第三章天然气集输工艺流程

第三章 天然气集输工艺流程
第三章 天然气集输工艺流程
第一节 天然气集输工程发展概况及技术发展展望 第二节 天然气集输的内容和特点 第三节 天然气集输工艺流程 第四节 集输管线 第五节 气田天然气矿场分离、井口防冻和污水处理 第六节 集输工艺设备 第七节 工程案例分析 第八节 凝析气田集输工艺
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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。
机械杂质:固体物质包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物等 。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
二、我国天然气矿场集输工程技术发展展望 1.提高气田集输工艺技术水平
(1)井口防冻 ①加热法； ②喷注防冻抑制剂法
(2)低压气的采输 离心式压缩机：排量大，单级压比小； 往复式压缩机：效率高，流量和压力可以在较大的范围内
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第二节 天然气集输的内容和特点
压气站设在输气干线起点的叫起点压气站或首站，其任 务是将处理厂来的天然气，经除尘、计量、增压后输送到下 一站。而压气站设在输气干线中间一定位置的叫中间压气站 ，其任务是将压力下降了的天然气进行增压，继续往下一站 输送。中间压气站可以有好几个 （5）调压计量站（配气站）。一般设置在输气支线的起点 或输气干线的终点，也可以设置在输气干线中途某个位置， 它可以有很多个。其任务是将气体分配给用户。
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第三节 天然气集输工艺流程
第三节 天然气集输工艺流程
一、气井产物 从气井产出的物质，天然气+液体＋固体物质。 液体包括液烃和气田水。 液烃也是由于天然气被采出后，随着气—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。
变化，并联时工作稳定，适用于气田中、后期增压。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
(3)分离器 目前国外常用的几种高效分离器有 :
① 加拿大波塔—特斯特公司生产的再循环分离器，用于 天然气净化和液体的回收，其性能可靠，效率高，内部结构 坚固。它分为轴流卧式再循环分离器和向心流动立式再循环 分离器，后者可以脱除气体中99.5%的5～25μm以上的液滴 。
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第二节 天然气集输的内容和特点
（6）集气管网和输气干线 在矿场内部，将各气井的天然气 输送到集气站和各集气站的天然气送往气体净化厂的输气管 道统称为集气管网。从气体净化厂将处理好的天然气输送到 远处用户的输气管道叫输气干线。输气干线在经过铁路、公 路、河流、沟谷时，有穿跨越工程。 （7）清管站 为清除管道内的积液和污物以提高管线的输送 能力，常在输气干线和集气干线上设置清管站。 （8）阴极保护 为防止和延缓埋在土壤内的输气干线的电化 学腐蚀，在输气干线上每隔一定距离就设置一个阴极保护站 。
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第三节 天然气集输工艺流程
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。
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。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
2.提高气田自动化管理水平 先进的计算机集输的应用 气田自动控制系统 SCADA系统 高度自动化管理
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
目前我国气田自动化控制的整体水平较低，为了满足生产发展 的需要，必须提高我国气田集输的自动化管理水平。自动化方案 的制定要因地制宜，结合工程具体情况，要以确保生产安全可靠 ，技术经济合理为准则。
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第二节 天然气集输的内容和特点
（3）天然气处理厂 对于含有H2S等杂质和凝析油的天然气， 经集气站汇集预处理后，还需进入天然气处理厂，在天然气 处理厂进行脱硫化氢、二氧化碳、凝析油和水，使气体质量 达到管输和商品天然气的质量标准。
（4）压气站 压气站分为矿场压气站和输气干线压气站两种。 在气田开发后期（或低压气田），当气井井口压力不能满足 生产和输送所要求的压力时，就得设置矿场压气站，将气体 增压，然后再输送到天然气处理厂活输气干线。此外，天然 气在输气干线中流动时，压力不断下降，要保证管输能力不 下降就必须在输气干线上一定位置设置压气站，将气体压缩 到所需的压力。
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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
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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 。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
3.含硫气田集输工程防腐蚀 (1)选用抗硫材质 (2)缓蚀剂防腐 (3)管道内壁防腐涂层技术
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
4.提高气田集输工程的整体组装水平
提高气田集输设备的整体组装施工技术水平是指实现设计定型 化、模块化、设备组装工厂预制化和现场装配化。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
50年代到60年代中期属气田集输集输发展的初级阶段。天 然气的集输主要采用单井集气流程。
从60年代到70年代中期，新气田相继开发，生产井与日俱 增，气田集输技术也随之迅速发展。这个时期是四川气田建设 过程中集输技术发展的关键阶段。
70年代后期到80年代中期，四川气田建设规模迅速扩大 ，气田集输技术水平得到不断发展和提高，建设规模由十多个 气田扩展到几十个气田，建成了区域性管网，开发高压、高含 硫、凝析油含量较高的气田集输技术日趋成熟。
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第三节 天然气集输工艺流程
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。
② 天然气过滤器分为干式过滤器和过滤分离器。干式过 滤器可完全脱除1μm以上的固体杂质。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
国外各类分离器能够达到高效分离，主要是通过开发新 型的高效分离元件。分离元件形式多样，平行挡板、碟形转 向—挡板系统、雾沫捕集构件、金属筛网、蜂窝状斜板等。
天然气集输的过程如图3-1所示。
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图3-1 天然气集输系统示意图
1-井场；2-集气站；3-天然气净化厂和压气站；4-到配气站的出口； 5、6-铁路与公路穿越；7-中间压气站；8-河流穿越；9-沟谷跨越；
10-地下储气库；11-阴极保护站；12-终点配气站
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第三节 天然气集输工艺流程
气田水分为底水(或边水)和束缚水两类。 气田水：气藏里与天然气同时存在的水。 边水或底水：存在于气藏边缘和衬托在天然气底部的气层水。 束缚水：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。 气田水通常有较高的矿化度，一般在10g／L以上。
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第二节 天然气集输的内容和特点
（1）井场 一般在气井所在地设置井场装置，简单的井场只 有采气树装置。当需要对单井进行处理时，常在井场设置一 套调压、分离、计量等设备，使从气井出来的天然气经节流 降压后，在分离器中脱除游离水、凝析油及机械杂志，经计 量后输入集气管线。 （2）集气站 一般将两口以上的气井用管线接至集气站，在 集气站对气体进行节流降压、分离（油、水、机械杂质）、 计量，然手输入集气管线。根据天然气中是否需要回收凝析 油，将集气站分为常温集气站和低温集气站两种形式，其中 低温集气站较常温集气站复杂很多。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
第一节 天然气集输工程发展概况及技术发展展望
一、我国天然气矿场集输工程发展概况 天然气集输技术的发wenku.baidu.com，经历了一个较长的时间，由以单个
气田为集输单元发展到多气田集输系统组合，进而形成大型集输 系统。发展过程大致课分为以下几个阶段：
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第三节 天然气集输工艺流程
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,如 图3-1 ； 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3-2 。
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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
对中、后期及边远油气田集输系统改造原则上要以提高设备使 用的安全可靠性，提高生产效率，减轻劳动强度为主，改造更新 设备仪表；老气田改造要以实现就地自动控制，实现井口无人值 守为目标；对新建工程，特别是生产条件艰苦的边远山区、沙漠 等地区，应建立自动化程度较高的控制系统。
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图 3-1 加热防冻的井场装置原理流程图
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第三节 天然气集输工艺流程
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。
今后组装技术发展的主要趋势：向大型化、工艺组件微型化、 整体预制化、高度自动化、露天和易运的方向发展。
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第二节 天然气集输的内容和特点
第二节 天然气集输的内容和特点
天然气集输是继气田勘探、开发和开采之后的一个 非常重要的生产过程，广义而言，它包括从井口开始，将天 然气通过管网收集起来，经过预处理和其后的气体净化，最 后成为合格的商品天然气，并外输至用户的整个生产过程。
气田集输系统的工作：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，然后输往长输管道。
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第三节 天然气集输工艺流程
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。 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。
国外分离器的发展趋势：提高油气水页面控制及检测手 段，实现无人操作，采用高效分离元件，提高分离效率，缩 小体积，减轻重量。
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第一节 天然气集输工程发展 概况及技术发展展望
(4)节能与减少漏损 气田集输能耗，主要是从井口流动压力节流、气体在管道
、设备阀中流动压损以及为防止水合物生成，对气体加热的 热量消耗和低压气集输动力消耗等。节能的方法与气田集工 艺、生产操作、管理等有密切关系。要减少能耗必须大力开 发新技术，研制新流程、新方法，选用效率高、性能好的设 备。