煤层气培训—采气地面工艺课件

气田地面工艺气田地面工艺气田地面工艺1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。采气流程和集输流程。天然气矿场集输及流程的概念天然气矿场集输:2采气流程采气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气的各种设备的组合(井场井场-集气站集气站)。采气流程可分为：采气流程可分为：单井常温采气流程单井常温采气流程多井常温采气流程多井常温采气流程低温采气流程。低温采气流程。采气流程采气流程3单井常温采气流程单井常温采气流程 在单个在单个采气井场采气井场安装一套包括天然气安装一套包括天然气加加热、调压、分离、计量和放空热、调压、分离、计量和放空等设备的流等设备的流程。程。油管采出来的天然气经油管采出来的天然气经针阀减压针阀减压后，进后，进入入加热炉加热炉，通过，通过加热加热后，再由后，再由节流针阀节流针阀（调压）（调压）进入分离器，在进入分离器，在分离器中除去液分离器中除去液固体杂质固体杂质后，气经后，气经计量装置计量后计量装置计量后从集气从集气支线输出，分离出的液固体从分离器下部支线输出，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）流程中装安全阀和放空阀）应用：应用：边远气井、气水同产井、低压气井。边远气井、气水同产井、低压气井。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、4单井常温采气流程图单井常温采气流程图单井常温采气流程图5多井常温采气流程多井常温采气流程 把几口单井的采气流程集中在气田适当部位把几口单井的采气流程集中在气田适当部位(集气站集气站)进行进行集中采气和管理集中采气和管理的流程称多井常温的流程称多井常温采气流程。采气流程。流程的工艺过程包括流程的工艺过程包括:加热加热节流节流分离分离脱水脱水计量计量（加热为预防节流降压后气体温度过低形成（加热为预防节流降压后气体温度过低形成水合物）水合物）优点优点：便于集中调节和管理，减少工作人：便于集中调节和管理，减少工作人员员 多井常温采气流程的应用很广，凡是气井压力相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，不需要用单井采气流程的地近，气体性质相同，不需要用单井采气流程的地方，都可以用方，都可以用多井常温采气流程多井常温采气流程。长庆靖边气田气井长庆靖边气田气井单井产量低、气井分布广泛、单井产量低、气井分布广泛、井口压力较高的特点，井口压力较高的特点，集气站采用多井高压集气、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、撬装三甘醇脱水计量、撬装三甘醇脱水等八项工艺技术。等八项工艺技术。多井常温采气流程6多井常温采气流程图多井常温采气流程图多井常温采气流程图7长庆气田典型工艺流程长庆气田典型工艺流程8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长庆气田典型工艺流程图生产分离器汇脱水撬计量加热炉总机关 计量分离器集中注9低温采气流程：低温采气流程：充分利用高压天然气的充分利用高压天然气的节流制冷节流制冷，大幅，大幅度降低天然气的温度，使天然气中的重烃度降低天然气的温度，使天然气中的重烃类类凝析凝析出来进行出来进行回收回收。工艺过程工艺过程：井口高压天然气井口高压天然气-节流（12MPa)-常温高压分离器-计量装置-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。低温采气流程：10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。低温回收凝析油采气流程的适用范围:11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,12榆林集气站低温分离工艺流程图榆林集气站低温分离工艺流程图13小压差大温降低温分离工艺流程:小压差大温降低温分离工艺流程:142 2、天然气的矿场集输管网、天然气的矿场集输管网矿场集气管网：矿场集气管网：收集和输送天然气的管网收集和输送天然气的管网矿场集气管网的组成矿场集气管网的组成:采气管线采气管线:气井到集气站的管线气井到集气站的管线,一般直一般直径较小径较小(73-114mm,(73-114mm,长庆长庆60-114mm)60-114mm)集气支线集气支线:集气站到集气站或集气站到集集气站到集气站或集气站到集气干线的管线气干线的管线,一般直径较大一般直径较大(159-325mm,(159-325mm,长庆长庆114-273mm);114-273mm);集气干线集气干线;把集气站或集气支线的气集中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输送到集配气总站或净化厂的管线,一般直一般直径很大径很大(长庆长庆219-457mm);219-457mm);2、天然气的矿场集输管网15矿场集气管网的类型矿场集气管网的类型三种：枝状、环状、放射状。三种：枝状、环状、放射状。枝状管网枝状管网:形同树枝状形同树枝状,有一条贯穿于气田的主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将分布在干线两侧气井天然气通过支线纳入干线干线,由干线输至集气总站或净化厂，适合于长条由干线输至集气总站或净化厂，适合于长条状气田状气田,长庆即该管网。长庆即该管网。环状管网环状管网:将集气支线布置成环状将集气支线布置成环状,承接沿线各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集气站的来气，在环网上适当位置引出管线到总站站.一般用于构造面积较大的气田。一般用于构造面积较大的气田。放射状管网放射状管网:按照集中程度将若干口井划分为一按照集中程度将若干口井划分为一组组,每组设置一集气站每组设置一集气站,各井来气通过采气管线纳各井来气通过采气管线纳入集气站，便于天然气的集中处理，减少操作人入集气站，便于天然气的集中处理，减少操作人员。员。实际工程中一般采用成组性管网实际工程中一般采用成组性管网.矿场集气管网的类型三种：枝状、环状、放射状。16煤层气培训采气地面工艺课件17煤层气培训采气地面工艺课件18煤层气韩城分公司煤层气韩城分公司19煤层气培训采气地面工艺课件20长庆地面集输工艺技术长庆地面集输工艺技术1 1 1 1、靖边气田、靖边气田、靖边气田、靖边气田1 1）主体技术）主体技术：高压集气、集中注醇、多井加热、：高压集气、集中注醇、多井加热、间歇计量、小站脱水、集中净化间歇计量、小站脱水、集中净化井场井场井场井场集气站集气站集气站集气站甲醇罐注醇泵注醇泵MDEATEG外输外输外输外输净化厂净化厂净化厂净化厂21MDEAMDEAMDEAMDEA脱硫脱硫脱硫脱硫TEGTEGTEGTEG脱水脱水脱水脱水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212 2 2 2）集输系统流程）集输系统流程）集输系统流程）集输系统流程1、靖边气田、靖边气田2）集输系统流程1、靖边气田22 三三 多：多：多井集气、多井注醇、多井加热多井集气、多井注醇、多井加热多井集气、多井注醇、多井加热多井集气、多井注醇、多井加热 三三 简：简：简化井口、简化布站、简化计量简化井口、简化布站、简化计量简化井口、简化布站、简化计量简化井口、简化布站、简化计量 两两 小：小：小型橇装脱水、小型发电小型橇装脱水、小型发电小型橇装脱水、小型发电小型橇装脱水、小型发电 四集中：四集中：集中净化、集中甲醇回收集中净化、集中甲醇回收集中净化、集中甲醇回收集中净化、集中甲醇回收 集中监控、集中污水处理集中监控、集中污水处理集中监控、集中污水处理集中监控、集中污水处理1、靖边气田、靖边气田3 3 3 3）集气工艺技术特点概括如下：）集气工艺技术特点概括如下：）集气工艺技术特点概括如下：）集气工艺技术特点概括如下：三 多：多井集气、多井注醇、多井加热1、靖边气田3）集气231、靖边气田、靖边气田多井集气：多井集气：气井在井口不经过加热、节流，通过采气管线直接气井在井口不经过加热、节流，通过采气管线直接高压常高压常温温输送到集气站，在集气站内进行加热节流、气液分离和计量，再经过输送到集气站，在集气站内进行加热节流、气液分离和计量，再经过脱水后进入集气干线。一座集气站一般可辖井脱水后进入集气干线。一座集气站一般可辖井8 81212口。口。加热炉加热炉井场井场井场井场集气站集气站集气站集气站去分离器去分离器高压采气管线高压采气管线多井加热：多井加热：一台加热炉加热一台加热炉加热4 4口气井。口气井。多井集气多井集气多井集气多井集气多井加热多井加热多井加热多井加热4 4 4 4）集气工艺特点）集气工艺特点）集气工艺特点）集气工艺特点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24 多井注醇多井注醇多井注醇多井注醇:就是在集气站就是在集气站就是在集气站就是在集气站设高压注醇泵通过与采气管设高压注醇泵通过与采气管设高压注醇泵通过与采气管设高压注醇泵通过与采气管线同沟敷设的注醇管线向井线同沟敷设的注醇管线向井线同沟敷设的注醇管线向井线同沟敷设的注醇管线向井口和高压采气管线注入甲醇。口和高压采气管线注入甲醇。口和高压采气管线注入甲醇。口和高压采气管线注入甲醇。1、靖边气田、靖边气田4 4 4 4）集气工艺特点）集气工艺特点）集气工艺特点）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25 简化井口简化井口:井口仅安装高压自井口仅安装高压自动安全保护装置，通过前后压动安全保护装置，通过前后压差自动关闭，无人值守。差自动关闭，无人值守。保护器保护器简化计量简化计量:单井产量在集气站单井产量在集气站内总机关切换、定时计量。内总机关切换、定时计量。1、靖边气田、靖边气田4 4 4 4）集气工艺特点）集气工艺特点）集气工艺特点）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26靖边气田二级布站示意图靖边气田二级布站示意图简化布站：简化布站：采用数学模型优化布站，确定了最优的集采用数学模型优化布站，确定了最优的集气半径在气半径在6km6km以内，实现了简化布站。以内，实现了简化布站。井口井口注醇管道注醇管道采气管道采气管道集气站集气站净化厂净化厂集气管道集气管道配气总站配气总站外输外输1、靖边气田、靖边气田4 4 4 4）集气工艺特点）集气工艺特点）集气工艺特点）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27小型橇装三甘醇脱水小型橇装三甘醇脱水:集气站采用集脱集气站采用集脱水、甘醇再生、甘醇循环一体化的三甘醇脱水、甘醇再生、甘醇循环一体化的三甘醇脱水装置橇装置。水装置橇装置。小型天然气发电：小型天然气发电：靖边气田自然环境恶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。劣，面积大，电网为集气站供电投资巨大。每座集气站配置每座集气站配置2 2台小型天然气发电机，一台小型天然气发电机，一用一备。用一备。1、靖边气田、靖边气田4 4 4 4）集气工艺）集气工艺）集气工艺）集气工艺小型橇装三甘醇脱水:集气站采用集脱水、甘醇再生、甘醇循环一体28三甘醇脱水工艺流程图三甘醇脱水工艺流程图 分离器分离器分离器分离器闪蒸罐闪蒸罐闪蒸罐闪蒸罐TEGTEG吸收塔吸收塔吸收塔吸收塔重沸器重沸器重沸器重沸器缓冲罐缓冲罐缓冲罐缓冲罐湿天然气湿天然气干气干气闪蒸气闪蒸气水汽水汽TEG冷却器冷却器TEG循环泵循环泵再生塔再生塔再生塔再生塔富液富液富液富液贫液贫液贫液贫液补充贫液补充贫液补充贫液补充贫液燃料气燃料气燃料气燃料气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29集中净化：集中净化：集中净化：集中净化：靖边气田设置靖边气田设置3 3座净化厂对原料气集中净化处理，采用座净化厂对原料气集中净化处理，采用MDEAMDEA湿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：气达到国家天然气二类指标：水露点水露点：-13-130 0C(4.5MPaC(4.5MPa）；烃露点烃露点：在交接点的压力和温度条件下，比环境温度低在交接点的压力和温度条件下，比环境温度低5 50 0C C；硫化氢硫化氢：20mg/m20mg/m3 3（标准体积（标准体积101.325kPa101.325kPa，20200 0C C）；总硫（以硫计）：总硫（以硫计）：200mg/m200mg/m3 3（标准体积（标准体积101.325kPa101.325kPa，20200 0C C）；二氧化碳：二氧化碳：3%3%（v/vv/v）；1、靖边气田、靖边气田5 5 5 5）净化工艺）净化工艺）净化工艺）净化工艺集中净化：靖边气田设置3座净化厂对原料气集中净化处理，采用M30原料气原料气湿净化天湿净化天然气然气重沸器重沸器蒸汽蒸汽 汽体塔汽体塔吸收塔凝结水凝结水酸气酸气 闪蒸罐闪蒸罐循环泵循环泵贫液过滤器贫液过滤器冷却器冷却器冷却器冷却器回流泵回流泵贫富液换热器贫富液换热器 气气气气换换热热器器闪蒸气闪蒸气富液过滤器富液过滤器回流罐回流罐MDEA脱硫脱碳工艺流程改进脱硫脱碳工艺流程改进增加空冷增加空冷增加产品、原料增加产品、原料气换热器气换热器增加贫液过滤增加贫液过滤原料气湿净化天然气重沸器蒸汽 汽体塔吸收塔凝结水酸气 31集气站拉集气站拉运污水运污水去水处理去水处理甲醇污甲醇污水储罐水储罐进料泵进料泵过滤器过滤器冷凝器冷凝器回流罐回流罐净化污净化污水储罐水储罐预加热预加热换热器换热器加热换热器加热换热器塔底出水泵塔底出水泵釜式换热器釜式换热器加热蒸加热蒸汽汽冷凝水冷凝水换热器换热器回流泵回流泵甲醇甲醇集中集中回收工艺：回收工艺：在净化厂内配套建设甲醇集中回收装置。回收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后污水中甲醇含量小于0.02%(Wt%)0.02%(Wt%)，该工艺填补了国内气开发污水处理，该工艺填补了国内气开发污水处理方面的多项空白方面的多项空白6 6 6 6）甲醇回收工艺）甲醇回收工艺）甲醇回收工艺）甲醇回收工艺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32 适适应应榆榆林林气气田田产产能能建建设设滚滚动动开开发发的的特特点点，在在靖靖边边模模式式的的基基础础上上，提提出出了了“进进一一步步减减少少集集气气站站数数量量、缓缓建建地地面面系系统统”的的建建设设思思路路，形形成成了了以以“节节流流制制冷冷、低低温温分分离离、高高效效聚聚结结、小小站站脱脱烃烃”为为特特点点的的榆榆林林气气田田地地面面滚滚动动建建设设模模式式，同同时时在在全全面面适适应应低低温温分分离离工工艺艺的的基基础础上上，优选了五种小型高效设备优选了五种小型高效设备。气液聚结器气液聚结器板翅式换热器板翅式换热器八井式水套加热炉八井式水套加热炉甲醇雾化器甲醇雾化器双头柱塞泵双头柱塞泵榆林榆林模式模式 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33LISALISAPIPIFTQFTQSDXCFTFTFT气田气田采出水采出水工业含油污水工业含油污水回注地下回注地下回收水泵回收水泵回收水罐回收水罐反冲洗泵反冲洗泵反冲洗水罐反冲洗水罐回注泵回注泵净化水罐净化水罐反冲洗排水反冲洗排水压力沉降罐压力沉降罐混凝剂混凝剂PIXC工业污水工业污水集中集中处理技术：处理技术：在净化厂建设工业污水集中处理厂，回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。水零排放。7 7 7 7）污水处理工艺）污水处理工艺）污水处理工艺）污水处理工艺LISALISAPIPIFTQFTQSDXCFTFTFT气田34 在靖边模式的基础上，提出了在靖边模式的基础上，提出了在靖边模式的基础上，提出了在靖边模式的基础上，提出了“进一步减少集气站数量、缓进一步减少集气站数量、缓进一步减少集气站数量、缓进一步减少集气站数量、缓建地面系统建地面系统建地面系统建地面系统”的建设思路，形成了以的建设思路，形成了以的建设思路，形成了以的建设思路，形成了以“节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、前期小站脱水脱烃、后期集中净化前期小站脱水脱烃、后期集中净化前期小站脱水脱烃、后期集中净化前期小站脱水脱烃、后期集中净化”为特点的榆林气田地面建为特点的榆林气田地面建为特点的榆林气田地面建为特点的榆林气田地面建设模式。设模式。设模式。设模式。形成了独具榆林气田特色的形成了独具榆林气田特色的形成了独具榆林气田特色的形成了独具榆林气田特色的“节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、节流制冷、低温分离、高效聚结、精细控制高效聚结、精细控制高效聚结、精细控制高效聚结、精细控制”主体低温集气工艺技术。主体低温集气工艺技术。主体低温集气工艺技术。主体低温集气工艺技术。2、榆林气田、榆林气田 在靖边模式的基础上，提出了“进一步减少集气站数量、缓建351)1)1)1)低温集气工艺流程示意图低温集气工艺流程示意图低温集气工艺流程示意图低温集气工艺流程示意图节流制冷节流制冷节流制冷节流制冷井口井口井口井口甲醇罐井口来气井口来气井口来气井口来气加热加热加热加热换冷换冷换冷换冷预过滤预过滤预过滤预过滤精细分离精细分离精细分离精细分离计量计量计量计量低温分离低温分离低温分离低温分离商品天然气外输商品天然气外输商品天然气外输商品天然气外输聚结器聚结器聚结器聚结器预过滤器预过滤器预过滤器预过滤器中期中期中期中期早期早期早期早期后期后期后期后期36采气井口采气井口采气井口采气井口集气站集气站集气站集气站注醇泵注醇泵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36增压增压增压增压2 2 2 2）、集气站工艺流程）、集气站工艺流程）、集气站工艺流程）、集气站工艺流程分离分离分离分离总机关（混合、切换）总机关（混合、切换）总机关（混合、切换）总机关（混合、切换）计量计量计量计量外输外输外输外输采气干管采气干管采气干管采气干管集气站工艺流程示意图集气站工艺流程示意图集气站工艺流程示意图集气站工艺流程示意图增压2）、集气站工艺流程分离总机关（混合、切换）计量外输采气37u 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；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；u 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；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干线来气干线来气干线来气清管接收清管接收清管接收清管接收液塞分离液塞分离液塞分离液塞分离增压增压增压增压压力压力压力压力2.5MPa2.5MPa2.5MPa2.5MPa外输计量外输计量外输计量外输计量计量计量计量计量脱油脱水脱油脱水脱油脱水脱油脱水处理厂总工艺流程示意图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低温分离脱油脱水工艺流程示意图 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；384 4 4 4）、地面工艺主体工艺特点）、地面工艺主体工艺特点）、地面工艺主体工艺特点）、地面工艺主体工艺特点井下节流井下节流地面简化地面简化井间串接井间串接二级增压二级增压数字化管理数字化管理(1)(2)(3)(4)(5)3 3 3 3、苏里格气田、苏里格气田、苏里格气田、苏里格气田4）、地面工艺主体工艺特点井下节流(1)(2)(3)(4)(39 在靖边、榆林模式基础上集成创新形成了以在靖边、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、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”为主体的苏为主体的苏里格气田里格气田“中低压集气模式中低压集气模式”。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。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。苏里格苏里格模式模式 在靖边、榆林模式基础上集成创新形成了以“井下节流、井40(1).(1).井下节流井下节流uu井下节流技术井下节流技术井下节流技术井下节流技术有效防止了井筒有效防止了井筒和地面采气管线水合物的生成，和地面采气管线水合物的生成，是地面简化技术的基础。是地面简化技术的基础。CQXCQX型井下节流器示意图型井下节流器示意图3、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411 1、节流基础理论、节流基础理论 （一）井下节流工艺原理（一）井下节流工艺原理一、技术原理一、技术原理微分节流温度微分节流温度效应效应焦耳汤姆生效应焦耳汤姆生效应焦汤系数焦汤系数天然气节流温降（升）温曲线天然气节流温降（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。1、节流基础理论（一）井下节流工艺原理一、技术原理微分节流422 2、气体通过节流嘴的流动特性、气体通过节流嘴的流动特性 （一）井下节流工艺原理（一）井下节流工艺原理一、技术原理一、技术原理气体流经节流装置示意图气体流经节流装置示意图亚音速流动，称之为亚临界状态亚音速流动，称之为亚临界状态 音速流动，称为临界状态音速流动，称为临界状态 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432 2、气体通过节流嘴的流动特性、气体通过节流嘴的流动特性 （一）井下节流工艺原理（一）井下节流工艺原理一、技术原理一、技术原理 亚临界状态静压与速度分布云图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。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442 2、气体通过节流嘴的流动特性、气体通过节流嘴的流动特性 （一）井下节流工艺原理（一）井下节流工艺原理一、技术原理一、技术原理 临界状态静压、速度分布云图临界状态静压、速度分布云图 当背压降低到临界值时，出口气流速度达到当地音速，此时流量达到最大值。当背压降低到临界值时，出口气流速度达到当地音速，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。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。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451 1、卡瓦式井下节流器、卡瓦式井下节流器 （二）井下节流工具（二）井下节流工具一、技术原理一、技术原理 结构：结构：主要由打捞头、卡瓦、主体、主要由打捞头、卡瓦、主体、密封胶筒及节流嘴等组成。密封胶筒及节流嘴等组成。工作原理工作原理：由：由卡瓦定位卡瓦定位，密封胶筒密密封胶筒密封封,节流嘴定产节流嘴定产。适用范围：适用范围：适用于适用于73mm73mm油管（内径油管（内径62mm62mm）和）和60.3mm60.3mm油管（内径油管（内径50.7mm50.7mm）的自喷生产气井。）的自喷生产气井。主要技术参数：主要技术参数：工作压差工作压差25MPa25MPa、工、工作温度作温度100100。卡瓦式节流器结构示意图卡瓦式节流器结构示意图卡瓦定卡瓦定位、胶位、胶筒密封筒密封1、卡瓦式井下节流器（二）井下节流工具一、技术原理 461 1、卡瓦式井下节流器、卡瓦式井下节流器 （二）井下节流工具（二）井下节流工具一、技术原理一、技术原理 投放工具投放工具中心管下移中心管下移弹簧压缩储能弹簧压缩储能胶筒自由状态胶筒自由状态芯轴芯轴装配过程装配过程芯轴上行芯轴上行卡瓦卡定卡瓦卡定上提投放工具上提投放工具销钉剪断销钉剪断弹簧释放弹簧释放外筒上行外筒上行胶筒撑开胶筒撑开工作过程工作过程1、卡瓦式井下节流器（二）井下节流工具一、技术原理 472 2、预置工作筒式井下节流器、预置工作筒式井下节流器 （二）井下节流工具（二）井下节流工具一、技术原理一、技术原理 u结构：结构：预置工作筒式井下预置工作筒式井下节流器由节流器由工作筒工作筒和和芯子芯子两大两大部分组成。部分组成。u工作原理：工作原理：依靠依靠锁块锁块卡入卡入工作筒实现工作筒实现定位定位，芯子与工，芯子与工作筒作筒微间隙复合密封微间隙复合密封。预置工作筒式井下节流器预置工作筒式井下节流器锁块定位、密锁块定位、密封圈密封封圈密封2、预置工作筒式井下节流器（二）井下节流工具一、技术原理 48井下节流气井及井口流程井下节流气井及井口流程 井下节流气井及井口流程 49井下节流气井井筒井下节流气井井筒井下节流气井井筒50(2).(2).地面简化地面简化u 通过井下节流技术，将井口压力控制在通过井下节流技术，将井口压力控制在1.3MPa1.3MPa左右，可左右，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。生成温度。u 水合物防治工艺得到了全面简化，取消了水合物抑制剂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。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(2).地面简化 通过井下节流技术，将井口压力控制在1.3M51苏里格气田井场高低压截断阀带液计量天然气进站带液计量天然气进站采气树苏里格气田井场高低压截断阀带液计量天然气进站带液计量天然气进52煤层气培训采气地面工艺课件53(3).(3).井间串接井间串接u 苏里格气田采用树枝状井间串接工艺；苏里格气田采用树枝状井间串接工艺；u 与放射状管网相比，平均单井管线长度减少与放射状管网相比，平均单井管线长度减少36%36%；u 采气干管串接井数可达采气干管串接井数可达8 81212口，集气站辖井数大幅上升。口，集气站辖井数大幅上升。3、苏里格气田(3).井间串接 苏里格气田采用树枝状井间串接工艺；3、苏里54煤层气培训采气地面工艺课件55煤层气韩城分公司煤层气韩城分公司56(4).4).二级增压二级增压u 采用集气站、处理厂的二次增采用集气站、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；长气井生产寿命，提高采收率；u 集气站从集气站从1.0Mpa1.0Mpa增压到增压到3.5Mpa3.5Mpa；u 处理厂处理厂2.5Mpa2.5Mpa增压到增压到5.2Mpa5.2Mpa。3、苏里格气田(4).二级增压 采用集气站、处理厂的二次增压工艺，合理分57(5).(5).数字化管理数字化管理 气井数字化管理技术，实现了数据采集、无线传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。苏里格气田从全面数字化自动管理。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58煤层气培训采气地面工艺课件594460三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术（一）井口安全保护及开关井（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造成损害引起危险。进入流程将对地面管线和设备造成损害引起危险。远控截断阀远控截断阀和和远控电磁阀远控电磁阀的研发成功，保证井口高低压截断保护和远的研发成功，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集气站单井的单井的远程调控。远程调控。三、井口安全保护及开关井技术（一）井口安全保护及开关井 611 1、远控截断阀、远控截断阀机械紧急截断机械紧急截断实现超、欠压保护实现超、欠压保护（一）井口安全保护及开关井（一）井口安全保护及开关井三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术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62远控截断阀外形远控截断阀外形远控截断阀外形63u依靠氮气源动力依靠氮气源动力u提升气缸推动开阀提升气缸推动开阀u关阀气缸关阀气缸推杆推杆下行关阀下行关阀优点：机械紧急截断优点：机械紧急截断1 1、远控截断阀远控截断阀控制杆释放齿条锁销控制杆释放齿条锁销弹簧推动阀瓣下行弹簧推动阀瓣下行阀门关闭阀门关闭传感器传感器推杆推杆向下（上）运动向下（上）运动平衡杆拨动平衡块旋转平衡杆拨动平衡块旋转远程开关远程开关工作原理工作原理三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术依靠氮气源动力优点：机械紧急截断1、远控截断阀控制杆释放齿条642 2、远控电磁阀、远控电磁阀通过井口通过井口RTURTU控制实现超、欠压保护及远程开关井。控制实现超、欠压保护及远程开关井。弱电弱电(12V(12V直流直流)自力式气动（无需外接气源）自力式气动（无需外接气源）（一）井口安全保护及开关井（一）井口安全保护及开关井三、井口安全保护及开关井技术三、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652 2、远控电磁阀远控电磁阀开阀原理开阀原理打开卸压孔打开卸压孔阀芯通过卸压孔放气阀芯通过卸压孔放气平衡压力孔进气（少量）平衡压力孔进气（少量）阀芯内压力降低阀芯内压力降低电磁阀打开电磁阀打开进气通道高压推动阀芯上移进气通道高压推动阀芯上移电磁头电磁头A供电供电(5s)副阀芯上行副阀芯上行弹簧弹簧2推动锁芯锁进推动锁芯锁进耗电耗电0.0332W0.0332W弱电强动作弱电强动作(12V直流直流)自力式气动（无需外接气源）自力式气动（无需外接气源）电磁阀示意图电磁阀示意图（关闭状态）（关闭状态）三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术2、远控电磁阀开阀原理打开卸压孔阀芯通过卸压孔放气平衡压力孔662 2、远控电磁阀远控电磁阀关阀原理关阀原理关闭卸压孔关闭卸压孔平衡压力孔进气平衡压力孔进气阀芯内压力升高阀芯内压力升高压力弹簧释放压力弹簧释放阀芯下移切断气流阀芯下移切断气流电磁阀关闭严密电磁阀关闭严密阀芯内压力继续升高阀芯内压力继续升高电磁头电磁头B供电供电(5s)锁芯吸回锁芯吸回弹簧弹簧1推动副阀芯下行推动副阀芯下行电磁阀示意图电磁阀示意图（打开状态）（打开状态）三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术2、远控电磁阀关阀原理关闭卸压孔平衡压力孔进气阀芯内压力升高67高压生产阶段井下节流配产井下节流配产降压生产降压生产关井：关井：自动保护截断；自动保护截断；远程控制截断、计划远程控制截断、计划开井：人工控制针阀开井：人工控制针阀 缓慢开井缓慢开井三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术高压生产阶段井下节流配产关井：自动保护截断；开井：人工控制68低压生产阶段（连续、间歇）开、关井：远程控制开、关井：远程控制两种配产控制方式两种配产控制方式井下节流井下节流针阀针阀三、井口安全保护及开关井技术三、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：远程控制两种配产控制方式69 连续生产阶段：连续生产阶段：采用井口保护，充分利用井下节流技术，延长气井采用井口保护，充分利用井下节流技术，延长气井连续生产期，便利气井生产管理，尽可能减少开、关井；连续生产期，便利气井生产管理，尽可能减少开、关井；间歇生产阶段：间歇生产阶段：采用采用“远程开关井控制系统远程开关井控制系统”实现远控开、关井，实现远控开、关井，系统前采取控制生产，确定合理生产制度，维持间歇生产，提高最终采系统前采取控制生产，确定合理生产制度，维持间歇生产，提高最终采收率，设计依据是上次关井参数应为确保第二次气井正常开启。收率，设计依据是上次关井参数应为确保第二次气井正常开启。三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术 连续生产阶段：采用井口保护，充分利用井下节流技术，延70间歇生产阶段开井压力空间小？间歇生产阶段开井压力空间小？1、开井压力低于保护压力4MPa产量产量/注醇量统计表注醇量统计表水合物？夏季开水合物？夏季开井号井号冬季冬季夏季夏季产量产量 10 104 4m m3 3注醇量注醇量 L L产量产量 10 104 4m m3 3注醇量注醇量 L L苏苏35-1535-156.566.5642842822.9122.9110551055苏苏35-1735-1715.1915.1939339353.8753.87595595苏苏36-1336-130.940.9470370362.1162.1112831283苏苏36-1836-185.715.71252520.820.8423423苏苏38-16-138-16-141.541.575075038.4338.43200200苏苏38-16-238-16-261.5761.572018201881.9681.960 0苏苏38-16-338-16-3107.1107.120020084.7584.753 3苏苏38-16-438-16-42.182.180 022.6222.620 0苏苏38-16-538-16-52082085050178.62178.620 0苏苏38-16-638-16-614.2514.251300130057.3457.34203203苏苏39-14-439-14-48.418.4191391337.2737.275353平均平均42.8642.86616.36616.3660.0660.06346.82 346.82 三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术间歇生产阶段开井压力空间小？1、开井压力低于保护压力4MPa712、树枝状串接井关井压力不宜太低示意图不同入口压力瞬时流量图不同入口压力瞬时流量图三、井口安全保护及开关井技术三、井口安全保护及开关井技术2、树枝状串接井关井压力不宜太低示意图不同入口压力瞬时流量图72煤层气培训采气地面工艺课件73