天然气集输第三章天然气集输工艺流程-XXXX

储运工程系曹学文12015/12/19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工艺流程第三节集输管线与工艺设备第四节工程案例分析储运工程系曹学文22015/12/19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展，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。发展过程大致分为以下几个阶段：储运工程系曹学文32015/12/19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。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。2000年后长庆气田开发提出：“标准化设计、模块化建设、标准化造价、规模化采购”。标准化建设是适应油气田大规模开发建设的一种全新理念，是在定型地面工艺技术的基础上，对设计理念、施工方法、管理模式的全面创新。储运工程系曹学文42015/12/19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变化，并联时工作稳定，适用于气田中、后期增压。（燃气驱动煤层气集气！）储运工程系曹学文52015/12/19第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望(3)高效分离器①涡流再循环分离器，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。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。国外分离器的发展趋势：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。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。储运工程系曹学文62015/12/19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。2.提高气田自动化管理水平气田自动控制系统SCADA系统高度自动化管理储运工程系曹学文72015/12/19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、内衬管(2)缓蚀剂防腐(3)管道内壁防腐涂层技术72015/12/194.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、撬装化，设备组装工厂预制化和现场装配化。特别适应海外市场！储运工程系曹学文82015/12/19第二节天然气集输工艺流程第二节天然气集输工艺流程一、气井产物气井产出的物质：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。气田水：游离水和凝结水。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。储运工程系曹学文92015/12/19第二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。储运工程系曹学文102015/12/19第二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：收集天然气，降压、分离、净化使天然气达到国标质量要求，输往长输管道。储运工程系曹学文112015/12/19第二节天然气集输工艺流程三、气田井场流程气田集输流程：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。储运工程系曹学文122015/12/19第二节天然气集输工艺流程典型的井场装置流程，有两种类型:(1)加热天然气防止生成水合物的流程；(2)向天然气中注入抑制剂防止生成水合物的流程。加热防冻的井场装置原理流程图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。注抑制剂防冻的井场装置原理流程图1-抑制剂注入器；流程图中的抑制剂注入器1替换了上图中的加热炉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。储运工程系曹学文152015/12/19第二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（PID）。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：单井集输流程和多井集输流程。根据天然气分离时的温度条件：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。储运工程系曹学文162015/12/19第二节天然气集输工艺流程1、常温分离集气站功能：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。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；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;11-液烃(或水)出站截断阀；12-放液烃管线；13-水液位控制自动放液阀；14-水流量计；15-水出站截断阀；16-放水管线。常温分离单井集气站原理流程图(二)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、液分离器；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-液烃或水的液位控制自动排放阀；10-液烃或水的流量计；11-液烃或水出站截断阀；12-放液烃或放水管线。储运工程系曹学文192015/12/19第二节天然气集输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。常温分离多井集气站原理流程图(一)(2)常温分离多井集气站流程常温分离多井集气站原理流程图(二)储运工程系曹学文222015/12/19第二节天然气集输工艺流程2、低温分离集气站流程低温分离集气站的功能：(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。储运工程系曹学文232015/12/19第二节天然气集输工艺流程低温分离：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。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。储运工程系曹学文242015/12/19第二节天然气集输工艺流程典型的两种低温分离集气站流程：（1）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；以混合液直接送到液烃稳定装置去处理（2）低温分离器底部出来的混合液在站内进行分离；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。低温分离集气站原理流程图(一)1-采气管线2-进站截断阀3-节流阀4-高压分离器5-孔板计量装置6-装置截断阀7-抑制剂注入器8-气—气换热器9-低温分离器10-孔板计量装置11-液位调节阀12-装置截断阀13-闪蒸分离器14-压力调节阀15-液位控制阀16-液位控制阀17-流量计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；以混合液直接送到液烃稳定装置去处理。储运工程系曹学文262015/12/19第二节天然气集输工艺流程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272015/12/19第二节天然气集输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