采气新工艺、新技术课件(PPT 94页)

1、采气新工艺、新技术/7/21/20221第1页，共94页。采气新工艺、新技术新工艺增压采气工艺定压增压采气定产增压采气增压采气工艺流程增压采气工艺相关知识/7/21/20222第2页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺负压采气工艺流程负压采气工艺相关知识/7/21/20223第3页，共94页。采气新工艺、新技术新技术井安技术地面井安技术井下井安技术井下节流采气技术SCADA系统数据采集与控制技术/7/21/20224第4页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识定压增压采气 在一定时期内，利用增压采气工艺对低压气井进行采气生产时，低压气井的井口压力保持不变。定产增压采气 在一定

2、时期内，利用增压采气工艺对低压气井进行采气生产时，低压气井的井口产气量保持不变。/7/21/20225第5页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识低压气井 靠气井自身天然气的压力能已不能将天然气输给用户使用（或不能输入天然气输配管网系统）的气井定义为低压天然气气井，简称低压气井。低压气井的压力在0.1 MPa到几MPa不等，它包括煤层瓦斯气、石油伴生气、浅层天然气和开采后期天然气压力降到低于用户用气压力（或天然气输配管网系统输气压力）的气井。 /7/21/20226第6页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程 在实施增压采气工艺技术前，必须首先将原采气流

3、程中的节流元件和阻力件去除。如图增压采气流程图/7/21/20227第7页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程气田增压站主要是对低压气田或高压气田开采后期的低压天然气进行增压后输往脱硫厂或输送到输气干线，由于气田情况不同，管输要求不同，脱硫厂压力等级不一致等对气田增压站的工艺流程也有很大的差别，很难说有统一的工艺流程，但不管有多大的差别，都必须满足下列基本要求：/7/21/20228第8页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程必须对原料气进行预处理。以满足压缩机对气质的要求。必须制定一套完善的工艺过程，把需要加压的天然气增加到所需压力。

4、必须进行增压后处理，以使天然气满足管输要求。为保证活塞式压缩机的安全运行，必须设置压缩机进排气旁通管道回路。为保证压缩机增压站的安全运行，必须设置压缩机站越站旁通管道回路。为保证上述工艺过程的实现，必须要有相应的辅助系统。/7/21/20229第9页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程天然气预处理一般要完成如下作业：对天然气进行分离、计量。除去其中的机械杂质和游离水、凝析油等。前面已经介绍过，不管是往复式压缩机还是离心式压缩机，对气质都有严格的要求，机械杂质将使往复式压缩机气缸很快被磨坏，或打坏离心式压缩机的叶片，凝析油的存在将破坏压缩机的润滑，油水多了有可能堵死

5、排气阀而弊缸，这将产生破坏整个压缩机的严重后果，故消除这些杂质是完全必要的，而且各压缩机制造厂家对气质都有明确的标准。/7/21/202210第10页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程天然气增压过程必须完成启动、停车、正常操作、事故处理等作业。机组启动过程是一个慢慢地加载过程，机组停车过程是慢慢地减载过程，因此必须有循环系统，使机组负荷慢慢地增加或减少，否则突然停车或突然加载都可能使机器遭到破坏，当发生紧急事故时，还必须设有安全保护装置和安全放空系统。/7/21/202211第11页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程经加压后的天然

6、气温度升高，为防止管道防腐层遭到破坏，管输天然气必须低于60，因此当加压后气体温度超过此值时必须进行后冷却，冷却后会有游离水析出，因此还要进行后分离。冷却后的天然气经调压计量后出站。/7/21/202212第12页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识增压采气工艺流程为完成上述作业还必须建立许多辅助系统，如燃料供给系统（如系电动机带动则必须有供电系统）、仪表控制系统、冷却水循环系统、润滑油路系统等。所有增压站必须有天然气、冷却水、润滑油、燃料气等介质的参数测量和显示，当其中有的参数超过规定值时，发出报警信号，当发生紧急事故时有安全保护装置能自动停机，因此仪表检控系统是必不可少的。/

7、7/21/202213第13页，共94页。基本概念与名词解释压缩机：用来压缩气体借以提高气体压力的机械。也有把压缩机称为“压气机”和“气泵”的 余隙容积及相对余隙容积：当活塞运动到上止点时，活塞顶端与气缸组件之间的所有容积称为余隙容积。它包括气阀、气缸盖之间的容积，第一道活塞环以上的环形空间以及气阀缸内侧的三部分容积组成。余隙容积与气缸工作容积之比，称为相对余隙容积。 采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识/7/21/202214第14页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释单作用：压缩的动作发生在压缩缸的一端 双作用：压缩的动作发生在压缩缸的两端 吸气压力：吸入

8、压缩机的气体压力；多级压缩机各级存在级进气压力。排气压力：最终排出压缩机的气体压力；由排气管网决定：排入管网的流量与用户耗气量达到平衡；多级压缩机各级存在级排气压力 /7/21/202215第15页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释级间压力：多级压缩机末级以前各级的排出压力，称为级间压力，或称为该级的排气压力。单级压比及总压比：压缩机末级排气接管处压力（压缩机的名义排气压力）与第一级进气接管处压力（压缩机的名义吸气压力）之比，即压缩机的（名义）压比，也叫总压比。各级排气压力与其吸气压力之比称为级的（名义）压比。 /7/21/202216第16页，共94页。采气

9、新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释吸气温度：压缩机第一级吸入气体的温度。多级压缩机各级的吸入气体温度称为该级的吸气温度。排气温度：压缩机末级排出气体的温度。在末级排气法兰接管处测量。由于压缩气体（R22、乙烯、乙炔高温分解，氯气电化、氧化腐蚀）、润滑油（粘度降低、积炭）、密封材料（膨胀变形、氧化）要求，排气温度一般都有所限制。 /7/21/202217第17页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释级间温度：多级压缩机中间级的排出气体温度称为级间温度。压缩机功率：在压缩机的气缸内，一个实际循环所消耗的功称指示功，单位时间内所消耗的指示功称为指示功率

10、，每级的指示功率称为级指示功率。 /7/21/202218第18页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释行程容积：压缩机活塞单位时间中所扫过气缸的容积，即单位时间内的理论吸气容积值，m3/min吸气容积：压缩机单位时间内吸入气缸的气体容积值（在吸气压力条件下） /7/21/202219第19页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识基本概念与名词解释压缩机排气量：单位时间内压缩机最末级排出的气体，换算到第一级吸气口状态（压力、温度、湿度和压缩因子）或基准状态（0.101325MPa,20）时的气体体积值即称为压缩机的排气量。常用单位, , 104m3/d

11、阀速：压缩机工作时气体经过气阀时的最大气流速度，也称阀隙速度 /7/21/202220第20页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点按其作用原理可分为容积式和速度式两大类 /7/21/202221第21页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点按其作用原理 容积式依赖往复运动部件或旋转部件在工作腔内周期性的运动，使吸入工作腔的等质量气体体积缩小而提高压力,其特点是压缩机具有容积可周期变化的工作腔速度式则借助于作高速旋转的转子，使气体获得很高速度，然后在扩容器中急剧降速增压，使气体动能转变为压力能,与此同时气体容积也相应减小。其特点是压缩

12、机具有驱使气体获得流动速度的转子 /7/21/202222第22页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识/7/21/202223第23页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点按压缩机排气压力的不同可分为低压压缩机、中压压缩机、高压压缩机和超高压压缩机 分 类名 称排气压力(表压)风机通风机100MPa/7/21/202224第24页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点按压缩级数分为单级压缩机：气体仅通过一次压缩两级压缩机：气体顺次通过两次压缩多级压缩机：气体顺次通过多次压缩，相应通 过几次便是几级压缩机 /7/21/20

13、2225第25页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点压缩机也可按排气量或轴功率不同分为微型压缩机、小型压缩机、中型压缩机和大型压缩机 类 型排气量m3min轴功率kW微型压缩机11010055500大型压缩机100500/7/21/202226第26页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩机的分类及特点压缩机按结构或工作特征的分类 按工作原理容积式动力式按工作腔中运动件或气流工作特性往复式回 转 式离心式轴流式旋涡式喷射式按工作腔中运动件结构特征活塞式隔膜式柱塞式转子式滑片式液环式三角转子涡旋式罗茨风机双螺杆单螺杆叶轮(透平)式喷射泵按驱动结构特

14、征曲柄(偏心轴)-连杆曲柄-滑管(滑块)斜盘直线电磁(动铁或动圈)气、液力自由活塞/7/21/202227第27页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机结构形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧式、立式、角度式和对称平衡型四种 卧式压缩机气缸均布置在曲轴一侧，气缸中心线与地面平行，分单列和两列。其特点是装卸、操作、检修比较方便，对厂房高度要求低，辅机设备及管路的安装布置方便，机身、曲轴结构简单；气缸串联多，填料数目少，可避免高压填料泄漏；转速低，易损件磨损少，技术要求低，使用寿命长。但由于级在同一列中的串联多，且各列之间难以相互平衡，故机器具有很大的不平衡惯性力；压缩

15、机的重量和尺寸大，占地面积大，往复运动零部件重量很大，装卸维修困难，垂直度、同心度、平行度不易保证；活塞杆、活塞环、缸套、填料磨损较快，基础投资费用大 /7/21/202228第28页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 立式压缩机各列气缸中心线均与地面垂直。其特点是活塞和气缸镜面磨损小且均匀，活塞环使用寿命长；占地面积小；多列结构惯性力平衡好，动力性能好；机身形状简单，轻巧，比重量小；最适宜迷宫密封和无油润滑结构。但对厂房的高度要求较高，同时装卸、操作、维修、管道布置困难；横向振动大，管系防振效

16、果差 /7/21/202229第29页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 角度式压缩机各列气缸中心线之间相互成一定的夹角，但不等于180。按不同的气缸中心线夹角，又分为L型、V型、W型、扇型等。除L型外，其余各型均为小型机组 。其特点是动力性能好，重量和体积相对较小；结构紧凑，布局合理，曲轴主轴承可采用滚动轴承，机械性能好。除以上优点外，L型压缩机还有独特的优点：两列往复运动质量相等时，运转较平衡；两列90夹角，立式列为大直径缸，水平列为小直径气缸，大缸磨损较小，机身受力较好；中间冷却器和级间管

17、道直接安装在机器上，结构更合理。但是，角度式压缩机身受力较复杂，不宜做成大型机器，管道架空安装，维修不便，L型立式列具有立式压缩机的缺点 /7/21/202230第30页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 角度式压缩机/7/21/202231第31页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种对称平衡型压缩机气缸布置在曲轴两侧，两相对列的曲柄错角为180。这种结构型式是20世纪40年代才出现的，优点十分显著

18、，发展很快，是气田天然气增压中采用的最主要的型式。四列以上的对称平衡型压缩机，据驱动机设置的位置可分为M型，H型等形式。其特点：、阶惯性力完全平衡，惯性力矩小，甚至为零，机器运转平衡，振动极小；每两个相对列的曲柄错角为180。两侧活塞力全抵消，主轴承受力良好，主轴瓦的使用寿命长；机器转速高，重量和体积都很小，造价低，基础重量轻、体积小；安装检修方便，对流程变化的适应性强；对驱动机械的性能要求不高。但运动部件和填料数量较多，维修工作量大；易损件的使用寿命低；两列的对称平衡型压缩机的总切向力均匀性差。 /7/21/202232第32页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式

19、及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 对称平衡型压缩机 M型的特点：安装使用方便，便于改型，机组紧凑，占地面积小；使检修的技术要求高，安装、操作、检修的空间较小，曲轴支承轴多，检测不方便。 H型的特点：机器的列间距大，操作、检修方便，机身和曲轴尺寸小，支承合理，易于变型；但安装精度难于保证，且只能是四列以上的偶数列，比M型压缩机占地面积稍大。/7/21/202233第33页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 对称平衡型压缩机 /7/21/202234第34页，共

20、94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞压缩机形式及特点活塞式压缩机按气缸布置方式分有卧室、立式、角度式和对称平衡型四种 常用活塞式压缩机结构型式使用特性比较 活塞式压缩机使用特性 /7/21/202235第35页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 活塞式压缩机主要由三大部分组成：运动机构(曲轴、轴承、连杆、十字头、传动装置)、工作机构(气缸、活塞、气阀等)与机身。此外还有三个辅助系统，即润滑油系统、冷却系统及调节系统。 /7/21/202236第36页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 运动机构是一种曲柄连杆机

21、构，把曲轴的旋转运动变为十字头的往复运动。动力机经传动装置（皮带轮、联轴器、减速箱、偶合器等）带动曲轴旋转，曲轴与连杆的大头相连，连杆的小头与十字头或活塞销相连，十字头被限定在机身上的十字头滑道内，只能作往复运动。这样旋转的曲轴使连杆作平面摆动，传到十字头则变为往复运动，十字头再通过活塞杆带动活塞在气缸内作往复运动。/7/21/202237第37页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 机身用来支承和安装整个运动机构和工作机构，又兼作润滑油箱用，曲轴用轴承支承在机身上，机身上的十字头滑道又支撑着十字头，压缩机气缸则固定在机身上。/7/21/202238第38页，

22、共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 工作机构是实现压缩机工作原理的主要部件。气缸呈圆筒形，两端都装有若干吸气阀和排气阀，活塞在气缸中间作往复运动。被压缩介质由安装在气缸吸入口的吸气阀吸入，经过活塞在气缸中运动压缩升压到排气压力后通过安装在排气口的排气阀排出，经冷却器降温后进入下一级压缩机压缩或输到输气管路中供使用。进入压缩机的气体分两次或更多次压缩升压的情况称多级压缩。/7/21/202239第39页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 润滑系统的功用是将润滑油送到压缩机各运动部件的摩擦副表面上，以减小摩擦阻力和机械磨损，并带

23、走摩擦产生的热量，起减摩、冷却、密封、防腐等作用，从而保证内燃机压缩机的正常工作并延长使用寿命。它主要由油池、机油泵、机油滤清器、各种阀门及润滑油管道、油孔等组成。润滑油系统是压缩机能够连续安全运行的基本保证。因为压缩机运行中，有若干摩擦副相互运动，如果这些摩擦副得不到良好的润滑，将因摩擦温升而导致压缩机瘫痪。 /7/21/202240第40页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 冷却系统的功用是将受热零件所吸收的多余热量及时传导出去，以保证压缩机工作时温度正常，不致因过热或过冷而损坏机件，影响压缩机的工作。按所用冷却介质的不同，冷却系统可分为水冷却系统及空气

24、冷却系统两大类。水冷却系统主要由气缸体及气缸盖内的冷却水夹套、水泵、风扇、散热器、节温器等组成。而空气冷却系统则主要由气缸体及气缸盖上的散热片、导流罩、风扇等组成。冷却系统也是压缩机能够连续安全运行的基本保证。因为压缩机运行中被压缩的气体温度会升高，同时压缩机气缸的温度也会随之升高，如果不及时进行冷却，当气缸内壁温度高于润滑油闪点，就将导致润滑油失效，从而使压缩机处于瘫痪状态/7/21/202241第41页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识活塞式压缩机结构特点 调节系统的功用是调节压缩机轴功率、排气量和级间压力。一般由余隙调节阀和气阀顶开装置、阀件、旁路管系等组成。 /7/21

25、/202242第42页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识往复式活塞压缩机结构（单作用气缸结构）连杆曲柄吸气阀排气阀活塞活塞环活塞销/7/21/202243第43页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识往复式活塞压缩机结构（双作用气缸结构）十字头十字头滑道刮油环连杆曲柄吸气阀吸气阀排气阀排气阀活塞活塞杆活塞环活塞杆密封环压缩机部件图/7/21/202244第44页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识往复式活塞压缩机的工作原理 余气膨胀过程与吸气过程/7/21/202245第45页，共94页。往复式活塞压缩机的工作原理压缩过程与排气过程采气新工艺、新技术增

26、压采气工艺相关知识/7/21/202246第46页，共94页。往复式活塞压缩机的工作原理压缩机工作全过程采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识/7/21/202247第47页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩过程吸气过程排气过程余气膨胀过程余气膨胀容积余隙容积吸气容积/7/21/202248第48页，共94页。采气新工艺、新技术增压采气工艺相关知识压缩过程吸气过程排气过程余气膨胀过程最低吸气压力最高吸气压力最高吸排压力最低排气压力/7/21/202249第49页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺技术是在气井井口压力为负压（低于大气压）的状态下采气

27、的一种工艺技术。这项技术通过一定的工艺设备措施，将气井井口的压力由大于或等于大气压降为负压来实施采气。应用该项技术，使采用常规采气工艺技术无法再生产的低压气井进一步利用，从而加快了低压气藏（井）的开采速度，提高了最终采收率，使有限的能源得到充分利用。/7/21/202250第50页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺流程我国用于煤矿瓦斯气开采的负压采气工艺是用真空泵将低压气井的天然气抽吸出来,以1个大气压的压力输入一个大容器中,再用压缩机增压输送至用户或集输干线。 负压采气工艺流程/7/21/202251第51页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采

28、气工艺流程自动连续负压采气工艺工艺流程图。该工艺配备有一套自动控制系统。当工艺投运时，将出站计量等通道打开，开井投运，自动控制系统就会根据井口压力、稳压罐压力和出站干线压力的不同相互关系，以最节能的工艺设备运行方式，实现负压采气作业。/7/21/202252第52页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺流程当低压气井由于关井复压后开井，井口压力大于出站干线压力时，自动控制系统将自动关闭真空泵和压缩机的进口阀门，打开真空泵和压缩机的旁通管线阀门，气井的天然气就会通过真空泵和压缩机的旁通管线，经计量输出站。/7/21/202253第53页，共94页。采气新工艺、新技术负压采

29、气工艺相关知识负压采气工艺流程当运行到井口压力大于1个大气压，且等于或小于出站干线压力时，气井的天然气无法输出时，系统会打开压缩机小旁通阀门，并自动启动压缩机，当压缩机预热达到要求，系统依次开启压缩机进口和出口阀门，然后缓慢关闭压缩机小旁通和大旁通阀门，实现气井增压采气。/7/21/202254第54页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺流程当大排量的增压采气进行到一定程度，气井井口压力下降至1个大气压以下，此时，系统自动启动真空泵，同时开启真空泵进口和出口阀门，当真空泵运行正常时，关闭真空泵旁通管线阀门。系统实现气井负压采气。 /7/21/202255第55页，共9

30、4页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺技术对气井的要求 为了确保运行的安全和高效性，负压采气对气井有一些特殊的要求：1）必须是低压气井（井口压力低于集输干线压力）；2）必须有良好的完井，气井的垮塌和水窜，都将增加工艺的运行成本；/7/21/202256第56页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺技术对气井的要求3）剩余储量要较为可观，以保证投资的回收和适当的利润收入或较好的社会效益为前提；4）最好是无水气井，有水气井，则必须同时采用排水采气工艺，方能实施负压采气工艺技术；5）地层渗透性要好，应具有可抽性。/7/21/202257第57页，共94页。采

31、气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气工艺效果的决定因素 根据国外资料介绍，决定负压采气效果的先决因素是产层的透气性，透气性好，则抽放效果好，下表为国内外评价产层透气性的可抽放性指标。/7/21/202258第58页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识抽放指标 难易程度地层渗透性系数m2MPa2d 换算成渗透率 10-3 m2百米钻孔涌出量m3/min可以抽放0.12.510-10.3勉强抽放0.10.0012.510-12.510-30.30.1难以抽放0.0012.510-30.1评价产层透气性的可抽放性指标/7/21/202259第59页，共94页。采气新工艺、新技术

32、负压采气工艺相关知识负压采气工艺负压值设计苏联煤矿瓦斯抽放细则规定地面垂直钻孔法中建议负压值为0.0300.027MPa(绝压)，我国阳泉4矿地面瓦斯抽放负压为0.02670.040MPa(绝压)。国内瓦斯抽放甲烷浓度以50%为最佳，合理流速建议为1112m/s。世界上现有技术可以达到的最低压力为0.015MPa(绝压)，/7/21/202260第60页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识自动连续负压采气工艺方案设计 根据所选工艺井的具体情况和负压采气工艺要求，并以最大限度降低井口采气回压、提高采气速度和最终采收率为目的，设计负压采气工艺方案的程序如下：/7/21/202261第

33、61页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识自动连续负压采气工艺方案设计负压采气工艺流程设计 从气井出来的天然气由真空泵抽吸泵入分离器，将天然气中所带凝析水、真空泵部分循环水及少量固体微粒分离干净，然后通过稳压罐进入压缩机增压后计量，输入集气干线，供给用户。/7/21/202262第62页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识自动连续负压采气工艺方案设计流程设备配置及作用真空泵：用作使气井井口的压力降到负压，实现负压采气；压缩机：用作将真空泵输出的0.1MPa的天然气增压达集输气干线的压力，以便输给用户；/7/21/202263第63页，共94页。采气新工艺、新技术负压

34、采气工艺相关知识自动连续负压采气工艺方案设计流程设备配置及作用稳压罐：用作真空泵和压缩机串联匹配时自动控制反应时间的调节；分离器：用作分离天然气中的液体和固体杂质；/7/21/202264第64页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识自动连续负压采气工艺方案设计流程设备配置及作用计量装置：用作对工艺采气的计量；自动控制系统：用于对真空泵和压缩机串联匹配的自动控制和全套工艺设备运行数据的采集处理以及运行的安全自动保护。/7/21/202265第65页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识应用实例应用本文所述的负压采气工艺，对四川盆地气田石油沟T1j3气藏巴9井进行工艺试验

35、。该井试验前为间歇生产，井口关井油套压均为0.7MPa，当输气压力为0.230.5MPa，采气量为0.81041.2104m3/d/7/21/202266第66页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识应用实例1995年3月15日7月20日进行了第一阶段试运，真空泵机组累计运行355h 53min，压缩机机组累计运行367h 50min，整套设备联机输气累计运行238h 15min，压缩机总输气时间达262h 30min，累计输气26.76104m3，日平均输气量为2.45104m3。/7/21/202267第67页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识应用实例1996年

36、1月26日至1996年1月29日进行了系统设备满负荷试运考核，整套工艺设备运行74h 35min；输气73h 15min，累计输气8.6069104m3，日平均输气量为2.82104m3。运行时真空吸气压力为0.0480.078MPa，输气干线压力为0.3170.588MPa。/7/21/202268第68页，共94页。采气新工艺、新技术负压采气工艺相关知识应用实例巴9井负压采气试验表明，实施负压采气大幅度降低了井口压力，大大提高了天然气产能，起到了良好的增产作用，使其由间歇生产变为连续生产，取得了显著的经济效益，并达到了提高最终采收率的目的。 /7/21/202269第69页，共94页。采气

37、新工艺、新技术负压采气工艺相关知识负压采气在我国的发展前景综上所述，国内低渗透气田的特性参数大多数都能满足甚至优越于国内外实施负压采气工艺钻孔井的指标，对国内低渗透、低压力、低产量气井实施负压采气工艺技术是可行的。/7/21/202270第70页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统 井口安全系统的主要作用是防止一级节流后超高压、出站后管线超低压、井口和分离器火灾，并在出现以上情况时及时快速地关闭井口；另一作用是紧急情况下，现场或远程快速地关闭井口。一般情况下井口安全系统不用于正常关井。 天然气生产现场在用的井口安全系统主要有哈里伯顿、贝克、卡麦隆等厂家的产品。/7/21/

38、202271第71页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统哈里伯顿井口安全系统 系统主要包括：切断阀、高低压导阀、中继阀、易熔片和执行气源部分。 从气路上来说，包括有执行气路、控制气路和泄放气路三部分 井安系统/7/21/202272第72页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统哈里伯顿井口安全系统工作原理 执行气路首先从天然气管线中引出（一般在分离器后的天然气管线上）天然气作为执行气的气源，经调压后进入控制箱中继阀。中继阀将气源分为两路，一路经快速泄放阀后进入切断阀气缸作为执行气；另一路经调压阀（设定值为3035psi）调压后成为控制气，经电磁阀后进入

39、各控制点（高、低压导阀和易熔塞）。并给中继阀提供背压：泄放气路在系统动作时提供气体泄放通路。/7/21/202273第73页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统哈里伯顿井口安全系统工作原理 系统处于正常状态时，执行气路导通，控制气路稳定，一旦发生某种异常情况如：起火引起易熔塞熔化、井口一级节流后压力超高（超过高压先导间设定动作值）引起高压先导阀动作、干线压力（输压）超低（低于低压光导阀设定动作值）引起低压先导阀动作、或远程控制（通过电磁阀），就会将控制气迅速泄放于大气中，造成中继阀背压丢失，使执行气路与泄放气路导通，执行气迅速泄放，导致切断阀关闭。/7/21/202274

40、第74页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统贝克井口安全系统 贝克井口安全系统主要由三大部分组成：井口安全截断阀、控制箱及管线。井口安全截断阀 井口安全截断阀安装在井口针阀上游，主要用于在紧急情况下切断井口气源。井安系统图/7/21/202275第75页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统贝克井口安全系统 控制箱 控制箱是整个 贝克井口安全系统控制系统中最主要的部分，主要包括调压阀、安全阀、过滤器、按钮阀、常闭三通阀、电磁阀、高、低导阀、中继阀、及压力表等。管线 贝克井口安全系统的管线主要由3/8和1/4的不锈钢管组成。/7/21/202276第76

41、页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统贝克井口安全系统工作原理 气源气（一般选用刚出单井分离器的气为气源）经洗涤气系统引压阀、一级调压阀（调1）调压至120-150Psi，再经安全阀（设定为275Psi）、过滤器后分两路，一路进入常闭三通阀（PV2-1）；另一路经二级调压阀（调2）调压至40-60Psi、常闭三通阀（PV1-1）、电磁阀、三级调压阀（调3）调压至30Psi、高、低导阀后进入中继阀。/7/21/202277第77页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统贝克井口安全系统工作原理 系统工作时，拉起中继阀手柄，同时按下锁定销，30Psi的控制气

42、通过中继阀分两路，一路压住常闭三通阀PV1-2，使其打开，形成支撑中继阀的背压，另一路压住常闭三通阀PV2-1，使其打开，从而使120-150Psi的执行气进入井口安全截断阀气缸，使阀打开。/7/21/202278第78页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井口安全系统贝克井口安全系统工作原理 当控制点检测到有不合格信号（如超高压、超低压、火灾等）或人为给定动作信号时，便将控制气泄掉，此时，中继阀失去背压而关闭，使得常闭三通阀PV2-1关闭，气缸进气截断，并开始泄放气缸气，同时引发快速泄气阀动作，从而快速泄放掉气缸内的气，使井口安全截断阀迅速关闭。 /7/21/202279第79页，

43、共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井下安全阀井下安全阀是一种新型的井下安全系统，可以起到在井下截断井筒流体的作用。它主要由井下安全阀、液压控制管线和地面控制系统组成。如图 所示为油套管环形空间带封隔器的井下安全阀安装位置图。井安系统图/7/21/202280第80页，共94页。采气新工艺、新技术井安系统相关知识井下安全阀井下安全阀主要作用当地面设备工作压力超过设定值时在井下截断井筒流体；当地面设备工作压力的压降速率超过设定值时在井下截断井筒流体；当井口着火时在井下截断井筒流体；在紧急情况下可就地或远程控制在井下截断井筒流体。/7/21/202281第81页，共94页。采气新工艺、新技

44、术井安系统相关知识井下安全阀 控制原理 井下安全阀的开关是通过连接井下安全阀和地面控制系统的液压控制管线来实现的，通过地面控制系统对液压控制管线加压，当加压至一定值时井下安全阀将打开，使井筒通道连通恢复正常生产；通过地面控制系统可以对液压控制管线泄压，液压控制管线一旦泄压，井下安全阀将关闭，井下高压流体将不会通过井筒通道流到地面设备中，从而实现井下安全截断的控制目的。井下安全阀/7/21/202282第82页，共94页。采气新工艺、新技术井下节流相关知识井下节流及地面配套集输工艺技术 井下节流器工艺技术：即在井筒内将压力降至集输压力，取消了水套炉，降低集气支线的压力等级。井下节流技术/7/21

45、/202283第83页，共94页。采气新工艺、新技术井下节流相关知识井下节流及地面配套集输工艺技术 优点： 从气井生产方面充分利用天然气地层温度，在一定程度上避免了水合物的形成，提高了带液能力。从投资方面平均单井节约投资15万元20万元 缺点： 气井开采后期，地层能量减小后要取出节流器需要动管串，会增加较大投资。/7/21/202284第84页，共94页。采气新工艺、新技术 SCADA系统数据采集与控制技术SCADA系统组成（Supervisory Control And Data Acquisition ） SCADA系统由调度控制中心(Dispatching control center-

46、DCC)的计算机系统、区域控制 站(Region control Station-RCS)计算机系统、智能远程终端装置(Remote Terminal Unit-RTU) 和传输通信系统组成。/7/21/202285第85页，共94页。采气新工艺、新技术 SCADA系统数据采集与控制技术SCADA系统主要控制功能站控系统站控系统（SCSStation Control System）是天然气集输站场的控制系统，也是SCADA系统网络中最基本的控制系统，该系统主要由远程终端装置RTU、站控计算机、通信设施及相应的外部设备组成。站控系统通过RTU从现场测量仪表采集所有参数，并对现场设备进行监控，根据

47、需要将采集的数据经过RTU处理、传送至站控计算机，并经通信通道传送至调度控制中心的主计算机系统，同时接受来至调度中心的远程控制指令对站场进行控制。站控系统具有独立运行的能力，当SCADA系统某一环节出现故障或与调度控制中心的通信中断时，不影响其数据采集和控制功能。 SCADA控制图/7/21/202286第86页，共94页。采气新工艺、新技术 SCADA系统数据采集与控制技术SCADA系统主要控制功能远程终端（RTU） RTU是英文Remote Terminal Unit的缩写，即远程终端装置，主要用于数据采集、数据处理、远程控制以及通讯，同时部分RTU还提供操作人员接口、信息存储的与检索等全

48、部和部分功能。 远程终端可以通过通讯设备接收来自上位计算机的控制信息，并将它们分别传发给受控设备，完成控制操作。同时远程终端可以直接接受来自各传感器的模拟、数字和脉冲等形式的信号输入，也可以向受控设备发出420mA或15V的控制信号以触发受控设备的执行机构。对于某些特殊功能，有时还需设置特殊的功能程序。 在上位计算机（站控计算机和调度中心计算机）出现故障时，RTU能独立完成数据采集、处理以及控制，避免造成现场工艺过程的失控，一旦恢复与上位计算机的通讯，远程终端能够将终断期间的数据按照时间标志传送至上位计算机，以保证整个SCADA系统数据的完成性。 根据技术规格要求，远程终端应能在-30+60的环境温度和95的最高相对湿度的环境下操作。 /7/21/202287第87页，共94页。采气新工艺、新技术 SCADA系统数据采集与控制技术SCADA系统主要控制功能气田SCADA系统调度控制中心 气田SCADA系统调度控制中心，包括主站或主端装置（MTUMaster Terminal Unit）、通讯设备以及相应的外部设备组成。主站担负着整个气田集输系统生产数据的采集、整理、存储、分析、调度和远程控制设施如关键阀门的开关、压缩机的启/停等。根据SCADA系统主站规模的大小可分为总调