天然气开采地面集输.

1、1 主要内容介绍主要内容介绍 第一章第一章 概论概论 第一节第一节 天然气矿场集输及处理及其在气田开发中的作用天然气矿场集输及处理及其在气田开发中的作用 第二节第二节 矿场集输及处理工程建设的特点和一般要求矿场集输及处理工程建设的特点和一般要求 第三节第三节 矿场集输及处理技术的现状和发展趋势矿场集输及处理技术的现状和发展趋势 第二章第二章 矿场集输管网矿场集输管网 第一节第一节 管网的构成、设置原则和优化管网的构成、设置原则和优化 第三章第三章 矿场集输站矿场集输站 第一节第一节 种类、作用和一般要求种类、作用和一般要求 第二节第二节 集气站和井站集气站和井站 第三节第三节 矿场脱水站矿场脱

2、水站 第四节第四节 清管站清管站 第五节第五节 阀阀 室室 第四章第四章 H2S、CO2腐蚀与防护腐蚀与防护 2 3 第一节第一节 天然气矿场集输及处理及其在气田开发中天然气矿场集输及处理及其在气田开发中 的作用的作用 一、矿场集输及处理生产的目的、主要工作内容和集输及一、矿场集输及处理生产的目的、主要工作内容和集输及 处理用生产设施。处理用生产设施。 1、目的和主要工作为内容。、目的和主要工作为内容。 1）目的）目的 在符合安全、经济、环境保护要求和能够充分利在符合安全、经济、环境保护要求和能够充分利 用随天然气采出地面的各种有用资源的情况下，按照用随天然气采出地面的各种有用资源的情况下，按

3、照 合理的天然气总体流向，把气田或一定产气区域内各合理的天然气总体流向，把气田或一定产气区域内各 气井产出的天然气汇集到集中设置的天然气净化厂，气井产出的天然气汇集到集中设置的天然气净化厂， 并通过最终的净化处理将矿场形态的天然气转化为满并通过最终的净化处理将矿场形态的天然气转化为满 足用户使用和管道输送要求的商品天然气。足用户使用和管道输送要求的商品天然气。 2）矿场集输及处理生产的主要工作内容）矿场集输及处理生产的主要工作内容 （1）采集和输送）采集和输送 （2）矿场预处理）矿场预处理 （3）天然气净化）天然气净化 2、主要的矿场集输及处理生产设施、主要的矿场集输及处理生产设施 1）集输管

4、网）集输管网 2）集输场站）集输场站 3）天然气净化厂）天然气净化厂 4）自动控制和数据采集系统）自动控制和数据采集系统 4 5 二、矿场集输及处理工程建设在气田开发工作中的作用二、矿场集输及处理工程建设在气田开发工作中的作用 1、形成要求的天然气地面配套生产能力、形成要求的天然气地面配套生产能力 2、体现和提高气田开发工作的总体经济效益、体现和提高气田开发工作的总体经济效益 1）直接体现气田开发工作的经济效益。）直接体现气田开发工作的经济效益。 2）集输及处理生产费用是影响天然气生产成本和天然气在）集输及处理生产费用是影响天然气生产成本和天然气在 能源市场竞争能力的主要因素。能源市场竞争能力

5、的主要因素。 第二节第二节 矿场集输及处理工程建设的特点和矿场集输及处理工程建设的特点和 一般要求一般要求 一、特点一、特点 1、生产工作条件比较苛刻、生产工作条件比较苛刻 1）工作介质中含有腐蚀性物质和有毒物质）工作介质中含有腐蚀性物质和有毒物质 2）集输及处理过程中的天然气通常处于被水饱和的湿状态，）集输及处理过程中的天然气通常处于被水饱和的湿状态， 为腐蚀作用的发生提供了条件。为腐蚀作用的发生提供了条件。 3）天然气易燃易爆）天然气易燃易爆 4）工作压力高）工作压力高 气井的井口压力比油井的井口压力高得多，一般气井的井口压力比油井的井口压力高得多，一般 为数十兆帕、国内个别气井的井口压力

6、甚至高达为数十兆帕、国内个别气井的井口压力甚至高达 100Mpa以上。以上。 2、生产的分散性强、工程建设和生产运行管理涉及的地、生产的分散性强、工程建设和生产运行管理涉及的地 域范围大，而且不同生产设施之间在工作状态、工域范围大，而且不同生产设施之间在工作状态、工 作参数上相互紧密相关。作参数上相互紧密相关。 1）集输管网覆盖整个产气区域，各种集输站场在管网的）集输管网覆盖整个产气区域，各种集输站场在管网的 有关节点上分散设置有关节点上分散设置 2）不同生产过程之间紧密相关和相互影响，要求生产过）不同生产过程之间紧密相关和相互影响，要求生产过 程中各部分间协调和一致。程中各部分间协调和一致。

7、 6 3、事故的危害作用大，影响范围广、事故的危害作用大，影响范围广 1）危害作用大）危害作用大 2）事故危害作用的影响范围广。）事故危害作用的影响范围广。 二、矿场集输及处理工程建设的一般要求二、矿场集输及处理工程建设的一般要求 1、天然气的资源和销售市场可靠。、天然气的资源和销售市场可靠。 1）一定的天然气资源量是进行相应规模的矿场集输及处理）一定的天然气资源量是进行相应规模的矿场集输及处理 工程建设的物质基础。工程建设的物质基础。 2）在一定的区域范围内存在可靠的天然气销售市场。）在一定的区域范围内存在可靠的天然气销售市场。 2、矿场集输及处理工程建设与气田的实际情况相适应。、矿场集输及

8、处理工程建设与气田的实际情况相适应。 1）与气田的气质条件相适应。）与气田的气质条件相适应。 （1）气质条件对矿场集输及处理工程建设的影响。）气质条件对矿场集输及处理工程建设的影响。 7 （2）采用与气质条件相适应的腐蚀防护技术。）采用与气质条件相适应的腐蚀防护技术。 注入缓蚀剂注入缓蚀剂减缓腐蚀性物质对金属材料的电化学腐蚀减缓腐蚀性物质对金属材料的电化学腐蚀 速度；用速度；用耐腐蚀的涂层耐腐蚀的涂层把腐蚀性物质与金属材料隔离开来；把腐蚀性物质与金属材料隔离开来； 对酸性气体含量特别高的天然气进行矿场对酸性气体含量特别高的天然气进行矿场干燥处理干燥处理使腐蚀使腐蚀 性物质在干状态下失去腐蚀作用

9、，都是可行的腐蚀控制方性物质在干状态下失去腐蚀作用，都是可行的腐蚀控制方 法，以其中的第一和第三种最为常用。当腐蚀环境有法，以其中的第一和第三种最为常用。当腐蚀环境有H2S 存在且其分压值达到一定限度以上时，在使用缓蚀剂的同存在且其分压值达到一定限度以上时，在使用缓蚀剂的同 时还必须采用抗硫的材质来制作管道和设备，因为缓蚀剂时还必须采用抗硫的材质来制作管道和设备，因为缓蚀剂 只能减缓只能减缓H2S的电化学腐蚀作用，并不能阻止的电化学腐蚀作用，并不能阻止SSC（硫化物（硫化物 应力开裂）应力开裂）和和HIC（氢诱发裂纹）（氢诱发裂纹）的发生。的发生。 8 （3）根据气质条件确定适宜的集输及处理工

10、艺技术和安排生）根据气质条件确定适宜的集输及处理工艺技术和安排生 产流程。产流程。 2）使集输管网布局与气田自身的产气特点和气田所在地的自）使集输管网布局与气田自身的产气特点和气田所在地的自 然环境条件相适应。然环境条件相适应。 （1）集输管网的结构和集输场站的布局与气井的单井产量、井）集输管网的结构和集输场站的布局与气井的单井产量、井 数、井间距和气井的地面分布状况相一致。数、井间距和气井的地面分布状况相一致。 （2）与气田气所在地的自然和地理条件以及当地的社会经济）与气田气所在地的自然和地理条件以及当地的社会经济 发展水平相一致。发展水平相一致。 3、统一规划，分期实施。、统一规划，分期实

11、施。 1）统一规划有利于不同生产设施在使用功能和生产能力上的完）统一规划有利于不同生产设施在使用功能和生产能力上的完 善和合理配套。善和合理配套。 2）根据用户在不同时期时对用气量的不同需要，分阶段形成）根据用户在不同时期时对用气量的不同需要，分阶段形成 的不同的天然气生产能力，缩短对工程建设资金的占用期。的不同的天然气生产能力，缩短对工程建设资金的占用期。 9 4、有关安全生产、职业卫生和环境保护的要求符合国家、有关安全生产、职业卫生和环境保护的要求符合国家 的有关规定。的有关规定。 1）这些要求的强制行性。）这些要求的强制行性。 2）对环境保护工作的主要要求。）对环境保护工作的主要要求。

12、3）对安全生产的要求）对安全生产的要求 4）职业卫生要求）职业卫生要求 5、提高集输及处理工程建设的经济效益。、提高集输及处理工程建设的经济效益。 1）降低工程建设投资额，缩短对建设资金的占用期。）降低工程建设投资额，缩短对建设资金的占用期。 2）降低集输及处理生产过程中的操作费用。）降低集输及处理生产过程中的操作费用。 （1）优化工程设计，为降低操作费用创造条件。）优化工程设计，为降低操作费用创造条件。 （2）不断改进和完善生产管理机制，通过提高生产的运）不断改进和完善生产管理机制，通过提高生产的运 行管理水平来降低物料、能量消耗和人工费用。行管理水平来降低物料、能量消耗和人工费用。 10

13、3）防止生产事故发生和延长生产设施的使用寿命。）防止生产事故发生和延长生产设施的使用寿命。 （1）避免因生产事故造成各种经济损失。）避免因生产事故造成各种经济损失。 （2）使生产设施达到或超过合理的预期使用寿命，避免）使生产设施达到或超过合理的预期使用寿命，避免 因提前更换生产设施增大生产费用。因提前更换生产设施增大生产费用。 4）充分利用随天然气采出地面的各种有用资源，增大气）充分利用随天然气采出地面的各种有用资源，增大气 田开发的经济效益。田开发的经济效益。 5）使集输及处理生产设施长周期满负荷工作和减少生产）使集输及处理生产设施长周期满负荷工作和减少生产 过程中的天然气损耗，提高天然气的

14、年集输及处理量过程中的天然气损耗，提高天然气的年集输及处理量 和天然气的商品率。和天然气的商品率。 11 第三节第三节 矿场集输及处理技术的现状和发展趋势矿场集输及处理技术的现状和发展趋势 一、技术现状一、技术现状 1、国内已形成了一整套符合我国气田开发实际情况，能、国内已形成了一整套符合我国气田开发实际情况，能 满足集输及处理生产需要的天然气矿场集输及处理生满足集输及处理生产需要的天然气矿场集输及处理生 产工艺技术。产工艺技术。 1）现有的腐蚀防护技术已能基本适应酸性气田开发中腐）现有的腐蚀防护技术已能基本适应酸性气田开发中腐 蚀防护工作的需要蚀防护工作的需要 酸性气体环境中的电化学腐蚀防护

15、技术。酸性气体环境中的电化学腐蚀防护技术。 在湿状态下集输及处理含有酸性气体的天然气时，在湿状态下集输及处理含有酸性气体的天然气时， H2S、 CO2、元素硫和随天然产出地面的气田水中的、元素硫和随天然产出地面的气田水中的Cl- 是是电化学腐蚀防护电化学腐蚀防护中需要考虑的主要因素。中需要考虑的主要因素。 12 注入缓蚀剂注入缓蚀剂和和涂刷防护涂层涂刷防护涂层是目前用来减缓金属材是目前用来减缓金属材 料受电化学腐蚀速度的两种主要作法，前者广泛应用于料受电化学腐蚀速度的两种主要作法，前者广泛应用于 管道、设备，后者多只用于含盐量高的气田水输送管道管道、设备，后者多只用于含盐量高的气田水输送管道

16、和储罐的内表面。和储罐的内表面。 防止金属材料在湿防止金属材料在湿H2S环境中开裂导致管道、设备低应环境中开裂导致管道、设备低应 力脆性断裂的技术。力脆性断裂的技术。 事前评定金属材料的抗硫能力、选择合适的材料来事前评定金属材料的抗硫能力、选择合适的材料来 制作湿制作湿H2S环境下工作的管道和设备，这是防止环境下工作的管道和设备，这是防止H2S作用作用 引起管道、设备在允许的工作压力下发生爆破的根本措引起管道、设备在允许的工作压力下发生爆破的根本措 施。施。 13 通过通过干燥干燥使天然气中的腐蚀性物质失去发生电化学腐使天然气中的腐蚀性物质失去发生电化学腐 蚀的条件，不再对金属材料产生电化学腐

17、蚀作用。蚀的条件，不再对金属材料产生电化学腐蚀作用。 这是天然气矿场集输中最为彻底的腐蚀控制方式，这是天然气矿场集输中最为彻底的腐蚀控制方式， 但需要为干燥花费比较多的工程建设投资和日常操作费但需要为干燥花费比较多的工程建设投资和日常操作费 用。用。 国内在矿场集输酸性气体含量很高的天然气时常采国内在矿场集输酸性气体含量很高的天然气时常采 用干燥方法来防止腐蚀。除腐蚀防护效果最可靠外，免用干燥方法来防止腐蚀。除腐蚀防护效果最可靠外，免 去了输送过程中为防止水合物生成所需花费的费用；使去了输送过程中为防止水合物生成所需花费的费用；使 管道低点积液的问题自然得到解决；管道低点积液的问题自然得到解决

18、；降低或取消管道的降低或取消管道的 腐蚀裕量，并提高管道的输送效率和使用寿命。腐蚀裕量，并提高管道的输送效率和使用寿命。当集输当集输 管道所在地区的地形起伏特别大、气温比较低时，采用管道所在地区的地形起伏特别大、气温比较低时，采用 干燥方法防止高酸性气体的腐蚀常常是适宜的。干燥方法防止高酸性气体的腐蚀常常是适宜的。 14 埋地集输管道外表面土壤腐蚀防护技术。埋地集输管道外表面土壤腐蚀防护技术。 在埋地管道外表面包复使土壤与管道金属隔离开在埋地管道外表面包复使土壤与管道金属隔离开 来的保护层、再用阴极保护或牺牲阳极的方法对金属来的保护层、再用阴极保护或牺牲阳极的方法对金属 材料进行电法保护，这是

19、当前对埋地集输管道进行土材料进行电法保护，这是当前对埋地集输管道进行土 壤腐蚀防护的通行作法。壤腐蚀防护的通行作法。 目前普遍采用两层或三层的挤压聚乙烯或熔结环目前普遍采用两层或三层的挤压聚乙烯或熔结环 氧涂层作为防腐绝缘材料，有时也采用聚乙烯胶粘带。氧涂层作为防腐绝缘材料，有时也采用聚乙烯胶粘带。 15 2）天然气的采集、输送和矿场预处理技术能够满足生产）天然气的采集、输送和矿场预处理技术能够满足生产 的需要。的需要。 集气过程可以在高压或中低压条件下进行；集气过程可以在高压或中低压条件下进行； 集气过程中的天然气气液分离可以在常温或低温下集气过程中的天然气气液分离可以在常温或低温下 实现；

20、实现； 现有的现有的加热、注入水合物抑制剂和对天然气作干燥加热、注入水合物抑制剂和对天然气作干燥 处理的技术可以用来防止天然气水合物的生成、保证处理的技术可以用来防止天然气水合物的生成、保证 集输过程的连续进行。集输过程的连续进行。 净化厂的原料气输送方式目前有净化厂的原料气输送方式目前有湿气输送和干气湿气输送和干气 输送两种输送两种，使天然气进入和在输送中保持干燥的技术；，使天然气进入和在输送中保持干燥的技术； 在在湿气输送中定期清除管内积液湿气输送中定期清除管内积液和腐蚀产物的清和腐蚀产物的清 管技术，均处在能成熟应用的阶段。管技术，均处在能成熟应用的阶段。 16 3）现有的天然气净化技术

21、能够满足国家标准对商品天）现有的天然气净化技术能够满足国家标准对商品天 然气的气质要求然气的气质要求 （1）已有的酸性气体脱除技术可使天然气中酸性气体）已有的酸性气体脱除技术可使天然气中酸性气体 的残余含量降低到符合要求的程度。的残余含量降低到符合要求的程度。 用胺类物质的水溶液在吸收天然气中的酸性气体用胺类物质的水溶液在吸收天然气中的酸性气体； 现有的天然气干燥技术可以使商品天然气对水露点现有的天然气干燥技术可以使商品天然气对水露点 的要求得到满足。的要求得到满足。 露点降的要求不太高时一般都用露点降的要求不太高时一般都用液体脱水剂液体脱水剂（通常是（通常是 三甘醇）吸收天然气中的水分。三甘

22、醇）吸收天然气中的水分。 当天然气需要在低气温地区作长距离输送、对露点降当天然气需要在低气温地区作长距离输送、对露点降 有更高要求时才使用脱水深度更深的有更高要求时才使用脱水深度更深的分子筛脱水分子筛脱水方法。方法。 17 4）矿场集输及处理生产过程的自动控制技术已达到比）矿场集输及处理生产过程的自动控制技术已达到比 较高的水平。较高的水平。 运用现代计算机应用技术和信息传输技术建立和运用现代计算机应用技术和信息传输技术建立和 发展起来的数据采集、传输、储存和处理技术，近年发展起来的数据采集、传输、储存和处理技术，近年 来在集输及处理生产的自动控制中得到广泛应用。来在集输及处理生产的自动控制中

23、得到广泛应用。 由主控计算机、远程控制终端（由主控计算机、远程控制终端（RTU）、数据传）、数据传 输设施、各种控制机构以及相应的软件所构成的监视输设施、各种控制机构以及相应的软件所构成的监视 控制和数据采集（控制和数据采集（SCADA）系统在使用上具有管辖地）系统在使用上具有管辖地 域范围大；全面采集、交换、储存和处理各类生产数域范围大；全面采集、交换、储存和处理各类生产数 据的功能强；能够对分散度很高的多个生产过程进行据的功能强；能够对分散度很高的多个生产过程进行 统一的全面监视和实时控制的优点。统一的全面监视和实时控制的优点。RTU可以在任意可以在任意 的、包括环境条件恶劣的地区以无人值

24、守的方式设置、的、包括环境条件恶劣的地区以无人值守的方式设置、 自动完成数据采集、就地控制、向控制中心传递信息、自动完成数据采集、就地控制、向控制中心传递信息、 接受和执行来自控制中心的各种控制指令。接受和执行来自控制中心的各种控制指令。 18 这种控制方式特别适用于控制回路数不多、生产设施这种控制方式特别适用于控制回路数不多、生产设施 高度分散而各部分间又紧密相关的工业生产过程，它高度分散而各部分间又紧密相关的工业生产过程，它 把自动控制和日常性的生产管理工作紧密结合起来，把自动控制和日常性的生产管理工作紧密结合起来， 保证生产过程的安全连续进行、自动完成各种生产报保证生产过程的安全连续进行

25、、自动完成各种生产报 表的编制，并为生产的运行优化提供技术支持。目前表的编制，并为生产的运行优化提供技术支持。目前 新建的矿场集输及处理工程建设大多采用这种自动控新建的矿场集输及处理工程建设大多采用这种自动控 制方式，原有工程进行技术改造时也大多改用这样的制方式，原有工程进行技术改造时也大多改用这样的 控制方式。控制方式。 19 5）矿场集输及处理生产中，安全生产、职业卫生和环）矿场集输及处理生产中，安全生产、职业卫生和环 境保护技术现状境保护技术现状 生产设施的安全和生产中的人身安全生产设施的安全和生产中的人身安全 控制腐蚀控制腐蚀以防止管道、设备发生严重泄露、爆破事以防止管道、设备发生严重

26、泄露、爆破事 故以及由此引起的燃烧、着火爆炸、人体故以及由此引起的燃烧、着火爆炸、人体H2S急性中毒急性中毒 等后续事故的发生；对危险区域空气中的等后续事故的发生；对危险区域空气中的天然气浓度天然气浓度 和和H2S含量作监测含量作监测并设置相应的报警装置；在气井井口并设置相应的报警装置；在气井井口 处处设置高低压安全截断装置设置高低压安全截断装置和在管道、生产装置区分和在管道、生产装置区分 段或分区段或分区设置事故紧急截断阀设置事故紧急截断阀，将事故中的天然气自，将事故中的天然气自 然泄放量和其中的有毒物质绝对外泄量都限制在规定然泄放量和其中的有毒物质绝对外泄量都限制在规定 值以内；值以内；

27、20 职业卫生技术现状职业卫生技术现状 在集输和处理含硫天然气时，工作环境空气中的在集输和处理含硫天然气时，工作环境空气中的 H2S和和SO2含量；地面管道和机器工作时的噪声；净化含量；地面管道和机器工作时的噪声；净化 厂液硫固化成型、包装和运输中产生的硫磺粉尘，是厂液硫固化成型、包装和运输中产生的硫磺粉尘，是 影响工作环境职业卫生的主要因素。目前常把控制工影响工作环境职业卫生的主要因素。目前常把控制工 作环境空气中有毒物质含量的措施与防天然气燃烧和作环境空气中有毒物质含量的措施与防天然气燃烧和 着火爆炸的安全生产措施结合起来，同时满足这两方着火爆炸的安全生产措施结合起来，同时满足这两方 面的

28、要求，再对噪声和粉尘采取防治措施。面的要求，再对噪声和粉尘采取防治措施。 21 （3）与矿场集输及处理生产有关的环境保护技术）与矿场集输及处理生产有关的环境保护技术 天然气通过泄露或事故中的天然气通过泄露或事故中的自然泄放自然泄放进入空气中；进入空气中； 排放的排放的生产污水生产污水中所带有的水污染物和天然气净化厂中所带有的水污染物和天然气净化厂 排放的含硫尾气排放的含硫尾气中的中的SO2，是影响环境保护的主要因素。，是影响环境保护的主要因素。 目前普遍采用物理和生物化学处理相结合的方法目前普遍采用物理和生物化学处理相结合的方法 来处理含醇和含胺这两类生产污水，可以将生产污水来处理含醇和含胺这

29、两类生产污水，可以将生产污水 中的水污染物含量降低到排放标准允许的限度以内，中的水污染物含量降低到排放标准允许的限度以内， 已采出地面的气田水则尽可能在保持密闭的情况下回已采出地面的气田水则尽可能在保持密闭的情况下回 注地层。近年来国外的硫回收技术有了很大提高，国注地层。近年来国外的硫回收技术有了很大提高，国 内新引进内新引进硫回收装置的设计收率为硫回收装置的设计收率为99.2%、实际运行中、实际运行中 达到达到99.5% 。 22 二、矿场集输及处理技术的发展趋势二、矿场集输及处理技术的发展趋势 1.与集输及处理生产相关的与集输及处理生产相关的安全生产和环境保护技术安全生产和环境保护技术受受

30、 到越来越多的重视。到越来越多的重视。 1）原因。）原因。 以人为本以人为本 、依靠技术进步满足安全生产和环境保护要依靠技术进步满足安全生产和环境保护要 求求 。 2）针对影响生产安全的主要因素提高安全生产的可靠）针对影响生产安全的主要因素提高安全生产的可靠 性，是当前安全生产技术发展的方向性，是当前安全生产技术发展的方向 腐蚀防护技术正在向适应高酸性气田开发对腐蚀防腐蚀防护技术正在向适应高酸性气田开发对腐蚀防 护技术的需要，增强现有防护技术的效果和降低防护护技术的需要，增强现有防护技术的效果和降低防护 费用的方向发展。费用的方向发展。 改进集输管道压力试验中的强度试验的试验方法，改进集输管道

31、压力试验中的强度试验的试验方法， 提高管道在生产运行中的安全可靠性。提高管道在生产运行中的安全可靠性。 23 集输管道运行中的安全监测技术，集输管道运行中的安全监测技术， 以连续或间断的方式对集输管道进行安全检测的技术发展的以连续或间断的方式对集输管道进行安全检测的技术发展的 比较快，检测的准确性和可靠程度是技术的关键。监测既有利于比较快，检测的准确性和可靠程度是技术的关键。监测既有利于 即时发现安全隐患和保证管道的运行安全，又为评价管道经长期即时发现安全隐患和保证管道的运行安全，又为评价管道经长期 使用后的承压能力和剩余使用寿命提供科学的依据。使用后的承压能力和剩余使用寿命提供科学的依据。

32、目前的连续安全检测主要针对管道各部位的压力、腐蚀速度目前的连续安全检测主要针对管道各部位的压力、腐蚀速度 和天然气所处的干、湿状态；间断检测的项目则是管道的壁厚变和天然气所处的干、湿状态；间断检测的项目则是管道的壁厚变 化、管壁缺欠和管道在径向上的几何形状变化，间断检测可以人化、管壁缺欠和管道在径向上的几何形状变化，间断检测可以人 为择点进行人工检测或以智能清管的方式来实现。为择点进行人工检测或以智能清管的方式来实现。 24 提高含硫天然气集输及处理生产中的人身安全技术提高含硫天然气集输及处理生产中的人身安全技术 提高管道、设备的制作和安装质量以提高它们的安提高管道、设备的制作和安装质量以提高

33、它们的安 全可靠性；设置分段或分区的事故紧急截断装置以限全可靠性；设置分段或分区的事故紧急截断装置以限 制事故中的制事故中的H2S外泄量；为处理事故的工作人员提供与外泄量；为处理事故的工作人员提供与 外界环境隔绝的自携式清洁空气呼吸装置，是防中毒外界环境隔绝的自携式清洁空气呼吸装置，是防中毒 技术发展中正在力求完善的三项主要技术。技术发展中正在力求完善的三项主要技术。 25 3）与集输及处理生产有关的环境保护技术的发展方向）与集输及处理生产有关的环境保护技术的发展方向 减少集输及处理生产中以各种方式进入大气的天然气减少集输及处理生产中以各种方式进入大气的天然气 量；将生产中排放的含硫尾气和生产

34、污水中的大气污量；将生产中排放的含硫尾气和生产污水中的大气污 染物、水污染物治理到符合环境标准要求的程度并以染物、水污染物治理到符合环境标准要求的程度并以 此为前提尽可能降低用于环境保护的费用，是当前环此为前提尽可能降低用于环境保护的费用，是当前环 境保护技术进步的主要着眼点。境保护技术进步的主要着眼点。 26 2.继续提高集输及处理生产装备的技术性能、制作和安继续提高集输及处理生产装备的技术性能、制作和安 装技术水平装技术水平 1）高强度、高质量管材的应用。）高强度、高质量管材的应用。 目前已具备目前已具备60甚至更高钢级的抗硫低合金钢管，其甚至更高钢级的抗硫低合金钢管，其 常温屈服极限值是

35、常温屈服极限值是20号钢管的号钢管的1.72倍。这种趋势还将继倍。这种趋势还将继 续得到保持。续得到保持。 2）石油天然气工业输送钢管标准的颁布和实施促使钢）石油天然气工业输送钢管标准的颁布和实施促使钢 管质量不断提高。管质量不断提高。 美国石油学会在多年以前就为这类用管制定了专门的美国石油学会在多年以前就为这类用管制定了专门的 技术标准（技术标准（API SPEC 5L）、并随使用经验的总结和制）、并随使用经验的总结和制 管技术的进步不断更新这个标准的版本。管技术的进步不断更新这个标准的版本。1980年国际年国际 标准化组织（标准化组织（ISO）又在）又在API标准的基础上发布了标准的基础上

36、发布了 ISO3183.13183.3石油天然气工业输送钢管交货技术石油天然气工业输送钢管交货技术 条件条件，按使用环境、质量和试验要求的不同将这类，按使用环境、质量和试验要求的不同将这类 钢管分为钢管分为A、B、C三级。三级。 27 A级钢管属具有基本的质量和试验要求的钢管；级钢管属具有基本的质量和试验要求的钢管；B级钢级钢 管属质量和试验要求总体上高于管属质量和试验要求总体上高于A级的钢管；级的钢管；C级钢管级钢管 属对质量和试验要求非常严格的钢管，分别适用于工属对质量和试验要求非常严格的钢管，分别适用于工 作条件苛刻程度不同的三种使用场合。作条件苛刻程度不同的三种使用场合。 在国内冶金和

37、制管技术都已具备条件的情况下，国家在国内冶金和制管技术都已具备条件的情况下，国家 从从1998年开始陆续以等效采用年开始陆续以等效采用ISO3183的方式发布了国的方式发布了国 家标准家标准GB/T9711.13石油天然气输送钢管交货技术石油天然气输送钢管交货技术 条件第条件第13部分部分，将我国石油天然气输送钢管的技术，将我国石油天然气输送钢管的技术 水平提高到了与国际水平相当的高度。天然气输送用水平提高到了与国际水平相当的高度。天然气输送用 管的专用化和标准化正在使钢管质量的提高进入良性管的专用化和标准化正在使钢管质量的提高进入良性 循环，随使用经验的积累，冶金、制管技术的提高不循环，随使

38、用经验的积累，冶金、制管技术的提高不 断更新标准的版本和提高钢管的质量断更新标准的版本和提高钢管的质量 。 28 3）缩小分离设备缩小分离设备的尺寸和提高天然气气液分离和过滤的效的尺寸和提高天然气气液分离和过滤的效 果果 气液分离是天然气矿场集输及处理的必经生产过程气液分离是天然气矿场集输及处理的必经生产过程 之一，各种形式的分离设备的用量很大。之一，各种形式的分离设备的用量很大。 4）生产装置的工厂预制和现场组装技术发展迅速。）生产装置的工厂预制和现场组装技术发展迅速。 它降低集输及处理生产设施的制作费用、有利于零它降低集输及处理生产设施的制作费用、有利于零 件的互换和备品备件的准备。件的互

39、换和备品备件的准备。模块化模块化则是标准化的进一则是标准化的进一 步深化，按不同的使用功能将集输及处理生产装置分解步深化，按不同的使用功能将集输及处理生产装置分解 为若干能组合应用的模块，再按组成不同生产规模的要为若干能组合应用的模块，再按组成不同生产规模的要 求使每一种模块的尺寸系列化。求使每一种模块的尺寸系列化。 29 3.集输及处理生产过程自动控制技术的发展方向。集输及处理生产过程自动控制技术的发展方向。 1）应用有关过程控制的各种最新技术成果，继续扩大集输及处理生）应用有关过程控制的各种最新技术成果，继续扩大集输及处理生 产自动控制的工作范围和增强控制效果。产自动控制的工作范围和增强控

40、制效果。 2）为集输及处理工艺技术进步提供技术支持。）为集输及处理工艺技术进步提供技术支持。 实现生产工艺技术进步常常要求提供新的检测和控制技术手实现生产工艺技术进步常常要求提供新的检测和控制技术手 段或提高原有过程控制技术所能达到的控制精确程度，尽快满段或提高原有过程控制技术所能达到的控制精确程度，尽快满 足新生产工艺应用中对检测控制技术的要求，就能对新生产工足新生产工艺应用中对检测控制技术的要求，就能对新生产工 艺的形成和应用起到技术支持作用。艺的形成和应用起到技术支持作用。 30 31 3）使自动控制在实现安全生产和环境保护中发挥更多的）使自动控制在实现安全生产和环境保护中发挥更多的 作

41、用作用 4）提高生产过程的自动控制水平，减少生产操作和管理）提高生产过程的自动控制水平，减少生产操作和管理 人员的人数。人员的人数。 32 第二章第二章 矿场集输管网矿场集输管网 第一节第一节 管网的构成、设置原则和优化管网的构成、设置原则和优化 一、矿场集输管网的构成一、矿场集输管网的构成 集输管网是由不同管径、壁厚的金属管道构成的大面积集输管网是由不同管径、壁厚的金属管道构成的大面积 网状管道结构。它覆盖产气区域的所有的产气井，网状管道结构。它覆盖产气区域的所有的产气井，为气井产出为气井产出 的天然气提供通向各类集输场站和最终通向天然气净化厂的流的天然气提供通向各类集输场站和最终通向天然气

42、净化厂的流 动通道，动通道，是天然气矿场集输及处理生产中不可缺少的主要生产是天然气矿场集输及处理生产中不可缺少的主要生产 设施。按具体用途和输送条件的不同，其中的管道可分为如下设施。按具体用途和输送条件的不同，其中的管道可分为如下 三种：三种： 1、集气管道、集气管道 2、集气支管道、集气支管道 3、集气干管道、集气干管道 33 三、集输管网的结构形式三、集输管网的结构形式 1、树枝状结构、树枝状结构 图图21 树枝状管道网络结构示意图树枝状管道网络结构示意图 34 2、放射状结构、放射状结构 图图22 放射状管网结构示意图放射状管网结构示意图 3、环状结构、环状结构 35 图图23 环状管网

43、结构示意图环状管网结构示意图 36 4、组合式结构、组合式结构 各种管网结构形式具有各自的优缺点，适用于不同的具各种管网结构形式具有各自的优缺点，适用于不同的具 体使用场合。大部分集输管网都只能采用包括树枝状、放射状体使用场合。大部分集输管网都只能采用包括树枝状、放射状 和环状结构在内的混合结构形式，尤以前两种结构的组合应用和环状结构在内的混合结构形式，尤以前两种结构的组合应用 最为常见。最为常见。 环形管道在运行中各点处压力的均衡一致性和可以正及环形管道在运行中各点处压力的均衡一致性和可以正及 流动的特有优点，使流动的特有优点，使它在城市商品天然气供应管网它在城市商品天然气供应管网中得到广泛

44、中得到广泛 应用，提高不同供气区域供气压力的一致性。但在矿场集输管应用，提高不同供气区域供气压力的一致性。但在矿场集输管 网中应用得并不多，只有当产气区域的大小和气井分布状况适网中应用得并不多，只有当产气区域的大小和气井分布状况适 合、对集气干管道各进气点的进气压力均衡性有效高的要求时合、对集气干管道各进气点的进气压力均衡性有效高的要求时 才使用。才使用。 四、集输管网设置原则四、集输管网设置原则 1、以气田开发方案中提出的产气数据、市场需求和规、以气田开发方案中提出的产气数据、市场需求和规 定的气田开发目标为依据定的气田开发目标为依据 1）产气数据）产气数据 产气区域、层位、可采储量；开发井

45、的井数、井位；产气区域、层位、可采储量；开发井的井数、井位； 气井井底和井口的压力和温度（包括井口的流动气井井底和井口的压力和温度（包括井口的流动压力压力 和流动温度和流动温度）；各井的天然气组分构成和开采中的平）；各井的天然气组分构成和开采中的平 均组分构成；气井凝液和气田水的携带量和液相物的均组分构成；气井凝液和气田水的携带量和液相物的 组成。组成。 2）开发目标和开发计划）开发目标和开发计划 采气速度、总采出量、开采期；各气井的日定产量、采气速度、总采出量、开采期；各气井的日定产量、 年度采气计划、开采期间气井井底井口参数和液相产年度采气计划、开采期间气井井底井口参数和液相产 出物的变化

46、。出物的变化。 37 38 2、满足集输及处理生产工艺以及天然气净化厂对入厂原料天、满足集输及处理生产工艺以及天然气净化厂对入厂原料天 然气的流动参数要求然气的流动参数要求 1）集气生产工艺对集输管网设置的要求。）集气生产工艺对集输管网设置的要求。 天然气的分离、过滤、调压、计量等矿场处理是以分散的天然气的分离、过滤、调压、计量等矿场处理是以分散的 方式在井站进行还是以相对集中的方式在集气站进行；天然方式在井站进行还是以相对集中的方式在集气站进行；天然 气的气液分离在常温还是在低温下进行；集气系统的压力等气的气液分离在常温还是在低温下进行；集气系统的压力等 级；节流降压的级数、场所和防止集气过

47、程天然气水合物生级；节流降压的级数、场所和防止集气过程天然气水合物生 成的工艺方法；集气过程中管道内壁的腐蚀防护作法，这是成的工艺方法；集气过程中管道内壁的腐蚀防护作法，这是 影响集输管网设置的的主要集气工艺因素。影响集输管网设置的的主要集气工艺因素。 2）经矿场预处理后的天然气的输送工艺对集输管网设）经矿场预处理后的天然气的输送工艺对集输管网设 置的要求置的要求 要求输送中防止天然气水合物生成的工艺方法；要求输送中防止天然气水合物生成的工艺方法； 输送中是否需要时天然气增压；输送中的天然气是否输送中是否需要时天然气增压；输送中的天然气是否 已根据腐蚀防护需要时天然气进行了干燥处理以使天已根据

48、腐蚀防护需要时天然气进行了干燥处理以使天 然气保持干燥的条件，影响到集输管网的设置。然气保持干燥的条件，影响到集输管网的设置。 3）管道轴向各点处的流通能力和承压能力满足集输及）管道轴向各点处的流通能力和承压能力满足集输及 处理生产工艺和最大集输及处理生产能力的要求。处理生产工艺和最大集输及处理生产能力的要求。 生产运行中各点处的天然气流量、压力能达到要求生产运行中各点处的天然气流量、压力能达到要求 的数值。的数值。 39 3、管网内的天然气总体流向与产气区到净化厂（商品、管网内的天然气总体流向与产气区到净化厂（商品 天然气外输的起点）的方向相一致，管网的整体布局天然气外输的起点）的方向相一致

49、，管网的整体布局 与当地的自然环境条件和人文条件相适应。与当地的自然环境条件和人文条件相适应。 4、当矿场集输及处理生产需要在比较长的时间内分阶、当矿场集输及处理生产需要在比较长的时间内分阶 段形成不同的生产能力时，集输管网建设应在统一的段形成不同的生产能力时，集输管网建设应在统一的 事前规划的指导下分期分阶段实施。事前规划的指导下分期分阶段实施。 5、采取措施保证生产、公共环境安全，保护环境、采取措施保证生产、公共环境安全，保护环境 40 五、集输管网的优化五、集输管网的优化 1、优化的目标和影响集输管网优化的主要因素、优化的目标和影响集输管网优化的主要因素 1）目标）目标 在满足使用功能和

50、安全生产要求的前提下，将在满足使用功能和安全生产要求的前提下，将集输管集输管 网建设投资和集输生产运行费用网建设投资和集输生产运行费用对天然气集输及处理对天然气集输及处理 生产生产总成本总成本的影响降到可能的最限度。的影响降到可能的最限度。 41 2）影响集输管网优化的主要因素）影响集输管网优化的主要因素 所采用的集输工艺和生产流程的技术先进性和应用所采用的集输工艺和生产流程的技术先进性和应用 的适宜性；的适宜性； 不同腐蚀防护作法的效果和费用；集输场站布局和不同腐蚀防护作法的效果和费用；集输场站布局和 集输管网结构的合理性；集输管网结构的合理性； 为绕避或通过自然障凝区所带来的建设费用增加额

51、，为绕避或通过自然障凝区所带来的建设费用增加额， 这是影响集输管网优化的主要因素。这是影响集输管网优化的主要因素。 由于集输生产中经常性的生产运行费用不高，工程由于集输生产中经常性的生产运行费用不高，工程 建设投资成为影响集输生产成本的决定性因素。而缩短建设投资成为影响集输生产成本的决定性因素。而缩短 管网中管道的总长度和使不同直径管道的管径组合比例管网中管道的总长度和使不同直径管道的管径组合比例 优化以降低管网的钢材用量又是实现管网的中心环节，优化以降低管网的钢材用量又是实现管网的中心环节， 因为管网的钢材用量大、而且各项工程建设费用都随钢因为管网的钢材用量大、而且各项工程建设费用都随钢 材

52、用量的增加而加大。材用量的增加而加大。 42 2、使集输管网优化的具体作法、使集输管网优化的具体作法 1）选择和制定与天然气气质条件相适应、符合集输）选择和制定与天然气气质条件相适应、符合集输 及处理生产的最终产品目标的集气生产工艺和生产流及处理生产的最终产品目标的集气生产工艺和生产流 程：程： （1）合理确定集气压力）合理确定集气压力 （2）采取合理的集气方式）采取合理的集气方式 （3）合理选择集气过程中的天然气气液分离温度。）合理选择集气过程中的天然气气液分离温度。 43 （4）把集气过程中的水合物生成防止和对腐蚀防护作）把集气过程中的水合物生成防止和对腐蚀防护作 法的选择结合进来。法的选

53、择结合进来。 在节流降压前在节流降压前加热加热天然气；向天然气中天然气；向天然气中注入水合物注入水合物 抑制剂抑制剂；使天然气进入和；使天然气进入和干燥干燥状态，是目前最常用的状态，是目前最常用的 三种水合物生成保止方法。方案优化中除选择具体的三种水合物生成保止方法。方案优化中除选择具体的 作法和对选定作法的各个工作环节作优化外，还应考作法和对选定作法的各个工作环节作优化外，还应考 虑水合物抑制和不同腐蚀防护作法之间的关系。虑水合物抑制和不同腐蚀防护作法之间的关系。当腐当腐 蚀防护采用干燥天然气的方法来实现时，抑制水合物蚀防护采用干燥天然气的方法来实现时，抑制水合物 生成的要求已自然得到满足，

54、生成的要求已自然得到满足，干燥方案中天然气干燥干燥方案中天然气干燥 费用应扣除水合物生成防止费用后再与其它腐蚀保护费用应扣除水合物生成防止费用后再与其它腐蚀保护 方案作比较。方案作比较。 44 2）使天然气矿场输送工艺与天然气的气质条件、采用）使天然气矿场输送工艺与天然气的气质条件、采用 的集气工艺和输送中的腐蚀控制方法相适应。的集气工艺和输送中的腐蚀控制方法相适应。 （1）干气和湿气输送工艺的选择）干气和湿气输送工艺的选择 （2）增压和不增压输送工艺的选择）增压和不增压输送工艺的选择 （3）加热输送和不加热输送工艺的选择）加热输送和不加热输送工艺的选择 45 3）集输管网的结构和布局的优化）

55、集输管网的结构和布局的优化 （1）管道材质的选择和对制管方式的要求）管道材质的选择和对制管方式的要求 钢管材质应与天然气的气质条件、已选定的腐蚀防钢管材质应与天然气的气质条件、已选定的腐蚀防 护作法对管材的要求和管道在当地最低气温时可能达护作法对管材的要求和管道在当地最低气温时可能达 到的金属最低工作温度相适应。其强度由管道的计算到的金属最低工作温度相适应。其强度由管道的计算 壁厚与钢管制作工艺所决定的最小管壁厚度之间的关壁厚与钢管制作工艺所决定的最小管壁厚度之间的关 系来确定，系来确定，当计算壁厚远大于最小壁厚时适度提高强当计算壁厚远大于最小壁厚时适度提高强 度水平以降低计算壁厚；度水平以降

56、低计算壁厚；当计算壁厚与最小壁厚相近当计算壁厚与最小壁厚相近 时，以最小壁厚为依据来确定管道金属材料要求达到时，以最小壁厚为依据来确定管道金属材料要求达到 的强度值。的强度值。 管径不大的集输管道宜选用无缝钢管，大直径集输管径不大的集输管道宜选用无缝钢管，大直径集输 管道可以采用焊接钢管。但目前管道可以采用焊接钢管。但目前在湿状态下输送含酸在湿状态下输送含酸 性气体、尤其是含性气体、尤其是含H2S的天然气时，一般不采用螺旋缝的天然气时，一般不采用螺旋缝 埋弧焊和高频电阻焊（埋弧焊和高频电阻焊（ERW）钢管。）钢管。 46 （2）管网布局与集输场站布局和选址要求相一致）管网布局与集输场站布局和选

57、址要求相一致 场站布局和选址的合理性也是影响集输生产成本的因素场站布局和选址的合理性也是影响集输生产成本的因素 之一，集输管网的优化应与场站布局的优化相结合。之一，集输管网的优化应与场站布局的优化相结合。 （3）优化管网结构，使管道总长度最短）优化管网结构，使管道总长度最短 （4）实现管网的最佳管径组合）实现管网的最佳管径组合 管网的最佳管径组合是指管网中各管段的直径在满足流管网的最佳管径组合是指管网中各管段的直径在满足流 动要求的情况下最小、各管段的直径相互匹配，在管道总长动要求的情况下最小、各管段的直径相互匹配，在管道总长 度变化不大的情况下大直径管道的长度在管道总长度中的分度变化不大的情

58、况下大直径管道的长度在管道总长度中的分 率尽可能小。率尽可能小。 47 天然气从气井采出，经过一系列的矿场集输站对天然天然气从气井采出，经过一系列的矿场集输站对天然 气进行降压并分离除尘除液处理之后，再由集气支线、气进行降压并分离除尘除液处理之后，再由集气支线、 集气干线输送至集气干线输送至天然气处理厂或长输管道首站天然气处理厂或长输管道首站，称为，称为 气田集输系统。当天然气中含有气田集输系统。当天然气中含有CO2、H2S时，即需经时，即需经 过天然气处理厂进行脱硫、脱水处理，然后输至长输过天然气处理厂进行脱硫、脱水处理，然后输至长输 管道首站。管道首站。 气田集输系统的作用气田集输系统的作

59、用 通过一系列的矿场集输站收集天然气，并经过降压、通过一系列的矿场集输站收集天然气，并经过降压、 分离、净化使天然气达到符合管输要求的条件，然后分离、净化使天然气达到符合管输要求的条件，然后 输往长输管道。输往长输管道。 48 49 第一节第一节 种类、作用和一般要求种类、作用和一般要求 一、矿场集输站的种类和作用一、矿场集输站的种类和作用 1集气站集气站 2矿场脱水站矿场脱水站 3. 天然气凝液回收站天然气凝液回收站 4矿场增压站矿场增压站 5清管站清管站 6其他其他 （1）阴极保护站：）阴极保护站： （2）阀室：）阀室： 二、矿场集输站场的一般要求二、矿场集输站场的一般要求 1.满足气田开

60、发对集输处理的要求满足气田开发对集输处理的要求 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； 2.采用先进适用的技术和设备。采用先进适用的技术和设备。 3.充分利用井场原有的场地和设备并与当地自然条件、充分利用井场原有的场地和设备并与当地自然条件、 公路条件相适应。公路条件相适应。 4.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； 5.集输系统的压力应根