气田地面工艺.ppt

1、气田地面工艺,天然气矿场集输及流程的概念,天然气矿场集输: 从气井采出的天然气经过加热、降压、分离、计量、集中、输送到净化厂（配气总站）或者输气干线的过程。 天然气矿场集输流程: 从气井采出的天然气经过加热、降压、分离、计量、集中、输送到净化厂（配气总站）或者输气干线的顺序过程。 包括采气流程和集输流程,采气流程,采气流程 把从气井采出的含有液体、固体杂质的高压天然气变成适合矿场输送的合格天然气的各种设备的组合(井场-集气站) 。 采气流程可分为： 单井常温采气流程 多井常温采气流程 低温采气流程,单井常温采气流程,在单个采气井场安装一套包括天然气加热、调压、分离、计量和放空等设备的流程。 油

2、管采出来的天然气经针阀减压后，进入加热炉，通过加热后，再由节流针阀（调压）进入分离器，在分离器中除去液固体杂质后，气经计量装置计量后从集气支线输出，分离出的液固体从分离器下部计量后排放到污水罐中。（为安全，采气流程中装安全阀和放空阀） 应用：边远气井、气水同产井、低压气井,单井常温采气流程图,多井常温采气流程 把几口单井的采气流程集中在气田适当部位(集气站)进行集中采气和管理的流程称多井常温采气流程。 流程的工艺过程包括:加热节流分离脱水计量（加热为预防节流降压后气体温度过低形成水合物） 优点：便于集中调节和管理，减少工作人员 多井常温采气流程的应用很广，凡是气井压力相近，气体性质相同，不需要

3、用单井采气流程的地方，都可以用多井常温采气流程。 长庆靖边气田气井单井产量低、气井分布广泛、井口压力较高的特点，集气站采用多井高压集气、集中注醇、井口安全截断阀、单井产量间歇轮换计量、撬装三甘醇脱水等八项工艺技术,多井常温采气流程图,长庆气田典型工艺流程,生产分离器 （气液分离,汇 管,脱水撬 （集中脱水,计量,加热炉,总机关 （分配气量,计量分离器 （气液分离、计量,集中注醇,单井来气,外输,长庆气田典型工艺流程图,低温采气流程： 充分利用高压天然气的节流制冷，大幅度降低天然气的温度，使天然气中的重烃类凝析出来进行回收。 工艺过程： 井口高压天然气-节流（12MPa)-常温高压分离器-计量装

4、置-已二醇混合室-换热节流:（4.5 6MPa),温度急剧降低(-15 - 20)-低温分离器-换热(20 )-外输; 凝析液-集液管-过滤器-缓冲罐-稳定塔-三相分离器-油罐; 乙二醇-提浓再生-重复使用,低温回收凝析油采气流程的适用范围: 天然气中有较高的凝析油含量,一般20mg/m3以上; 气井有足够的压力,一般大于8MPa; 有相当的气量,一般应大于70*104m3/d. 优点: 具有不消耗外来能源节流制冷，投资少，工艺简单，操作方便，经济效益高的优点，单井和多井站都可用,榆林低温分离工艺流程,榆林气田上古气藏组分中含少量凝析油,井口压力高,目前采用常温分离,三甘醇脱水工艺流程,脱出饱

5、和水,用节流制冷分离出凝析油。 .集气站低温分离工艺流程:高压集气,集中注醇,多井加热/预冷,间歇计量,节流制冷,三级气液分离,计量外输. .小压差大温降低温分离工艺流程: (1)先分离后节流:分离1-换热-分离2-节流-预过滤器-气液凝结器-换热-计量-外输 (2)先节流后分离:分离1-换热-节流-分离2-预过滤器-气液凝结器-换热-计量-外输,榆林集气站低温分离工艺流程图,小压差大温降低温分离工艺流程,2、天然气的矿场集输管网 矿场集气管网：收集和输送天然气的管网 矿场集气管网的组成: 采气管线:气井到集气站的管线,一般直径较小(73-114mm,长庆60-114mm) 集气支线:集气站到

6、集气站或集气站到集气干线的管线,一般直径较大(159-325mm,长庆114-273mm); 集气干线;把集气站或集气支线的气集中输送到集配气总站或净化厂的管线,一般直径很大(长庆219-457mm,矿场集气管网的类型,三种：枝状、环状、放射状。 枝状管网:形同树枝状,有一条贯穿于气田的主干线将分布在干线两侧气井天然气通过支线纳入干线,由干线输至集气总站或净化厂，适合于长条状气田,长庆即该管网。 环状管网:将集气支线布置成环状,承接沿线各集气站的来气，在环网上适当位置引出管线到总站.一般用于构造面积较大的气田。 放射状管网:按照集中程度将若干口井划分为一组,每组设置一集气站,各井来气通过采气管

7、线纳入集气站，便于天然气的集中处理，减少操作人员。 实际工程中一般采用成组性管网,煤层气韩城分公司,长庆地面集输工艺技术,1、靖边气田,1）主体技术：高压集气、集中注醇、多井加热、 间歇计量、小站脱水、集中净化,21,MDEA脱硫,TEG脱水,2）集输系统流程,1、靖边气田,三 多：多井集气、多井注醇、多井加热 三 简：简化井口、简化布站、简化计量 两 小：小型橇装脱水、小型发电 四集中：集中净化、集中甲醇回收 集中监控、集中污水处理,1、靖边气田,3）集气工艺技术特点概括如下,1、靖边气田,多井集气：气井在井口不经过加热、节流，通过采气管线直接高压常温输送到集气站，在集气站内进行加热节流、气

8、液分离和计量，再经过脱水后进入集气干线。一座集气站一般可辖井812口,高压采气管线,多井加热：一台加热炉加热4口气井,多井集气,多井加热,4）集气工艺特点,多井注醇:就是在集气站设高压注醇泵通过与采气管线同沟敷设的注醇管线向井口和高压采气管线注入甲醇,1、靖边气田,4）集气工艺特点,简化井口:井口仅安装高压自动安全保护装置，通过前后压差自动关闭，无人值守,保护器,简化计量:单井产量在集气站内总机关切换、定时计量,1、靖边气田,4）集气工艺特点,靖边气田二级布站示意图,简化布站：采用数学模型优化布站，确定了最优的集气半径在6km以内，实现了简化布站,1、靖边气田,4）集气工艺特点,小型橇装三甘醇

9、脱水:集气站采用集脱水、甘醇再生、甘醇循环一体化的三甘醇脱水装置橇装置,小型天然气发电：靖边气田自然环境恶劣，面积大，电网为集气站供电投资巨大。每座集气站配置2台小型天然气发电机，一用一备,1、靖边气田,4）集气工艺,三甘醇脱水工艺流程图,分离器,闪蒸罐,TEG,吸收塔,重沸器,缓冲罐,湿天然气,干气,闪蒸气,水汽,TEG冷却器,TEG循环泵,再生塔,富液,贫液,补充贫液,燃料气,集中净化：靖边气田设置3座净化厂对原料气集中净化处理，采用MDEA湿法脱硫和三甘醇脱水工艺，并对净化工艺和溶液进行了优化和选择。净化气达到国家天然气二类指标： 水露点：-130C(4.5MPa） ； 烃露点：在交接点

10、的压力和温度条件下，比环境温度低50C； 硫化氢：20mg/m3（标准体积101.325kPa，200C）； 总硫（以硫计）：200mg/m3（标准体积101.325kPa，200C）； 二氧化碳：3%（v/v）,1、靖边气田,5）净化工艺,MDEA脱硫脱碳工艺流程改进,增加空冷,增加产品、原料 气换热器,增加贫液过滤,集气站拉运污水,去水处理,甲醇污水储罐,进料泵,过滤器,冷凝器,回流罐,净化污水储罐,预加热换热器,加热换热器,塔底出水泵,釜式换热器,加热蒸汽,冷凝水,换热器,回流泵,甲醇集中回收工艺： 在净化厂内配套建设甲醇集中回收装置。回收后污水中甲醇含量小于0.02%(Wt%)，该工艺

11、填补了国内气开发污水处理方面的多项空白,6）甲醇回收工艺,适应榆林气田产能建设滚动开发的特点，在靖边模式的基础上，提出了“进一步减少集气站数量、缓建地面系统”的建设思路，形成了以“节流制冷、低温分离、高效聚结、小站脱烃”为特点的榆林气田地面滚动建设模式，同时在全面适应低温分离工艺的基础上，优选了五种小型高效设备,榆林模式,工业污水集中处理技术： 在净化厂建设工业污水集中处理厂，回收甲醇后的污水和净化厂内工业污水混合后采用生化处理，达到了污水零排放,7）污水处理工艺,在靖边模式的基础上，提出了“进一步减少集气站数量、缓建地面系统”的建设思路，形成了以“节流制冷、低温分离、前期小站脱水脱烃、后期集

12、中净化”为特点的榆林气田地面建设模式。形成了独具榆林气田特色的“节流制冷、低温分离、高效聚结、精细控制”主体低温集气工艺技术,2、榆林气田,1)低温集气工艺流程示意图,节流制冷,井口,甲醇罐,井口来气,加热,换冷,预过滤,精细分离,计量,低温分离,商品天然气外输,聚结器,预过滤器,中期,早期,后期,36,采气井口,集气站,注醇泵,增压,2）、集气站工艺流程,分离,总机关（混合、切换,计量,外输,采气干管,集气站工艺流程示意图,天然气处理采用外加冷源（丙烷）制冷、低温分离脱油脱水工艺； 低温分离效率是脱油脱水工艺的关键，选用低温分离聚结分离的方式,3).天然气处理工艺,干线来气,清管接收,液塞分

13、离,增压,压力2.5MPa,外输计量,计量,脱油脱水,处理厂总工艺流程示意图,低温分离脱油脱水工艺流程示意图,4）、地面工艺主体工艺特点,井下节流 地面简化 井间串接 二级增压 数字化管理,1,2,3,4,5,3、苏里格气田,在靖边、榆林模式基础上集成创新形成了以“井下节流、井口不加热、不注醇、中低压集气、带液计量、井间串接、常温分离、二级增压、集中处理”为主体的苏里格气田“中低压集气模式,该模式降低了地面管网系统压力等级，有效降低了地面建设投资,苏里格模式,1).井下节流,井下节流技术有效防止了井筒和地面采气管线水合物的生成，是地面简化技术的基础,CQX型井下节流器示意图,3、苏里格模式,1

14、、节流基础理论,一）井下节流工艺原理,一、技术原理,微分节流温度效应,焦耳汤姆生效应 焦汤系数,天然气节流温降（升）温曲线,1852 年汤姆逊发现了实际气体膨胀时温度会发生变化的实验现象,2、气体通过节流嘴的流动特性,一）井下节流工艺原理,一、技术原理,气体流经节流装置示意图,2、气体通过节流嘴的流动特性,一）井下节流工艺原理,一、技术原理,亚临界状态静压与速度分布云图,对于亚临界流动，气流速度增大，压力减小，在出口截面处，流速达到最大，压力达到最小，且等于背压,2、气体通过节流嘴的流动特性,一）井下节流工艺原理,一、技术原理,临界状态静压、速度分布云图,当背压降低到临界值时，出口气流速度达到

15、当地音速，此时流量达到最大值。由于压力扰动向上游传播的速度小于音速，因此背压在低于临界值的范围内变化引起的扰动不能向上游传播，即出口气流速度、压力和流量不再随背压而变化,1、卡瓦式井下节流器,二）井下节流工具,一、技术原理,结构：主要由打捞头、卡瓦、主体、密封胶筒及节流嘴等组成。 工作原理：由卡瓦定位，密封胶筒密封,节流嘴定产。 适用范围：适用于73mm油管（内径62mm）和60.3mm油管（内径50.7mm）的自喷生产气井。 主要技术参数：工作压差25MPa、工作温度100,卡瓦式节流器结构示意图,卡瓦定位、胶筒密封,1、卡瓦式井下节流器,二）井下节流工具,一、技术原理,2、预置工作筒式井下

16、节流器,二）井下节流工具,一、技术原理,结构：预置工作筒式井下节流器由工作筒和芯子两大部分组成。 工作原理：依靠锁块卡入工作筒实现定位，芯子与工作筒微间隙复合密封,预置工作筒式井下节流器,锁块定位、密封圈密封,井下节流气井及井口流程,井下节流气井井筒,2).地面简化,通过井下节流技术，将井口压力控制在1.3MPa左右，可以实现采气管线介质温度（在冻土层以下）全线高于水合物生成温度。 水合物防治工艺得到了全面简化，取消了水合物抑制剂的注入设施和管线，取消井口加热装置，从而简化了井场,3、苏里格气田,苏里格气田井场,3).井间串接,苏里格气田采用树枝状井间串接工艺； 与放射状管网相比，平均单井管线

17、长度减少36%； 采气干管串接井数可达812口，集气站辖井数大幅上升,3、苏里格气田,煤层气韩城分公司,4).二级增压,采用集气站、处理厂的二次增压工艺，合理分配压比，有利于延长气井生产寿命，提高采收率； 集气站从1.0Mpa增压到3.5Mpa； 处理厂2.5Mpa增压到5.2Mpa,3、苏里格气田,5).数字化管理,气井数字化管理技术，实现了数据采集、无线传输、紧急截断、远程控制和电子巡井功能，实现了苏里格气田从全面数字化自动管理,3、苏里格气田,4,三、井口安全保护及开关井技术,一）井口安全保护及开关井,苏里格气田采用井下节流中低压集气模式，当超欠压时气井高压如果进入流程将对地面管线和设备

18、造成损害引起危险。 远控截断阀和远控电磁阀的研发成功，保证井口高低压截断保护和远程控制开关井两大核心功能的实现，并实现了指挥中心集气站单井的远程调控,1、远控截断阀,机械紧急截断实现超、欠压保护,一）井口安全保护及开关井,三、井口安全保护及开关井技术,远控截断阀外形,依靠氮气源动力 提升气缸推动开阀 关阀气缸推杆下行关阀,优点：机械紧急截断,1、远控截断阀,远程开关,工作原理,三、井口安全保护及开关井技术,2、远控电磁阀,通过井口RTU控制实现超、欠压保护及远程开关井。 弱电(12V直流) 自力式气动（无需外接气源,一）井口安全保护及开关井,三、井口安全保护及开关井技术,2、远控电磁阀,开阀原理,耗电0.0332W,弱电强动作(12V直流) 自力式气动（无需外接气源,电磁阀示意图（关闭状态,三、井口安全保护及开关井技术,2、远控电磁阀,关阀原理,电磁阀示意图（打开状态,三、井口安全保护及开关井技术,高压生产阶段,井下节流配产 降压生产,关井：自动保护截断； 远程控制截断、计划,开井：人工控制针阀 缓慢开井,三、井口安全保护及开关井技术,低压生产阶段（连续、间歇,开、关井：远程控制