天然气集输技术综述

1、重庆科技学院学生毕业设计（论文）文 献 综 述题目 天然气集输技术综述 院（系） 石油与天然气工程学院 专业班级 油气储运工程 学生姓名 张成伟 学号 2006440219 指导教师（签字） 文献综述要求1.文献综述是要求学生对所进行的课题搜集大量情报资料后综合分析而写出的一种学术论文。其特点“综”是要求对文献资料进行综合分析、归纳整理，使材料更加精练明确、更有逻辑层次；“述”就是要求对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的描述和评价。2.文献综述中引用的中外文资料，内容必须与课题或专业方向紧密相关，理工类不得少于10篇，其它不少于12篇。3.文献综述不少于2000字。其所附注

2、释、参考文献格式要求同正文。文献综述的评阅评阅要求：应根据学校“文献综述要求”，对学生的文献综述内容的相关性、阅读数量以及综述的文字表述情况等作具体的评价。指导教师的评语：指导教师（签字） 年 月 日6 / 8文档可自由编辑打印天然气集输技术综述摘要：天然气集输系统是由气田集输管网、气体净化与加工装置、输气干线、输气支线以及各种用途的场站所组成。它是一个统一的密闭的水动力系统。天然气场站是天然气集输系统中非常重要的一环，为了实现天然气集输流程符合低能耗、高效率的标准，国内外进行了大量的研究。关键词：天然气 集输 流程 1 研究目的及意义随着中国对能源需求的迅速增长，天然气在中国能源战略中的地位

3、也在不断提升。近年来，随着中国能源结构的优化和改善，天然气这种优质能源得到了迅猛发展。天然气从进口开采出来后，首先要经过集输系统，天然气输气站场作为输气系统中的重要组成部分，承担着保障输气运行和管道安全平稳的任务，发挥着至关重要的作。因此，在生产过程中，必须要对天然气场站各种状况进行分析研究，以期能够最经济和最高效的开采和输送。2 当前背景及国内外相关研究 我国气田在地里地貌条件、工况和介质条件方面差别很大，有深层异常高压、高温、高产气田，有大面积分布的低渗透低产气田，有高含H2S、CO2气田，有富含凝析油的深层凝析气田，等等；而且大多数主力气田位于我国中西部，地处沙漠戈壁，荒无人烟，环境条件

4、十分恶劣，交通非常不便，而有的则又位于人口稠密地区，位于广阔海洋。目前，针对不同类型气田的特点，已经形成了各种集输工艺技术。本文收集了针对川东地区特点大量资料。 国外各种类型油气田集输、处理工艺和设备早已实现了整套的密闭输送和处理流程，其井口、分离、计量、净化、脱硫、脱水、脱盐、加热等处理和储存设备都已定型达到了标准化、系列化、订购选用的程度。由于国内刚起步，所以本文将标准化、系列化、互换通用化作为天然气集输场站工艺流程设计的参考准则。天然气集输场站主要承担各集气支线来气的汇集、分离、计量，然后输送至下游净化厂脱硫净化。场站内管线规格及生产设备规格型号均按生产需求及输送介质条件进行的设计、安装

5、与投用。为了考虑适用性，一般留有一定的富余量。随着天然气的继续开采，压力、产能下降是必然的趋势，补充开发井的投产也是后期生产的需要。因此，原设计的集输场站也会随着生产工况的改变而出现不适应性，为满足生产要求，必须开展适应性分析，以提出相应的改造方案。要想科学、经济有效地开发气田，那就要对天然气集输场站的运行状况进行研究分析。但是研究的内容并非仅限于集输站内，而是涉及到整个集输系统。集输系统中的集输官网（采气管线、集气支线和集气干线）、各种用途的场站（集气站、脱水站、天然气凝液回收站、增压站、清管站、阴极保护站和阀室等）和天然气净化厂（或装置）等，甚至其所在环境都在研究范围内。主要研究内容：通过

6、计算工况改变条件下的管输能力，天然气总硫分析，优化天然气集输场站流程、调整主要生产设施的结构，集输官网水力计算天然气技术场站内管道水力计算、计算管输流量、天然气总硫、场站安全运行分析等。还要提出集输场站适应性改造方案。1995年，叶学礼对天然气集输场站管路与长输管路的水力特性进行了区别。站内管路水力计算采用达西公式，摩阻来数采用科尔布鲁克公式，局部阻力压降采用等效长度法。霍尔一亚伯勒奢式计算天然气压缩系数，孛公式计算动力粘度。可用计算机程序求解，对高、中压天然气集输站场量路水力计算具有实用意义。1996年，罗晟、路国刚、孙森在大庆油田采油二厂在对4L 型石油气体压缩机的设备结构、特性、能量损失

7、分析的基础上, 对该型设备的关键零部件进行了有效的技术改造, 合理地确定热力性能参数, 提高了天然气集输站气体压缩机的运行效率, 从而提高了天然气的外输能力和外供气量, 使压缩机的排量每台提高了5060m3/ h , 输出压力达到了生产流程要求, 设备平均单耗由原来的01631kW·h/ m3 降到0157kW·h/ m3 , 压缩机效率提高3816%。每年可节电费27184 万元, 外供气量增加效益132128 万元。1999年，程劲松荨，基于系统论和控制论原理，提出了天热气集精场站工艺流程的模块化设计方法。该模块化设计是一种适应性强应用更旯活的先进设计，可节省时间和人力

8、，缩短设计周期。论述了天箍气集精场站工艺漉程模块化设计的参考准则和基本原理，同时还舟龆了该模块化设计方法在四川石油蕾理局川南矿区排水拽气工程的天热气集精站场工艺流程设计中的成功应用。2001年，蒋仕章、王寿喜、樊成文在建立系统数学模型系统观的思想上,建立了集气站系统数学模型。以该模型为基础,将集气站系统数学模型转换为等价的仿真模型,编制了集气站系统生产过程仿真软件。针对实际工艺流程,应用适当的仿真方法对集气站系统进行了仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明集气站系统数学模型、仿真模型和仿真方法的正确性以及运用仿真来研究和设计集气站工艺的有效性。2002年，向启贵、熊军结合川、渝天然气输气管

9、线情况,对输气管道环境风险评价方法进行了介绍和讨论。据资料调查分析,输气管道事故主要来自于腐蚀、管材及施工缺陷统计结果表明,天然气输气管道事故发生概率约为3. 21 次/ 103 千米·年。2004年，平风梅、李红卫：介绍了1个小型天然气分输站利用工控机，通过PCI 746+多串口通信板、Adam4017模拟量输入模块、Adam4520232485转换模块，采集SEVCD体积修正仪和现场变送器参数的一种简单经济实用的实现方法。2005年，郭艳林,谌贵宇、李巧、毛敏、李春艳结合西气东输管道工程在苏浙沪地区站场建设的经验,阐述了在经济发达地区进行天然气场站建设存在的问题和解决措施,为该地

10、区的天然气工程建设程序提供了建议。2005年，杨家笠、刘萍研究认为经济起输量是满足财务内部收益率等于基准率时的最小输送量。对于管道工程的经济效益而言，管输量不是越大越好，而是有一个界限，这就是经济输量。经济输量是使管道工程获得最大效益的管输量。2005年，李文英等通过运用由美国热电子公司生产的680HVM 型碳氢化合气体分析仪,确定了该仪器的最佳使用条件及泄漏量计算模式。利用该仪器两次对川西北气矿平丹输气管线上4 个输气场站的设备进行泄漏检测,并用美国ENVIRO METRICS 软件公司的F. E. M. S(fugitive emissions management system) 泄漏管

11、理软件对所测数据进行处理,得出了所需要的天然气泄漏量的有关数据(即天然气泄漏量报告、泄漏点报告、泄漏点汇总报告、泄漏率报告等) 。通过分析所得结果,认识到了对输气场站及时进行天然气外泄的检测并及时整改泄漏设备,对于防止和杜绝天然气泄漏、减少事故隐患十分必要。2006年，王宏莉、何勇、罗勤、鲁春、何永强介绍了国内外天然气总硫测定的概况。其中重点介绍了氧化微库仑法,以及用该方法进行天然气总硫测定的操作技巧和笔者在工作实践中的经验体会。2006年，边云燕、郭成华回顾了国内外高含硫天然气集气工艺的成熟技术的应用,阐述了近年来国内新技术的推广和应用情况,主要包括分子筛脱水工艺技术,气液混输技术,高含硫气

12、田集输技术,特种材质选择技术等。对我国高含硫集气工艺发展方向、重点技术进行了展望。2008年，聂仕荣引进外国技术。加拿大Caroline 气田含H2 S36 %、CO2 7 %, 属高含硫天然气, 采用了气井集气增压站气体处理厂的工艺流程, 井场仅设井口节流阀控制装置, 集气管线材料选用低碳钢, 设有综合性的腐蚀控制和监测系统; Caroline 气体处理厂采用了MDEA 与Sulfinol 联合脱硫处置,Claus 硫磺回收工艺, SCOT 尾气处理技术;液硫采用保温管线输送, Rotoform 硫磺成型工艺; 整个气田设有紧急反应系统和安全互助系统, 实现高度自动化管理。2008年，李波、

13、杜建合、赵东旗、韩耕根据生产运行的要求, 针对场站设计、建设和运行中出现的一系列问题, 在树立场站设计标准化理念的基础上, 对场站传统的工艺流程进行了系列改造。在计量支路上加装流量调节阀; 关键部位采取双阀密封, 减少气量漏失; 充分考虑汇管预留口及自控系统的冗余性, 减少新增用户扩建工程量等。2009年，谢雪梅、杜建合针对天然气长输管道沿线用户不同程度上存在的季节性用气量的差异,使分输站的供气方式及运行方案多有变化的问题,通过对下游用户用气规律进行了调查,确定孔板流量计的孔径规格,绘制现有支路及确定孔板在不同压力下的流量范围,分析选择出合适的供气方式,从而有效优化合理的管道运行方案。2009

14、年，Leif Idar Langelandsvik, Willy Postvoll, Britt Aarhus, Kristin Kinn Kaste这四人共同完成了一个用于精确计算管道输量的数学模型。在过去的这几年里，他们对以前的管道输量的计算方法进行了研究并进行了改善，也就是所谓的“容量测试法”。这里说的改善是对该模型的深层次的开发，其中特别是对传热的改善，使得该模型比以前更加精确，也更加适合用于管道输量的计算。运用计算机实时处理技术，把海底温度的变化规律建成一个模型，英国气象机构的海洋陆架模型证明：在北海的绝大部分地区，通过该模型计算海水的温度值，其实时现报的温度值和两天以内的预测温度值

15、是最可用的。3 未来天然气集输场站研究的方向对天然气集输的要求是安全、经济、高效，因而研究的方向也永远是朝这几个方向努力。3.1 气田集输系统工艺优化高含硫气田在选择合理的集气工艺方案时,首先应尽可能简化集气工艺,减少站内气体泄漏;还应综合考虑环境保护因素,减少气田内废气、废水排放点。从而达到方便生产管理,提高集输工艺经济效益的目的。通过对国外高酸性气田开发情况的调研来看,净化厂靠近气田建设,气田集气采用湿气输送工艺是较为成熟的、经济的。因此,在气田集气工艺总流程设计时,应对天然气性质、气井产量、气井压力和温度、天然气中的含水量等基础资料进行综合分析和方案对比,确定气田采用干气输送工艺或湿气输

16、送工艺、单井是否设置分离器等工艺方案。3.2 防止水合物技术针对目前国内外高含H2S 和CO2 气体的天然气水合物研究现状及水合物抑制剂的发展趋势,开发高效、低毒、价廉的水合物新型抑制剂及其应用技术,是高酸性气田水合物防治技术的发展方向之一。新型动力学抑制剂的研制,将对气田集气工艺技术产生深远的影响,对优化站场工艺流程、防止开采过程中H2S 泄漏,减少工程投资起到关键的作用。3.3 高含硫天然气开发防腐技术研究防腐技术研究是开发高含硫气田的一项长期的艰巨的任务。虽然从材质的选择上,可按相关技术标准进行选材(如ISO 3183 - 3 ,这是专门为酸性环境和海底环境用管道制定的国际标准) ,但对

17、于高H2S 分压的输送管、压力容器钢的抗SSC、抗HIC 性能仍应作进一步的评价研究; 对于高含H2S、高含CO2 环境中,如何准确的对管道及设备用碳钢、低合金钢及其焊缝的腐蚀速率测试,确定合理的腐蚀裕量还应作更深入的研究。3.4 耐蚀合金钢、非金属材料的应用前景评价耐蚀合金钢、非金属材料可从根本上解决含H2S、CO2 天然气集输的腐蚀问题,但由于耐蚀合金钢价格昂贵、非金属材料抗破坏能力较差等原因,使其在高含硫气田中的应用受到一定限制。对于以上材料的性能、技术经济指标的对比、现场安装技术和现场试验等还需作进一步验证。3.5 缓蚀剂和硫溶剂加注技术研究通过对缓蚀剂、硫溶剂性能和加注工艺的进一步研

18、究,确定10 %17%H2S , 5%10 %CO2 的气井和集输管线缓蚀剂和硫溶剂,以及相应的加注工艺,并提出缓蚀剂的最低保护浓度和加注要求,制订缓蚀剂和硫溶剂的现场应用和管理规程。从而为高酸性气井、地面系统的安全运行提供了技术保障。3.6 腐蚀监测评价技术研究结合国外腐蚀领域发展的综合技术在线腐蚀监测技术,即在管道正常运行的条件下测量管道内壁腐蚀的技术,开展适应高含硫环境下的在线腐蚀监测技术研究。4 结束语天然气集输场站不是独立存在的,它的下游有气体处理厂、输气管道系统等。他是气田集输系统的一部分，对集输场站进行研究分析时，要将气田集输系统中所有相关因素都考虑进去。场站采用的生产工艺是保证

19、天然气顺利输送到气体处理厂的措施之一,集输工艺与下游系统密切相关。气体处理厂的处理工艺根据上游气井分布、井口压力、产量、气质条件和下游用户对气质的要求而确定,气体处理厂的处理工艺对原料气进厂压力要求而影响气田集输系统的运行压力及集输过程的生产工艺。另一方面气田集输系统的工艺选用必须与地下开发方案结合起来考虑,它受配产计划及井口物流、温度、压力等的制约。参考文献1 叶学札天然气集输站场管路水力计算天然气与石油J，1995，13（3）：152 向启贵熊军天然气输气管道环境风险评价石油与天然气化工J，2002：71753 罗晟 路国刚 孙森改进天然气集输增压站气体压缩机运行特性的实践油气田地面工程J，2000，19（5）：16184 边云