塔里木高压气田集输和处理经验谈

塔里木高压气田集输和处理经验谈2014-4-710:57:03标签：塔里木油气田高压气田集输处理工艺模式气液混输文|巴玺立等中国石油天然气股份有限公司规划总院塔里木盆地具有丰富的天然气资源，截至2011年底，塔里木油田先后建成投产了克拉2、迪那2、英买7、羊塔克、玉东2、牙哈、桑南东、吉拉克、塔中6、柯克亚等10个气田，已建成集气站21座，气田集输能力达到277×108m3/a；天然气处理厂12座，处理能力达到297×108m3/a，基本形成了以轮南集气总站为天然气总外输口的总体流向。多年来塔里木油田坚持应用和集成新工艺、新技术，相继建成了牙哈、克拉2、英买力、迪那等大型高压气田，攻克了一系列难题，形成了塔里木盆地大型复杂高压气田地面工程技术，为西部能源基地的建设提供了强有力的支撑。1、地面工程特点1.1天然气快速上产，地面建设节奏加快塔里木油田自2000年以来，实现了跨越式的发展，天然气产量从7.5×108m3/a，增长到2011年170.5×108m3/a。伴随天然气产量的快速发展，地面建设任务重、节奏快。大型高压气田建设时间平均需要约14个月，而国外类似气田的建设周期普遍超过2年，加上前期论证时间，一般要超过3年。1.2高压高产气田比重大，地面工艺技术复杂在塔里木油田已开发的气田中，高压气田的比例越来越多，高压气田的地质储量占气田总储量的97.3%。气田的类型复杂，有蜡含量高、凝固点高的凝析气田、特高凝析油含量凝析气田、异常高压气田、异常高温气田等。克拉2气田单井产量300×104～400×104m3/d，井口压力54～58MPa；迪那2气田属于高压高温凝析气田，井口压力达到65～82MPa、井口温度达到62～110℃。这些气田不仅压力高、温度高，同时原料气中含有CO2、Cl-，使得地面工艺技术复杂，集输、处理工艺、设备材料选择差异大。1.3安全环保责任大，安全设施要求更高在高压高产气田中，由于在集输和处理过程中天然气压力高、气流量大，一旦设备和管线发生爆破，瞬间释放出来的破坏能量极大，将会对周围环境形成很强的冲击破坏作用，其影响范围广。基于高压高产气田同时含有的CO2、Cl-的特性，在管材和设备选型、防腐蚀泄漏、净化工艺的选择、安全防护等方面的投资要远远高于常规气田。1.4气候恶劣，环境复杂，地面建设难度增大塔里木油田高压气田均处于沙漠戈壁和山区，地形起伏大，管道线路经过地区的不良地质现象主要有崩塌、滑坡、高地下水位和软弱地基等。恶劣的气候和复杂的地理环境，使地面工程的建设难度增大。2、取得的技术成果2.1形成满足不同类型高压气田开发的工艺塔里木油田已投产的高压气田具有高温、高压、高产、高腐蚀性等特点，经过十几年的跨越式发展，塔里木油田攻克了一系列技术难题，逐渐摸索出适应高压气田、凝析气田特点的地面集输及处理工艺技术，形成了3种主体工艺模式：一是，超高压特高产气田工艺模式——高压常温集气、单井计量、简化井口、湿气输送、集中处理、J-T节流制冷。二是，超高压凝析气田工艺模式——高压集气、气液混输、集中处理、J-T节流制冷。三是，高压循环注气工艺模式——高压常温集气、高压注醇、密相输送、集中处理、高压循环注气。2.2形成地面工程主体技术2.2.1应用优化的高压集气处理工艺塔里木油田的高压气田为充分利用气藏压力能，简化后续工艺，克拉2气田、英买力气田、牙哈气田、迪那2气田全部应用了高压集气技术，集气压力超过了10MPa，优化了集输处理工艺，节省了工程建设投资，降低了能耗。2.2.2应用了长距离气液混输技术克拉2、英买力、牙哈、迪那2等高压气田均采用气液混输的输送工艺，简化了地面工艺流程、减少了管线投资，降低了运行管理费用。英买力气田西、东集气干线管道公称直径为350mm，长度分别为75km和65km，是目前我国最长的气液混输管道，与气液分输方案相比可节约投资约9500万元。2.2.3应用高压注气循环技术为提高凝析油收率，增加稳产年限，牙哈凝析气田采用循环注气部分保压采气工艺，注气能力300×104m3/d，注气压力高达52MPa。牙哈气田已实现凝析油稳产50×104t/a约12年，地层压力保持在原始压力的80%以上。2.2.4采用多种高压天然气处理技术塔里木油田的高压气田气质组分差别较大，为满足产品外输要求和经济效益最大化，针对不同气田的气质特点和产品需求，采用多种天然气处理技术，以满足产品要求。克拉2气田属纯天然气气藏，C3+以上重烃含量少（但含微量C3+～C14+重烃），液化气和轻烃回收价值小，主要采用J-T阀节流制冷工艺进行处理，以控制外输天然气的烃、水露点为主。牙哈、英买力、迪那2凝析气田，C3+以上重烃含量高，具有回收液化气和轻烃的经济价值。为了更好地回收液化气和轻烃等产品，牙哈、英买力、迪那2凝析气田开发先后采用了J-T阀+溴化锂制冷、3S工艺、J-T阀+丙烷制冷、多级闪蒸+提馏凝析油稳定工艺等技术手段，一方面控制烃、水露点；另一方面对凝析油进行稳定，同时，尽可能多的回收液化气和轻烃，创造更高的经济效益。2.2.5采用先进的自控技术塔里木油田高压气田形成了集输系统和处理厂相对独立，自成一体的气田建设、管理模式，各气田的调控中心均设置在处理厂中央控制室。利用先进网络通信技术和信息管理软件，采用SCADA系统操作方式实现气田井场、站、厂、线生产控制、管理的网络自动化，以及科学调度管理和优化运行。2.3推广应用了多项实用技术2.3.1应用安全评价分析技术在塔里木油田高压气田的建设中，安全评价技术得到广泛应用，特别是危险与可操作性分析技术（HAZOP）在工程设计中发挥了越来越重要作用。例如：迪那2处理厂，通过15天的HAZOP分析，从整体布局、增设管线腐蚀监测、增设工艺处理流程的压力和温度监测、在各排污阀门增设双阀等方面，提出了195项建议。从本质上避免各类事故发生的可能性，提高了迪那2凝析气田运行操作安全的可靠性。2.3.2推广防腐与腐蚀监测技术塔里木油田高压气田针对气田介质的不同特点，采用多种防腐措施控制管线和设备的腐蚀。目前，塔里木油田非酸性高压气田的内防腐措施：一是，22Cr双相不锈钢管；二是，复合钢管；三是，钢+缓蚀剂方案。为掌握和监控防腐技术的使用效果，对管道和设备实行在线腐蚀监测，以确保腐蚀得到较好的控制。常用的腐蚀监测方法有：管道腐蚀监测、腐蚀探针、超声波定点检查管道/设备壁厚。2.3.3应用新设备新材料在塔里木油田高压气田的建设中，采用大量的新设备、新材料，保证了气田的安全、高效开发。22Cr双向不锈钢、复合钢管的应用有效控制了管道和设备的腐蚀；采用音速火炬，降低了火炬高度，缩小火炬筒直径；采用高效分离设备提高了分离效率；采用段塞流捕集器有效防止了清管产生的段塞流对下游设备的影响。2.3.4采用了信息化管理技术信息化管理技术的应用，实现了从井口到处理厂的全过程自动监控，避免了人为因素造成的误操作，改变了气田地面工程建设和生产运行管理的工作方式，提高了生产管理水平，降低了操作成本、精简了组织机构，促进了减员增效。各气田的调控中心设置在处理厂中央控制室，实现了井口、集气站的无人值守。2.3.5采用系统优化及仿真技术在气田集输系统优化过程中，设计人员通过对仿真模拟软件，如，TGNET、TLNET、HYSYS、ProFES-Transient、PIPEPHASE、OLGA等的应用，有针对性地对大型管网在各种可行的方案下进行快速静态和动态仿真计算分析，全面优化气田地面工艺。借助这一现代化手段，为快速找到最优方案设计和优化工艺过程提供了便利。2.4取得了多项核心科研成果塔里木油田针对气田快速发展的业务需求，开展了一大批科研项目的研究，科技创新支撑了天然气地面核心技术快速发展。科研成果彰显了主营业务驱动、目标导向的科技项目研发理念，有力地支撑了天然气业务的快速发展。例如，国家科技攻关项目“塔里木盆地高压凝析气田开发技术研究及应用”，采用“先期采油、气液同采、后期蒸油”的开发模式，先后指导了柯克亚、牙哈和吉拉克-桑南3等类似油气藏的高效开发。通过循环注气的开采技术，在保持地层压力的条件下，使牙哈气田凝析油采收率达到54.7%，连续稳产约13年，实现了科学高效的气田开发。2.5强化地上地下整体优化气田的开发注重多专业一体化优化，以实现气田的高效开发。牙哈凝析气田的开发实现了凝析气藏、注气、采油、地面工程等多专业融合，真正做到了地上地下整体优化，实现了气田的效益最大化。英买力气田群、迪那2气田采用衰竭开发方式，开发方案中充分体现了利用地层能量、节约能源的原则，充分利用了气藏压力能，减少了工程投入。2.6注重前期工作和总体规划塔里木油田十分重视气田开发的前期工作和总体规划，通过对气田总体布局、工艺流程、设备选择统筹优化，节省了大量的投资。克拉2气田在项目前期进行了充分的论证工作，使气田总体布局、工艺流程、线路走向、设备选择得到统一优化，节省投资近5亿元。2.7先试采后建产，实现气田持续稳产试采是开发前期评价阶段获取气藏动态资料，尽早认识气藏开发特征，确定开发规模的关键环节。大北、克深气田是十二五期间塔里木油田重点开发的气田，为保证气田长期的开发效益，准确掌握气藏资料，先期进行试采，获取准确的流体组分、相态特征和气藏动态资料后再进行规模化开发。2.8推广标准化设计，集成先进技术自2008年以来，塔里木油田有效地开展了标准化设计工作，分析气藏特性，在特性中找共性，选成熟可靠的技术进行集成。在标准化设计过程中，采用动态管理模式，不断对标准化成果进行修订和完善。采用标准设计工期同比缩短40%，建设工期同比缩短20%。3、对今后高压气田建设的几点建议3.1进一步重视开发基础数据的录取地质勘探、采油采气等地下生产数据是开展地面工程设计、建设的基础和依据。地质数据、采油采气数据的准确性和正确性是确定地面工程建设规模、采用何种处理工艺技术的根本，具有重要的生产实际意义。因此，要重视并取全取准地下基础数据，保证足够的试采时间，给予充足的资金支持和保障。通过试采提供的数据评价气藏性质、采气工艺、材料的适用性，找出存在的问题，为后续油气田的正式开发和地面工程规划设计提供全面准确的技术资料。3.2尽快开展针对气田气质条件的专用缓蚀剂研制对于含H2S、CO2、Cl-天然气采用碳钢+缓蚀剂方案，缓蚀剂决定了防腐效果。缓蚀剂对应用环境的要求很高，针对性很强。不同介质或材料要求使用不同的缓蚀剂，甚至同一种情况下，当操作条件改变时，所采用的缓蚀剂也要改变。由于不同气田开发所面临的腐蚀环境的差异，因此，专用缓蚀剂研制必须提前进行。3.3加强管网系统应力分析，确保系统安全应对高压管道、高温管道、大口径管道、压缩机出口管道、放空管道等管网系统进行应力分析，采取相应的控制措施消除和减小冲击、位移、气流脉动以及共振影响，保证高压气田的运行安全。3.4加强安全评估，合理确定安全距离高压高产气田的生产建设要坚持本质安全的理念和节约土地的原则，安全距离只是保证安全的辅助措施。从保证生产人员、生产设施、周边居民和重要设施的安全角度，安全距离主要考虑防火距离。安全距离的确定，应采用“基于风险”的方法，即，通过评估可能发生的事故后果和事故发生的概率，确定风险等级，针对不同的风险进行风险管理。4、结语塔里木油田地面工程经过约20年的建设，从无到有，从简单到复杂。特别是近10年天然气跨越式大发展，高压气田在塔里木油田得到了科学、高效的开发，新工艺、新技术的应用，使得塔里木油田高压天然气田地面工程技术水平不断提升，通过实践和创新，开创了一套适合塔里木油田特点的地面工程建设、生产、管理体系。同时，进一步加强基础工作，推广成熟可靠的工艺技术，走可持续发展的绿色之路。(其他作者为：孙铁民杨莉娜白晓东赵钰)