工艺 布站形式 风险等级划分
工艺原理
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一、重大危险源
重大危险源等级划分
定义：长期地或临时生产、加工、使用或储存危险化学品，且危险化学品的数
量等于或超过临界量的单元。
重大危险源构成要素：存在化学危险物品和具有足够大的驻留量
分级:重大危险源根据其危险程度，分为一级、二级、三级和四级，一级为最
负压闪蒸工艺安全性差，要求管道与设备的严密性，防止空气串入； 操作简单； 桑南站：油单元三相分离器在脱水的同时也将原油当中的轻烃闪蒸出去； 气单元一级闪蒸罐和二级闪蒸罐对凝析油进行稳定。
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原油稳定
分馏法：通过把原油加热到一定温度，利用蒸馏原理，使气液两相经过多次 平衡分离，将易挥发的轻组分尽可能转移到气相，而重组分保留在原油中。 特 点：操作温度高，要求换热面积大；
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天然气脱硫
桑站的脱硫方法采取的是化学吸收法当中的醇胺法，即甲基二 乙醇胺法（MDEA法）。由于它在CO2存在的情况下对H2S具有选择性 吸收的能力，目前已在天然气脱硫中得到广泛使用。
采用MDEA代替其它胺，改善了酸气质量和操作条件，降低了能 耗。对于净化低含硫、高碳硫比的天然气，MDEA是目前最优的方法。 我国四川气田的净化厂大多采用MDEA溶剂脱硫。
流程复杂，对操作过程的控制要求严格； 稳定效果好，轻烃收率高。
吉拉克站：在优化之前主要产凝析油，其挥发性高，采用的是两级闪蒸+稳 定塔分馏的方式，使凝析油更加为稳定。
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四、天然气处理
1、天然气技术指标（GB17820-2012）
天然气按高位发热量、总硫、硫化氢和二氧化碳含量分为一类、二类、三类； 作为民用燃料的天然气，总硫和硫化氢含量应符合一类气和二类气技术指标；
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天然气处理工艺及原理简介
2013年12月29日
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主要内容
井口工艺 布站形式 风险等级划分
工艺原理
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井口工艺
一、分类
作业区单井根据压力等级可分为高压井、低压井。
高压井以高压气井为主，均为自喷井。
低压井以油井为主，主要包括机采井、电泵井、自喷井、气举井、试采井。
醇胺法 碱性盐溶液法
再生式 非再生式
一乙醇胺法（MEA法） 改良二乙醇胺法（SNPA-DEA法） 二甘醇胺法（DGA法） 二异丙醇胺法（DIPA法） 甲基二乙醇胺法（MDEA法） 改良热甲碱法 氨基酸盐法（Alkacid法） 多乙二醇醚法（Selexol法） 砜胺法（Sulfinol法） 蒽醌法（Stretford法） 铁碱法 分子筛法 固体氧化铁法
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二、分类
油气集输系统布站形式分为： 一级半（或一级）布站：
计量阀组
二级布站：分输流程和混输流程
处理站
三级布站：
计量站 计量站
处理站 转油站
布站形式
处理站
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四、作业区布站形式
名称
吉站
桑站
作业区布站形式明细表
布站形式
一级布站 一级布站 二级布站 三级布站
具体流程
单井-吉站 单井-桑站 单井-计量间（集气站）-桑站 单井-阀组间-解转站-桑站