采气工程-气井井场工艺

1采气工程-气井井场工艺第一节采气流程第二节天然气的计量第三节气液(固)分离第四节天然气脱水工艺第五节天然气脱硫工艺2采气流程：气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气变为适合矿场输送的合格天然气的各种设备组合。单井常温采气流程多井常温采气流程低温回收凝析油采气流程低温回收石油液化气采气流程根据处理天然气的不同方式，可分为：第一节采气流程3一、单井常温采气流程第一节采气流程井口→针阀→保温套→针阀→分离器气体→分离器顶部→节流装置计量→集气支线液（固）体→分离器下部→计量罐→油罐和水池4①用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约成本；②用在产水量大的气水同产井，可以进行气水分离，减少输气阻力；③用在低压气井，由于井口压力低，集气干线的压力波动对产气影响很大，单井采气可以避免这种影响，保持产气稳定。一、单井常温采气流程第一节采气流程应用范围：5二、多井常温采气流程第一节采气流程多井常温采气流程是把几口单井的采气流程集中在气田适当部位进行集中采气和管理。⒈工艺流程工艺流程一般包括：加热、分离、计量等几部分。其中加热的目的是防止在节流降压中气体温度过低形成水化物。若气体压力降低，节流后不会形成水化物，集气站的流程可简化为：节流、分离、计量，然后通过汇管输出。6二、多井常温采气流程第一节采气流程图4－2多井常温集气流程图7二、多井常温采气流程第一节采气流程⒉适用范围多井常温采气流程的优点：便于对气井进行集中调节和管理，实现水、电、蒸汽的一机多用。凡是气井压力相近，气体性质相同，不需要用单井采气流程的地方，都可以用多井采气流程。8三、低温回收凝析油采气流程第一节采气流程利用高压气节流致冷，大幅度降低温度回收凝析油。⒈工艺流程9⒉适用范围①天然气中有较高的凝析油含量，一般要求在20g/m3以上。三、低温回收凝析油采气流程第一节采气流程②气井有足够高的剩余压力（井口压力与输气压力之差），一般在8MPa以上；③有相当的气量，一般在70×104m3/d以上。3．优点：不需要外来能源节流制冷，投资少，设备简单，操作方便，经济高效。单井和多井集气站都可使用。10⒈工艺流程四、低温回收石油液化气采气流程第一节采气流程11四、低温回收石油液化气采气流程第一节采气流程⒉适用范围①天然气含丙烷、丁烷组分高，一般应在3%以上；②气井剩余压力在10兆帕以上，以造成低温；③气井产量不受限制，只要丙烷、丁烷含量高，剩余压力大。12第二节天然气的计量天然气流量：在单位时间内流过管路横断面的天然气数量（体积）。天然气流量的测量仪表包括：孔板差压流量计、临界流速流量计、垫圈流量计、涡轮流量计、靶式流量计、质量流量计等。13一、孔板压差流量计的组成第二节天然气的计量孔板差压流量计由节流装置、导压管和差压计三大部分组成。14一、孔板压差流量计的组成第二节天然气的计量⑴节流装置使管道中的流体产生压差的一套装置。完整的节流装置由标准孔板、带有取压孔的孔板夹持器和上下游测量管所组成。15一、孔板压差流量计的组成第二节天然气的计量⑵导压管一般采用φ18×3的无缝钢管，其作用是将标准孔板所产生的压差信号传送给压差计。用于测量差压信息，把此差压转换成流量指示并记录下来。⑶差压计16二、流量计算公式第二节天然气的计量气体流经孔板时流量的基本公式为：12pAQds12dAK令pKQs则17一、分离设备及类型第三节气液（固）分离按作用原理分：重力分离器、旋流分离器、混合式分离器根据分离需要分类:气液两相分离、油气水三相分离根据外形分类：立式和卧式分离器18⒈重力分离器利用液（固）体和气体之间的密度差分离气体中的液（固）体。第三节气液（固）分离为提高重力分离器的效率，进口管线多以切线进入，利用离心力对液体作初步分离。安装除雾器，利用碰撞原理分离微小的雾状液滴。19为了使液滴沉降，设计分离器时必须使分离器中的气流速度低于液滴沉降速度，一般要求：第三节气液（固）分离wv)8.0~7.0(液滴沉降速度与液体的密度、液滴直径、分离器工作压力等因素有关。可以用公式计算或查图表求得。20第三节气液（固）分离不同压力下水滴直径与沉降速度的关系21第三节气液（固）分离（1）立式分离器①分离段：混合物由切向进口进分离器后旋转，在离心力作用下密度大的液（固）体被抛向器壁顺流而下，液（固）体得到初步分离。②沉降段：沉降段直径比进口管径大得多，使得气流在沉降段流速急剧降低，有利于较小液（固）滴在其重力作用下沉降。22③除雾段：用来捕集未能沉降分离出来的雾状液滴，捕集器有翼状和丝网。④储存段：存储液（固）体，由排液管排出。排污管的作用是定期排放污物（泥砂、锈浊物等）。第三节气液（固）分离（1）立式分离器23第三节气液（固）分离（1）立式分离器另一种结构：入口段。24翼状捕集器是带微粒收集带平行金属盘构成的迷宫组成。丝网捕集器丝网捕集器是用直径的金属丝或尼龙丝、聚乙烯编制成线网，再不规则地叠成网垫制成。第三节气液（固）分离翼状捕集器25第三节气液（固）分离影响重力分离器效率的主要因素是分离器的直径。在气量一定、工作压力一定时，直径大，气流速度低，对分离细小液滴有利，但直径过大，钢材消耗量大，加工不易。合理的分离器直径计算公式：pvQTzD7102.19ν为分离器内气流允许速度。26第三节气液（固）分离（2）卧式重力分离器气液混合物→碰到导向板而改变流向，在惯性力的作用下大直径液滴被分离下来，夹带小液滴的气流继续向下运动。由于分离器直径比进口直径大得多，气流速度下降，在重力作用下较小直径液滴被分离下来。气流通过整流板，紊乱的气流被变成直流，更小的液滴与整流板壁接触，聚集成大液滴而沉降。最后，雾状液滴在捕集器中被捕集下来。27第三节气液（固）分离卧式分离器与立式分离器的区别：卧式分离器是用径向进口并安有伞形板，伞形板的作用是防止气液直接撞击储存段的液面，引起已沉降的液体重新被气流携带。气流撞击伞形板后，气流速度降低，方向改变，在惯性力的作用下液滴被分离，粘附在伞形板上顺流而下。在分离器直径和工作压力相同情况下，卧式重力分离器处理气量比立式高。但卧式重力分离器占地面积大，清扫困难。多用于处理量大的集气站和用以脱流装置前的气体进行分离。中小型集气站仍以立式为主。28第三节气液（固）分离（3）三相重力分离器三相重力分离器中的油水也是利用密度差进行分离的。在分离器中安有一个堰板，水面上的浮油高度超过堰板顶部时，翻过堰板进入集油室中，集油室中安有浮球，并用连杆通过控制机构作排油调节阀的开关。当油面升到规定高度时，阀开启排油；液面降低到规定高度时，阀自动关闭。水也是用浮球控制阀的开启或关闭进行排放的。292.旋流分离器第三节气液（固）分离利用离心力原理分离气液（固）体。气液（固）混合物由切线方向进入分离器后，沿分离器筒体旋转，产生离心力。离心力与液（固）体颗粒的密度成正比。液（固）体颗粒的密度比气体大得多，于是液（固）体颗粒就被抛到外圈（靠近器壁），较轻的气体则在内圈。被抛在外圈的液（固）体颗粒继续旋转，并向下沉淀，最后到达锥形管聚集后从下部出口放出，内圈的气体则从上部出口放出。30旋流分离器中液（固）体颗粒的沉降速度与颗粒的直径、密度、旋转半径、角速度以及气体的密度有关。在颗粒直径和密度、气体密度、流动状态相同的条件下，旋流分离器中颗粒的沉降速度比重力分离器大。同样直径时，旋流分离器处理的气量比重力分离器多。旋流分离器的直径取决于处理气量的多少、气体经过分离器时的压力损失和水力阻力系数。计算公式：412210536.0pQDξ为水力阻力系数，一般取180；ΔΡ/ρ为气体通过分离器时的压头损失，一般设计时取0.55～1.8。第三节气液（固）分离31旋流分离器结构一：第三节气液（固）分离1－气体进口；2－气体出口；3－内管；4－螺旋叶片；5－筒体；6－锥形管；7－支持板；8－排液口；9－加强板螺旋叶片是焊在内管上的薄钢板，对气体起着导向和加速旋转的作用32旋流分离器结构二：第三节气液（固）分离1—气体进口；2—气体出口；3—内管；4—螺旋叶片；5—筒体；6—锥形管；7—支持板；8—手孔；9—排液口；10—裙座；11积液筒333.混合式分离器第三节气液（固）分离混合式分离器是利用多种分离原理进行气液（固）体分离的，结构比较复杂，类型也很多，如螺道分离器、串连离心式分离器、多管旋风式分离器等。⑴螺道分离器螺道分离器是利用天然气在狭窄的螺道中作高速旋转运动，形成强烈的离心力，使气流中的液滴聚合成较大的液滴沿器壁流下。34第三节气液（固）分离（1）螺道分离器凝聚段由多道螺道组成，它的作用是使气流沿螺道高速旋转，产生强大的离心力，把小液滴甩到器壁上凝聚成大液滴顺器壁流到储液段。扩大段由紧接凝聚段之后螺距逐渐加大的螺道组成，由于螺距加大，气流速度降低，避免使已聚合的液滴再分散。捕集器用金属或尼龙丝网制成，起捕集雾状液滴作用。储液段内设破旋涡板，防止储存的液体产生漩涡而重新被气流夹带。储液段丝网筒体螺道伞形罩中心管矩形开口破旋涡板储液段排液口排污口35第三节气液（固）分离（2）串连离心式分离器利用重力、惯性力、离心力分离气液（固）体。气液从顶部进入后向下流动，液滴在本身重力作用下初次沉降。气液到达环形空间底部时，气流改变方向拐向上流，液滴在惯性力作用下二次分离。气流进入螺道部分高速旋转，液滴在离心力作用下第三次分离。36第三节气液（固）分离（3）多管旋流式分离器由多个旋风子（小旋流分离器）并列置于一个外壳内，组成多管旋风分离器。进入壳内的气体分股进入旋风子进行分离。多管旋风分离器适宜分离固体杂质，并可按实际需要增加旋风子的数量。37二、分离器的附属设备—自动放水器第三节气液（固）分离利用连通管原理和浮力原理实现自动进水和放水的。由于导压管把分离器的气体压力和放水器连通在一起，使二者成为一个压力相等的连通容器。因此当分离器内的液面高于放水器的进水口时，水依靠其本身的高差自动流入放水器。381.结构第三节气液（固）分离1－连通导压管（与分离器的气相部分相连，使水靠自重流到放水器）2－阀嘴（控制一次排水量）3－阀尖；4－扶正器（对阀尖起扶正和保持对中作用）；5－吸水管（引导水排出放水器）6－浮筒（随着水量的多少沉浮，推动阀尖上下运动，打开或关闭阀）7－外壳（承受压力和储存水）8－下流阀自动放水器392.工作原理第三节气液（固）分离来水进入外壳和浮筒环形空间，达到一定高度时，由于水的浮力大于浮筒的重量，浮筒上行，并带动阀尖紧紧接触阀嘴，放水器处于关闭状态。水不断地流入，水面继续升高，待液面高于浮筒上缘时便流入浮筒内，当浮筒内的水量与浮筒自身重量之和超过水对浮筒的浮力时，浮筒下沉，阀尖离开阀嘴，浮筒里的水在气压作用下从吸水管和阀嘴流出。直到浮筒依靠环形空间的浮力再次上浮，放水器关闭为止。如此反复运行，不断地把水排出。403.水量计算公式第三节气液（固）分离wppdQ212056.79水间放tt/41三、分离器的选择依据第三节气液（固）分离⒈处理气量和工作压力所选择的分离器规格要符合气井的产量和集输压力的要求。直径过大浪费钢材，直径过小则分离效率低。根据计算结果选择相应直径的分离器时，要选择稍大一点的分离器。42三、分离器的选择依据第三节气液（固）分离⒉气井产水量和产水状态由于旋风式分离器直径小，储液量小，当气井产水量较大（50m3/d以上），或出水量呈股状时，应选择重力式分离器，或第一级用重力式分离器，第二级用旋风式分离器。当水量较少、水呈雾状或者固体杂质较多时，应选择旋风式分离器或螺道式等混合式分离器。43三、分离器的选择依据第三节气液（固）分离⒊气体性质和分离温度当气体含硫量较高时，应选择抗硫分离器当分离温度较低时，应选择低温分离器44第四节天然气脱水工艺天然气脱水：从天然气中脱出水汽以降低露点的工艺。露点降：在同一压力下，被水汽饱和的天然气露点温度与经过脱水装置后同一气流的露点温度之差。露点降是脱水装置能力的主要指标。天然气脱水方法：