气田集输工艺教材课件

气田集输工艺气田集输工艺2 气田集输工艺气田集输工艺第一节第一节 气田集输系统的定义和工作内容气田集输系统的定义和工作内容第二节第二节 气井产物气井产物第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺第五节第五节 气田集输流程制定原则气田集输流程制定原则第六节第六节 工程案例分析工程案例分析气田集输工艺气田集输工艺3 第一节第一节 气田集输系统的定义和工作内容气田集输系统的定义和工作内容什么是什么是“气田集气田集输输系系统统”？天天然然气气从从气气井井采采出出，经经过过调调压压并并进进行行分分离离除除尘尘除除液液处处理理之之后后，再再由由集集气气支支线线、集集气气干干线线输输送送至至天天然然气气处处理理厂厂或或长长输输管管道道首首站站，称称为为气气田田集集输输系系统统。当当天天然然气气中中含含有有H H2 2S S、H H2 2O O时时，即即需需经经过过天天然然气气处处理理厂厂进进行行脱脱硫硫、脱脱水水处理，然后输至长输管道首站。处理，然后输至长输管道首站。气田集气田集输输系系统统的工作内容有哪些？的工作内容有哪些？收收集集天天然然气气，并并经经过过调调压压、分分离离、净净化化使使天天然然气气达达到符合管输要求的条件，然后输往长输管道。到符合管输要求的条件，然后输往长输管道。气田集输工艺气田集输工艺4 气田集输流程是天然气流向和处理天然气的气田集输流程是天然气流向和处理天然气的工艺方法的说明。工艺方法的说明。包括包括井场流程井场流程和和气田集气站气田集气站流程流程。由于储气构造、地形地物条件、自然条件、由于储气构造、地形地物条件、自然条件、气井压力、气井温度、天然气组成以及含油含气井压力、气井温度、天然气组成以及含油含水情况等因素是千变万化的，适应这些因素的水情况等因素是千变万化的，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。对较为典型和常见的流程加以描述。第一节第一节 气田集输系统的定义和工作内容气田集输系统的定义和工作内容气田集输工艺气田集输工艺5 第二节第二节 气井产物气井产物气田集输工艺气田集输工艺 气井产物，除天然气外一般含有液体和固体物质。天然气气井产物，除天然气外一般含有液体和固体物质。天然气的性质、气田水的有无以及气田水的性质，与气田集输流程的的性质、气田水的有无以及气田水的性质，与气田集输流程的制定有着密切的关系。制定有着密切的关系。液体物质包括液烃和气田水液体物质包括液烃和气田水。液烃液烃也是由于天然气被采出后，随着气也是由于天然气被采出后，随着气液相态平衡条件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。干气范围的天然气，从气井采出后不析出液烃。固体物质：固体物质：包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物等包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物等 。6 第二节第二节 气井产物气井产物 气田水气田水分为分为底水底水(或边水或边水)和束缚水两类和束缚水两类，包含游离水和凝结水两种。包含游离水和凝结水两种。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。汽，随着温度和压力的变化而凝结为液体被游离出来。边水或底水：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。存在于气藏边缘和衬托在天然气底部的气层水。束束缚缚水水：一一部部分分水水因因受受气气层层岩岩粒粒的的附附着着力力或或超超毛毛细细孔孔隙隙作作用用力力的的作作用用，在采气过程中不随气流流动的水。在采气过程中不随气流流动的水。气田水气田水通常有较高的矿化度，一般在通常有较高的矿化度，一般在10g10gL L以上。以上。气田集输工艺气田集输工艺7 第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺 在井场上，最主要的装置是在井场上，最主要的装置是采气树采气树，它是，它是由闸阀、四通（或三通）等部件构成的一套由闸阀、四通（或三通）等部件构成的一套管汇。还有节流阀，压力、温度检测仪表及管汇。还有节流阀，压力、温度检测仪表及加热或注醇设备等。加热或注醇设备等。气田集输工艺气田集输工艺8 第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺气田集输工艺气田集输工艺井场装置具有三种功能：井场装置具有三种功能：n调控气井的产量；调控气井的产量；n调控天然气的输送压力；调控天然气的输送压力；n防止天然气生成水合物。防止天然气生成水合物。比比较较典典型型的的井井场场装装置置流流程程，也也是是目目前前现现场场通通常常采采用用的的有有两种两种类类型型。n加加热热天然气防止生成水合物的流程；天然气防止生成水合物的流程；n注入抑制注入抑制剂剂防止生成水合物的流程。防止生成水合物的流程。9 1-气井；气井；2-采气树针形阀；采气树针形阀；3-加热炉；加热炉；4-气井产量调控节流阀；气井产量调控节流阀；5-加热炉；加热炉；6-气体输压调控节流阀气体输压调控节流阀加热防冻的井场装置原理流程图加热防冻的井场装置原理流程图 气田集输工艺气田集输工艺天天然然气气从从针针形形阀阀出出来来后后进进入入井井场场装装置置，首首先先通通过过加加热热炉炉3进进行行加加热热升升温温，然然后后经经过过第第一一级级节节流流阀阀(气气井井产产量量调调控控节节流流阀阀)4进进行行气气量量调调控控和和降降压压，天天然然气气再再次次通通过过加加热热器器5进进行行加加热热升升温温，和和第第二二级级节节流流阀阀(气气体体输输压压调调控控节节流流阀阀)6进进行降压以满足采气管线起点压力的要求。行降压以满足采气管线起点压力的要求。第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺10 井场加热防冻流程井场加热防冻流程一般适用于气井产量一般适用于气井产量较小的井场装置，压力小于较小的井场装置，压力小于30MPa30MPa的高压气的高压气井，产量小于井，产量小于1 110105 5m m3 3/d/d。第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺气田集输工艺气田集输工艺11 注抑制注抑制剂剂防防冻冻的井的井场场装置原理流程装置原理流程图图气田集输工艺气田集输工艺第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺1-抑制剂注入器抑制剂注入器 流流程程图图中中的的抑抑制制剂剂注注入入器器替替换换了了上上图图中中的的加加热热炉炉 3 3 和和 5 5，流流经经注注入入器器的的天天然然气气与与抑抑制制剂剂相相混混合合，一一部部分分饱饱和和水水汽汽被被吸吸收收下下来来，天天然然气气的的水水露露点点随随之之降降低低。经经过过第第一一级级节节流流阀阀(气气井井产产量量调调控控阀阀)进进行行气气量量控控制制和和降降压压。再再经经第第二级节流阀二级节流阀(气体输压调控阀气体输压调控阀)进行降压以满足采气管线起点压力的要求。进行降压以满足采气管线起点压力的要求。12 井场注抑制剂流程井场注抑制剂流程一般当产量大于一般当产量大于1105m3/d时，宜采用注抑制剂防止水合物时，宜采用注抑制剂防止水合物的井场流程，但同时应与集气站的流程配的井场流程，但同时应与集气站的流程配套。套。第三节第三节 气田井场工艺气田井场工艺气田集输工艺气田集输工艺13 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺气田集输站场工艺气田集输站场工艺表达的是各种站场的工艺方法和表达的是各种站场的工艺方法和工艺过程。所表达的内容包括物料平衡量、设备种类工艺过程。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。仪表设备等。气田集气站场工艺分为气田集气站场工艺分为单井集输工艺单井集输工艺和和多井集输工多井集输工艺艺。按其天然气分离时的温度条件，可分为按其天然气分离时的温度条件，可分为常温分离工常温分离工艺艺和和低温分离工艺低温分离工艺。14 什么是常温分离工什么是常温分离工艺艺？天然气在分离器操作天然气在分离器操作压压力下，以不形成水合物的温度条件力下，以不形成水合物的温度条件下下进进行气行气-液分离，称液分离，称为为常温分离常温分离。分离出的气体送入气田集分离出的气体送入气田集输输管管线线系系统统；分离出的液体（水；分离出的液体（水或或/和液和液烃烃）送入）送入储储水罐（池）或水罐（池）或/和液和液烃储烃储罐。罐。什么是低温分离工什么是低温分离工艺艺？在很多情况下，天然气采气在很多情况下，天然气采气压压力力远远高于外高于外输压输压力。利用天力。利用天然气在气田集然气在气田集输过输过程出程出现现的大差的大差压节压节流降流降压压所所产产生的生的节节流效流效应应（焦耳（焦耳-汤汤姆姆逊逊效效应应）达到的低温条件，通常）达到的低温条件，通常为为-4-20。在。在此条件下此条件下进进行气体和水或行气体和水或/和液和液烃烃分离，称分离，称为矿场为矿场低温分离低温分离。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺15 气田集输工艺气田集输工艺第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺1.常温分离集气站常温分离集气站功能：功能：n收集气井的天然气（集气）；收集气井的天然气（集气）；n对收集的天然气在站内进行气液分离处理（分离）；对收集的天然气在站内进行气液分离处理（分离）；n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（调压）；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（调压）；n计量；计量；n防止水合物的形成。防止水合物的形成。我国目前常用的常温分离集气站有以下我国目前常用的常温分离集气站有以下2种：种：n常温分离单井集气站流程；常温分离单井集气站流程；n常温分离多井集气站流程。常温分离多井集气站流程。适用条件：适用条件：对于硫化氢含量低（约在对于硫化氢含量低（约在0.5%0.5%以下）和凝析油含量不多的天然气（气质条件以下）和凝析油含量不多的天然气（气质条件好），可以采用常温分离的集气站流程。在集气站内主要进行节流调压、分离、好），可以采用常温分离的集气站流程。在集气站内主要进行节流调压、分离、计量等操作。计量等操作。16 常温分离单井集气站：常温分离单井集气站：有两种典型的流程型式。有两种典型的流程型式。n一种流程为一种流程为气、油和水三相分离气、油和水三相分离，适用于天然气中，适用于天然气中油和水含量都较多的气井。油和水含量都较多的气井。n另一种为流程为另一种为流程为气液二相分离气液二相分离，适用于天然气中含，适用于天然气中含水量或含油量较多的气井。水量或含油量较多的气井。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺17 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺常温分离常温分离单单井集气站原理流程井集气站原理流程图图(一一)1-1-从井场装置来的采气管线；从井场装置来的采气管线；2-2-天然气进站截断阀；天然气进站截断阀；3-3-天然气加热炉；天然气加热炉；4-4-分离器压力调控节流阀分离器压力调控节流阀;5-;5-气、油、水三相分离器；气、油、水三相分离器；6-6-天然气孔板计量装置；天然气孔板计量装置；7-7-天然气出站截断阀天然气出站截断阀;8-;8-集气管线；集气管线；9-9-液烃液烃(或水或水)液位控制自动放液阀；液位控制自动放液阀；10-10-液烃液烃(或水或水)的流量计的流量计;11-11-液烃液烃(或水或水)出站截断阀；出站截断阀；12-12-放液烃管线；放液烃管线；13-13-水液位控制自动放液阀；水液位控制自动放液阀；14-14-水流量计；水流量计；15-15-水出站截断阀；水出站截断阀；16-16-放水管线。放水管线。操操作作温温度度要要比比分分离离器器操操作作压压力力条条件件下下水水合合物物形形成成温温度度高高35.18 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺常温分离常温分离单单井集气站原理流程井集气站原理流程图图(二二)气田集输工艺气田集输工艺1-1-从井场装置来的采气管线；从井场装置来的采气管线；2-2-天然气进站截断阀；天然气进站截断阀；3-3-天然气加热炉；天然气加热炉；4-4-分离器压力调控节流阀分离器压力调控节流阀;5-5-气、油、水三相分离器；气、油、水三相分离器；6-6-天然气孔板计量装置；天然气孔板计量装置；7-7-天然气出站截断阀天然气出站截断阀;8-;8-集气管线；集气管线；9-9-液烃或水的液位控制自动排放阀；液烃或水的液位控制自动排放阀；10-10-液液烃烃或水的流量或水的流量计计；11-11-液液烃烃或水出站截断或水出站截断阀阀；12-12-放液放液烃烃或放水管或放水管线线。19 分离出来的液烃或水，根据量的多少，采用车运或管输方式，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。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常温分离单井集气站通常是设置在气井井场。通常是设置在气井井场。两种流程不同两种流程不同之处在于分离设备的选型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，前者为三相分离器，后者为气液两相分离器，因此其使用条件各不相同。两相分离器，因此其使用条件各不相同。适用条件：适用条件：n前者适用于天然气中液烃和水含量均较高的气井；前者适用于天然气中液烃和水含量均较高的气井；n后者适用于天然气中只含水或液烃较多和微量水的气井。后者适用于天然气中只含水或液烃较多和微量水的气井。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺20 常温分离多井集气站常温分离多井集气站与常温分离单井集气站流程原与常温分离单井集气站流程原理相同，一般也有两种类型。两种流程的不同点在理相同，一般也有两种类型。两种流程的不同点在于前者的分离设备是三相分离器，后者的分离设备于前者的分离设备是三相分离器，后者的分离设备是气液分离器。两者的适用条件不同。前者适用于是气液分离器。两者的适用条件不同。前者适用于天然气中油和水的含量均较高的气田，后者适用于天然气中油和水的含量均较高的气田，后者适用于天然气中只有较多的水或较多的液烃的气田。天然气中只有较多的水或较多的液烃的气田。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺21 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺常温分离多井集气站原理流程常温分离多井集气站原理流程图图(一一)22 常温分离多井集气站原理流程常温分离多井集气站原理流程图图(二二)气田集输工艺气田集输工艺第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺23 图中所示仅为两口气井的常温分离多井集气图中所示仅为两口气井的常温分离多井集气站。多井集气站的井数取决于气田井网布置的密站。多井集气站的井数取决于气田井网布置的密度，一般采气管线的长度不超过度，一般采气管线的长度不超过5km，井数不受，井数不受限制。以集气站为中心，限制。以集气站为中心，5km为半径的面积内，为半径的面积内，所有气井的天然气处理均可集于集气站内。所有气井的天然气处理均可集于集气站内。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺24 常温分离多井轮换计量流程常温分离多井轮换计量流程第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺25 常常温温集集气气多多井井轮轮换换计计量量流流程程适适用用于于单单井井产产量量较较低低而而井井数数较较多多的的气气田田。全全站站按按井井数数多多少少设设置置一一个个或或数数个个计计量量分分离离器器供供各各井井轮轮换换计计量量；再再按按集集气气量量多多少少设设置置一一个个或或数数个个生产分离器，分离器供多井共用。生产分离器，分离器供多井共用。四四川川川川中中的的磨磨溪溪气气田田气气井井多多，单单井井产产气气量量小小（平平均均单单井井气气量量1.49104m3/d）又又属属于于同同一一产产层层，因因此此除除试试验验区区26口井作连续分离计量外，其余口井作连续分离计量外，其余85口井采用轮换分离计量。口井采用轮换分离计量。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺26 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺2.低温分离集气站流程低温分离集气站流程功能：功能：n收集气井的天然气；收集气井的天然气；n对收集的天然气在站内进行低温分离以回收液烃，使管输天然气的烃露点对收集的天然气在站内进行低温分离以回收液烃，使管输天然气的烃露点达到管输标准要求，防止烃凝析出影响管输能力；达到管输标准要求，防止烃凝析出影响管输能力；n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。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。n提高硫磺生产的质量提高硫磺生产的质量n计量。计量。适用条件：适用条件：n压力高；压力高；n产气量大；产气量大；n含量较高的硫化氢、二氧化碳和凝析油。含量较高的硫化氢、二氧化碳和凝析油。该工艺通常适用于富气的分离该工艺通常适用于富气的分离。对于贫气，在通过气。对于贫气，在通过气-液平衡计算，表明低温液平衡计算，表明低温分离工艺对液烃回收具有经济价值时，则应采用低温分离工艺。分离工艺对液烃回收具有经济价值时，则应采用低温分离工艺。27 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺2.低温分离集气站流程低温分离集气站流程低低温温分分离离：分分离离器器的的操操作作温温度度在在0以以下下，通通常常为为-4-20。天然气通过低温分离可回收更多的液烃。天然气通过低温分离可回收更多的液烃。获取低温的方法：获取低温的方法：n节流膨胀制冷法节流膨胀制冷法n热分离机制冷法热分离机制冷法n透平膨胀机透平膨胀机n外加冷源法等外加冷源法等目前主要利用天然气本身的压力能进行膨胀，从而降低天目前主要利用天然气本身的压力能进行膨胀，从而降低天然气温度，以节流膨胀应用最为广泛。然气温度，以节流膨胀应用最为广泛。28 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺2.低温分离集气站流程低温分离集气站流程节流膨胀分离集气的特点：节流膨胀分离集气的特点：n流程和设备简单，没有运动部件；流程和设备简单，没有运动部件；n连续运行可靠性高，操作维护方便；连续运行可靠性高，操作维护方便；n操作弹性大，可在设计值的操作弹性大，可在设计值的50120%范围内正常操作；范围内正常操作；n适应高压，大流量条件下的操作，流量和压力易于调节。适应高压，大流量条件下的操作，流量和压力易于调节。气田集输工艺气田集输工艺29 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，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。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器(因在高压条件下操作，又称高压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，使存在于天然气中的游离水先行分离出去。的游离水先行分离出去。为为了了使使分分离离器器的的操操作作温温度度达达到到更更低低的的程程度度，故故使使天天然然气气在在大大差差压压节节流流降降压压前前进进行行预预冷冷，预预冷冷的的方方法法是是将将低低温温分分离离器器顶顶部部出出来来的的低低温温天天然然气气通通过过换换热热器器，与与分分离离器器的的进进料料天天然然气气换换热热，使使进进料料天然气的温度先行下降。天然气的温度先行下降。因因闪闪蒸蒸分分离离器器顶顶部部出出来来的的气气体体中中，带带有有一一部部分分较较重重烃烃类类，故故使使之之随随低低温温进进料料天天然然气气进进入入低低温温分分离离器器，使使这这一一部部分分重重烃烃能能得得到到回收。回收。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺30 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺2.低温分离集气站流程低温分离集气站流程低温分离集气站流程分为两种类型：低温分离集气站流程分为两种类型：n液烃和甘醇富液在站内经过分离后分别输至液烃稳定装液烃和甘醇富液在站内经过分离后分别输至液烃稳定装置和甘醇再生装置处理；置和甘醇再生装置处理；n液烃和甘醇富液在站内不进行分离，以混合方式出料，液烃和甘醇富液在站内不进行分离，以混合方式出料，将混合液直接输至液烃稳定处理。将混合液直接输至液烃稳定处理。气田集输工艺气田集输工艺31 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺低温分离集气站典型流程（一）低温分离集气站典型流程（一）操作压力：操作压力：根据集气管线的输压确定操作温度：操作温度：根据天然气组成和液烃回收率、矿场回收条件和稳定工艺的特点确定。32 流流程程解解释释：井井场场装装置置通通过过采采气气管管线线1输输来来气气体体经经过过进进站站截截断断阀阀2进进入入低低温温站站。天天然然气气经经过过节节流流阀阀3进进行行压压力力调调节节以以符符合合高高压压分分离离器器4的的操操作作压压力力要要求求。脱脱除除液液体体的的天天然然气气经经过过孔孔板板计计量量装装置置5进进行行计计量量后后，再再通通过过装装置置截截断断阀阀6进进入入汇汇气气管管。各各气气井井的的天天然然气气汇汇集集后后进进人人抑抑制制剂剂注注入入器器7，与与注注入入的的雾雾状状抑抑制制剂剂相相混混合合，部部分分水水汽汽被被吸吸收收，使使天天然然气气水水露露点点降降低低，然然后后进进入入气气一一气气换换热热器器8使使天天然然气气预预冷冷。降降温温后后的的天天然然气气通通过过节节流流阀阀进进行行大大差差压压节节流流降降压压，使使其其温温度度降降到到低低温温分分离离器器所所要要求求的的温温度度。从从分分离离器器顶顶部部出出来来的的冷冷天天然然气气通通过过换换热热器器8后后温温度度上上升升至至0以以上，经过孔板计量装置上，经过孔板计量装置10计量后进入集气管线。计量后进入集气管线。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺33 流流程程解解释释：从从高高压压分分离离器器4的的底底部部出出来来的的游游离离水水和和少少量量液液烃烃通通过过液液位位调调节节阀阀11进进行行液液位位控控制制，流流出出的的液液体体混混合合物物计计量量后后经经装装置置截截断断阀阀12进进入入汇汇液液管管。汇汇集集的的液液体体进进入入闪闪蒸蒸分分离离器器13，闪闪蒸蒸出出来来的的气气体体经经过过压压力力调调节节阀阀14后后进进入入低低温温分分离离器器9的的气气相相段段。闪闪蒸蒸分分离离器器底底部部出出来来的的液液体体再再经经液液位位控控制制阀阀15，然然后后进进入入低低温温分分离离器器底底部部液液相相段段。从从低低温温分分离离器器底底部部出出来来的的液液烃烃和和抑抑制制剂剂富富液液混混合合液液经经液液位位控控制制阀阀16再再经经流流量量计计17，然然后后通通过过出出站截断阀进入混合液输送管线送至液烃稳定装置。站截断阀进入混合液输送管线送至液烃稳定装置。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺34 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺低温分离集气站典型流程（二）低温分离集气站典型流程（二）气田集输工艺气田集输工艺35 两两种种流流程程图图所所不不同同之之处处是是：从从低低温温分分离离器器底底部部出出来来的的混混合合液液，不不直直接接送送到到液液烃烃稳稳定定装装置置去去，而而是是经经过过加加热热器器1加加热热升升温温后后进进入入三三相相分分离离器器2进进行行液液烃烃和和抑抑制制剂剂分分离离。液液烃烃从从三三相相分分离离器器左左端端底底部部出出来来，经经过过液液位位控控制制阀阀3再再经经流流量量计计4然然后后通通过过气气液液换换热热器器5与与低低温温分分离离器器顶顶部部引引来来的的冷冷天天然然气气换换热热被被冷冷却却，降降温温到到0左左右右。最最后后，液液烃烃通通过过出出站站截截断断阀阀，由由管管线线送送至至稳稳定定装装置置。从从三三相相分分离离器器右右端端底底部部出出来来的的抑抑制制剂剂富富液液经经液液位位控控制制阀阀6再经流量计再经流量计7后，通过出站截断阀送至抑制剂再生装置。后，通过出站截断阀送至抑制剂再生装置。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺36 因为因为低温分离器的低温低温分离器的低温是由是由天然气大差压节流降压所产生天然气大差压节流降压所产生的节流效应的节流效应所获得。故所获得。故高压分离器的操作压力高压分离器的操作压力是根据是根据低温分离低温分离器的操作温度器的操作温度来确定的。来确定的。闪蒸分离器的操作压力闪蒸分离器的操作压力随随低温分离器的操作压力低温分离器的操作压力而定；操而定；操作温度则随作温度则随高压分离器的操作温度高压分离器的操作温度而定。而定。三相分离器的操作压力三相分离器的操作压力根据根据稳定塔的操作压力稳定塔的操作压力来确定；操来确定；操作温度则根据作温度则根据稳定塔的液相沸点和最高进料温度稳定塔的液相沸点和最高进料温度来确定。来确定。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺37 上图是四川中坝低温集气站原理流程图，该站是节流膨胀低温分离上图是四川中坝低温集气站原理流程图，该站是节流膨胀低温分离集气站的典型工艺流程。集气站的典型工艺流程。节流后温度：节流后温度：-15-18；抑制剂：乙二醇抑制剂：乙二醇气田集输工艺气田集输工艺38 两两种种低低温温分分离离流流程程的的选选取取，取取决决于于天天然然气气的的组组成成、低低温温分分离离器器的的操操作作温温度度、稳稳定定装装置置和和提提浓浓再再生生装装置置的的流流程程设设计计要要求求。低低温温分分离离器器操操作温度越低，轻组分溶入液烃的量越多。作温度越低，轻组分溶入液烃的量越多。第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺39 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺40 第四节第四节 气田集输站场工艺气田集输站场工艺气田集输工艺气田集输工艺41 气田集输工艺气田集输工艺第五节第五节 气田集输流程制定原则气田集输流程制定原则1制定集输流程的技术依据制定集输流程的技术依据n气田开发方案；气田开发方案；n近期收集的有代表性的气井动态资料。近期收集的有代表性的气井动态资料。上述两方面的资料中，以下各种资料和数据对于制订气田集上述两方面的资料中，以下各种资料和数据对于制订气田集输流程有重要关系：输流程有重要关系：n气气井井产产物物。井井口口条条件件下下天天然然气气取取样样分分析析资资料料，油油的的分分析析和和评价资料，水分析资料等。评价资料，水分析资料等。n构构造造储储层层特特征征，气气田田可可采采储储量量、开开采采速速度度、开开采采年年限限，逐逐年年生生产产规规模模，各各生生产产区区单单井井平平均均产产量量、生生产产井井井井网网布布置置图图、生产井数等。生产井数等。n气气层层压压力力和和温温度度，生生产产条条件件下下的的井井口口压压力力和和温温度度，气气田田压压力递减率力递减率。42 2制定集输流程应遵循的技术准则制定集输流程应遵循的技术准则n国家各种技术政策和安全法规；国家各种技术政策和安全法规；n各种技术标准和产品标准，各种规程、规范和各种技术标准和产品标准，各种规程、规范和规定；规定；n环保、卫生规范和规定。环保、卫生规范和规定。气田集输工艺气田集输工艺第五节第五节 气田集输流程制定原则气田集输流程制定原则43 3集输系统集输系统(包括管网和站场包括管网和站场)的布局的布局n在气田开发方案和井网布置的基础上，集输管网和站在气田开发方案和井网布置的基础上，集输管网和站场应统一考虑综合规划分步实施，应做到既满足工艺场应统一考虑综合规划分步实施，应做到既满足工艺技术要求又符合生产管理集中简化和方便生活；技术要求又符合生产管理集中简化和方便生活；n产品应符合销售流向要求；产品应符合销售流向要求；n三废处理和流向应符合环保要求；三废处理和流向应符合环保要求；n集输系统的通过能力应协调平衡；集输系统的通过能力应协调平衡；n集输系统的压力应根据气田压能和商品气外输首站的集输系统的压力应根据气田压能和商品气外输首站的压力要求综合平衡确定。压力要求综合平衡确定。气田集输工艺气田集输工艺第五节第五节 气田集输流程制定原则气田集输流程制定原则44 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析一、四川气田集输工艺一、四川气田集输工艺四川气田是我国开采历史最长、目前产量最大的天然气四川气田是我国开采历史最长、目前产量最大的天然气生产基地，年产气量占全国总产量的生产基地，年产气量占全国总产量的30%左右。左右。四川气田四川气田特点是：特点是：数量多、分布广，单个气田多属储量不大，气藏数量多、分布广，单个气田多属储量不大，气藏地质复杂。地质复杂。为适应天然气开采，气田目前采用的集输流程为适应天然气开采，气田目前采用的集输流程有：有：n常温单井集气流程常温单井集气流程n常温多井集气流程常温多井集气流程n低温分离集气流程低温分离集气流程45 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析（1）常温单井集气流程：）常温单井集气流程：天然气以甲烷为主，戊烷及以天然气以甲烷为主，戊烷及以上组分含量低于上组分含量低于8g/m3的干气一般采用常温集气。单井集的干气一般采用常温集气。单井集气气井采出的天然气在井场进行节流降压、分离，计量后气气井采出的天然气在井场进行节流降压、分离，计量后直接输至集气管线。单井集气流程多用在高压、大产量、直接输至集气管线。单井集气流程多用在高压、大产量、产水井或边远气井。单井站出站压力一般为产水井或边远气井。单井站出站压力一般为48MPa。（2）常温多井集气流程：）常温多井集气流程：常温集气流程气井井场一般只常温集气流程气井井场一般只有井口装置和缓蚀剂注入装置。由气井采出的天然气通过有井口装置和缓蚀剂注入装置。由气井采出的天然气通过采气管线输至集气站。在集气站对各井来气分别进行节流采气管线输至集气站。在集气站对各井来气分别进行节流降压、分离、计量后汇集进入集气管线。采气管线进集气降压、分离、计量后汇集进入集气管线。采气管线进集气站压力一般在站压力一般在16MPa以下，集气站出站压力一般为以下，集气站出站压力一般为48MPa。46（3）低低温温分分离离集集气气流流程程：低低温温分分离离流流程程一一般般用用在在丙丙烷烷及及以以上上组组分分含含量量高高于于56g/m3的的富富气气。由由井井场场输输来来的的高高压压天天然然气气进进站站后后利利用用地地层层能能量量节节流流降降压压制制冷冷，用用低低温温分分离离法法从从天天然然气气富富气气中中回回收收凝凝析析液液。由由采采气气管管线线进进低低温温站站的的天天然然气气压压力一般为力一般为1625MPa，出低温站压力为，出低温站压力为48MPa。气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析47 四川气田使用的低温分离流程一般由以下几部分组成：四川气田使用的低温分离流程一般由以下几部分组成：集气部分：集气部分：由各井高压气进站后分离、计量。由各井高压气进站后分离、计量。低温分离部分：低温分离部分：喷注防冻抑制剂，气体预冷、节流膨胀、喷注防冻抑制剂，气体预冷、节流膨胀、低温分离、凝液收集。低温分离、凝液收集。回收部分：回收部分：凝析油稳定，油醇分离，凝析油储存及输送，凝析油稳定，油醇分离，凝析油储存及输送，抑制剂再生与储存。抑制剂再生与储存。放空及排污：放空及排污：气体放空，污油污水储存处理、排放。气体放空，污油污水储存处理、排放。气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析48 低压气的集输低压气的集输四川气田经过四川气田经过30多年的勘探、开发，已有部分气田进入产量多年的勘探、开发，已有部分气田进入产量递减期，有些气井井口流动压力已不能使所产的天然气进入集气递减期，有些气井井口流动压力已不能使所产的天然气进入集气管网。对于这些气田采取了以下措施。管网。对于这些气田采取了以下措施。（1）调整管网，建立高、低压天然气分输系统。）调整管网，建立高、低压天然气分输系统。对不能进对不能进入输气干线的低压天然气，输至地区低压管网向当地用户就近供入输气干线的低压天然气，输至地区低压管网向当地用户就近供气。低压管道起点输气压力一般在气。低压管道起点输气压力一般在0.92.5MPa。气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析49 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析（2）天天然然气气喷喷射射器器投投入入使使用用提提高高产产量量。四四川川气气田田多多数数具具有有多多产产层层、多多裂裂缝缝的的特特点点。一一些些气气井井到到了了开开发发中中后后期期，进进入入低低压压小小产产量量阶阶段段，需需要要增增压压，而而另另一一部部分分刚刚投投产产的的井井却却是是高高压压高高产产井井，需需要要把把高高压压降降至至使使用用压压力力，压压能能白白白白损损失失。天天然然气气喷喷射射器器在在气气田田开开发发中中利利用用高高压压气气井井的的气气抽抽带带低低压压气气井井的的气气，使使原原来来间间歇歇生生产产的的低低压压小小产产量量气气井井提提高高产产量量，且且投投资资和和运运营营费费用用少少，效效果果显显著著。喷喷射射器器在在川川南南、川川西西南南矿矿区区推推广广使使用，增产效果显著。用，增产效果显著。50 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析（3）兴建增压站。）兴建增压站。80年代以后，四川气田先后在威远、年代以后，四川气田先后在威远、兴隆场、付家庙、卧龙河等气田兴建了增压站。兴隆场、付家庙、卧龙河等气田兴建了增压站。已建的增压站大体可分两种类型：已建的增压站大体可分两种类型：在井场或集气站分散建设（如威远气田）；在井场或集气站分散建设（如威远气田）；在净化装置前集中建较大型增压站（如卧龙河气在净化装置前集中建较大型增压站（如卧龙河气田）。田）。目前四川气田增压站使用的增压机组均为往复式，目前四川气田增压站使用的增压机组均为往复式，所配动力有电动机，也有天然气发动机。压缩机组主要所配动力有电动机，也有天然气发动机。压缩机组主要是引进的橇装是引进的橇装DPC整体式燃气发动机压缩机和部分国产整体式燃气发动机压缩机和部分国产机组。机组。51 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析二、克拉二、克拉2气田集输工艺气田集输工艺克拉克拉2气田位于新疆塔里木盆地拜城县境内，处于雅气田位于新疆塔里木盆地拜城县境内，处于雅丹地貌区，气田地质储量丹地貌区，气田地质储量2840.86108m3，日产天然气，日产天然气3000104m3，产能规模居国内之首。气田内共有，产能规模居国内之首。气田内共有10口生口生产井，单井产量产井，单井产量300104400104m3/d，最高可达，最高可达700104m3/d。气田具有异常高压、高产、高温的特点，。气田具有异常高压、高产、高温的特点，井口压力井口压力5458MPa，井口温度，井口温度7085，天然气中不，天然气中不含含H2S，但，但CO2含量为含量为0.7，开采中期产出的气田水，开采中期产出的气田水CI-含量为含量为100667mg/L，腐蚀性极强。，腐蚀性极强。52 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析1.集气方案集气方案克拉克拉2气田呈长方形条状，含气面积不大，气田呈长方形条状，含气面积不大，10口生产井沿口生产井沿气田东西轴线均匀布置，东西最远井间距约气田东西轴线均匀布置，东西最远井间距约12km，南北最远，南北最远井仅为井仅为1.5km。因此，集气干线宜尽量靠近单井敷设，从而。因此，集气干线宜尽量靠近单井敷设，从而采用单井集气流程。采用单井集气流程。中央处理厂设于气田中部、气田内建东西两条集气干线中央处理厂设于气田中部、气田内建东西两条集气干线的集气方案，各单井由集气支线就近接入干线，形成枝状集的集气方案，各单井由集气支线就近接入干线，形成枝状集气管网，简捷顺畅。集气干线双管方案，一条干线发生事故，气管网，简捷顺畅。集气干线双管方案，一条干线发生事故，不影响另条干线正常供气；集气支线进入干线处设有阀井，不影响另条干线正常供气；集气支线进入干线处设有阀井，一条支线发生事故，不影响其余支线及干线的正常供气一条支线发生事故，不影响其余支线及干线的正常供气，提，提高了集气管网供气的可靠性高了集气管网供气的可靠性。53 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析54 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析2.气液混输气液混输根据气田开发方案，在根据气田开发方案，在2011年以后，预计将出现地层水，全气年以后，预计将出现地层水，全气田总产水量大约为田总产水量大约为1000m3/d。因此，因此，2011年以后，井口若不设分离年以后，井口若不设分离器分出游离水，集气管网中将出现较为明显的两相流。器分出游离水，集气管网中将出现较为明显的两相流。为了确定集为了确定集气管网是采用气体单相输送还是气液混相输送，采用气管网是采用气体单相输送还是气液混相输送，采用PIPESYS及及ProFESTransient两相流专用软件进行了稳态及动态模拟。其中两相流专用软件进行了稳态及动态模拟。其中流型预测采用流型预测采用TaitelandDukler模型，持液量使用模型，持液量使用Eatonetal模型，模型，压降计算使用压降计算使用Olimnas模型。通过计算，若采用单相输送，集气管模型。通过计算，若采用单相输送，集气管网管径并不能缩小，因为输送压力只节省了网管径并不能缩小，因为输送压力只节省了0.04MPa，但却将增加，但却将增加大量的污水输送费用大量的污水输送费用(或拉运或管输或拉运或管输)，并且操作管理不便，并且操作管理不便，因此选因此选用混输工艺。用混输工艺。55 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析3.水合物防止水合物防止在气田生产中前期，井口节流前流动压力在气田生产中前期，井口节流前流动压力58MPa，流动温度，流动温度85，经节流至，经节流至12.212.4MPa后，天然气温度为后，天然气温度为4748，输送至，输送至中央处理厂温度为中央处理厂温度为45-46。在气田生产后期，井口天然气流动温度仍。在气田生产后期，井口天然气流动温度仍高达高达77左右，但井口保持定压开采，压力只有左右，但井口保持定压开采，压力只有4.0MPa，井口不需节，井口不需节流，在井口几乎无温降。因集气管道距离短，到中央处理厂仍可达流，在井口几乎无温降。因集气管道距离短，到中央处理厂仍可达73左右，均远远高于相应压力下的天然气水合物形成温度。左右，均远远高于相应压力下的天然气水合物形成温度。因此，因此，在气田开采全过程中的正常工况下不会有水合物形成。在气田开采全过程中的正常工况下不会有水合物形成。但考虑到气井投产及管网停输等非正常工况下有可能形成水合物，但考虑到气井投产及管网停输等非正常工况下有可能形成水合物，在井口设有注醇接头，配备了移动式注醇车。同时为了应对井流物可在井口设有注醇接头，配备了移动式注醇车。同时为了应对井流物可能含蜡结垢的不确定性，也可通过注醇接头注人防蜡剂和阻垢剂。能含蜡结垢的不确定性，也可通过注醇接头注人防蜡剂和阻垢剂。56 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析4.计量工艺计量工艺为了解各气井生产动态及向气藏管理者提供可靠依据，对每口气为了解各气井生产动态及向气藏管理者提供可靠依据，对每口气井的产气量、产液量应进行计量。由于采用了单井集气流程，对每口井的产气量、产液量应进行计量。由于采用了单井集气流程，对每口井均可实现连续计量。井均可实现连续计量。在克拉在克拉2气田开采的中前期气田开采的中前期(2011年以前年以前)将不会出现气田水，井流将不会出现气田水，井流物中液体含量极少，不设分离器直接采用孔板计量也可达到气藏管理物中液体含量极少，不设分离器直接采用孔板计量也可达到气藏管理要求的精度，同时简化了流程要求的精度，同时简化了流程当出现大量气田水后，则采用井口设分当出现大量气田水后，则采用井口设分离器离器+孔板的计量方案。孔板的计量方案。由于文丘里湿气不分离计量技术可以大幅度降低一次投资和操作由于文丘里湿气不分离计量技术可以大幅度降低一次投资和操作费用，在国外已有多年的应用历史，所以克拉费用，在国外已有多年的应用历史，所以克拉2气田选择气田选择1口井与孔板口井与孔板串联设置文丘里流量计，进行对比试验，为后期文丘里流量计不分离串联设置文丘里流量计，进行对比试验，为后期文丘里流量计不分离湿气计量积累经验。湿气计量积累经验。57 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析5.井场流程井场流程克拉克拉2气田井场装置的主气田井场装置的主要功能为节流降压和计量，要功能为节流降压和计量，设有水合物抑制剂、防蜡剂设有水合物抑制剂、防蜡剂和阻垢剂的注人接口，还配和阻垢剂的注人接口，还配备了外夹式测砂仪。采气树备了外夹式测砂仪。采气树安装了地下及地面共三重安安装了地下及地面共三重安全紧急截断阀。井场无人职全紧急截断阀。井场无人职守，设有过程控制系统和守，设有过程控制系统和ESD系统，由系统，由RTU实施数据实施数据监测与控制功能，并配备远监测与控制功能，并配备远程工业电视监视系统。程工业电视监视系统。井场井场装置工艺流程，见图。装置工艺流程，见图。58 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析6.脱水脱烃工艺脱水脱烃工艺井口的湿天然气，经过气液分离器处理，分离出游离水和凝析油井口的湿天然气，经过气液分离器处理，分离出游离水和凝析油后，经后，经6路孔板计量分至各脱水脱烃装置。湿天然气从上部进入原料路孔板计量分至各脱水脱烃装置。湿天然气从上部进入原料气预冷器，与自干气过滤分离器来的冷干气进行换热，被冷却至约气预冷器，与自干气过滤分离器来的冷干气进行换热，被冷却至约25以下，原料天然气再经以下，原料天然气再经J-T阀作等焓膨胀，气压由阀作等焓膨胀，气压由9.7MPa降至约降至约6.26MPa，温度降至约，温度降至约-20左右，气体中所含的水蒸汽和左右，气体中所含的水蒸汽和“重烃重烃”将部将部分凝析出来，此时为防止水合物的生成，乙二醇贫液通过雾化喷头成分凝析出来，此时为防止水合物的生成，乙二醇贫液通过雾化喷头成雾状喷射入原料气预冷器的管板处。干气进入干气过滤分离器，进一雾状喷射入原料气预冷器的管板处。干气进入干气过滤分离器，进一步分离出夹带的少量的含醇液和凝析油，再进入原料气预冷器的壳程步分离出夹带的少量的含醇液和凝析油，再进入原料气预冷器的壳程与原料天然气逆流换热，换热后的干气与原料天然气逆流换热，换热后的干气(约约28，6.20MPa)进入输气进入输气首站，增压至首站，增压至9.48MPa外输。外输。59 气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析克拉克拉2气田脱水脱气田脱水脱烃烃工工艺艺流程流程图图60 克拉克拉2气田脱水脱烃装置工艺运行中的核心控制点有气田脱水脱烃装置工艺运行中的核心控制点有:气气液的初步分离、换热器的预冷、干气聚结器的使用。液的初步分离、换热器的预冷、干气聚结器的使用。气液的初步分离，节流之前设置高压分离器气液的初步分离，节流之前设置高压分离器将游离水分将游离水分离，降低了注醇量，节省了操作费用。离，降低了注醇量，节省了操作费用。低温分离温度低温分离温度是实现干气输送应控制的核心点，通过换是实现干气输送应控制的核心点，通过换热器的预冷，充分利用了干气的冷量，有效的控制了天然气热器的预冷，充分利用了干气的冷量，有效的控制了天然气低温分离的温度。低温分离的温度。气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析61 干干气气聚聚结结器器的的使使用用：由由于于低低温温分分离离器器的的分分离离效效率率不不能能保保证证100%因因此此，从从低低温温分分离离器器出出口口出出来来的的产产品品天天然然气气将将带带有有一一定定量量的的乙乙二二醇醇和和凝凝析析油油，尽尽管管含含量量较较小小，但但对对天天然然气气的的烃烃露露点点影影响响极极大大。因因此此克克拉拉2气气田田在在低低温温分分离离器器后后紧紧接接着着设设置置了了Pall公公司司生生产产的的专专利利产产品品气气/液液聚聚结结器器，能能脱脱除除天天然然气气中中粒粒径径大大于于0.13m的的液液雾雾，现现场场实实际际运运行行情情况况表表明明，在在气气/液液聚聚结器前取样测得的水露点均比产品气水露点高结器前取样测得的水露点均比产品气水露点高2左右。左右。气田集输工艺气田集输工艺第六节第六节 工程案例分析工程案例分析