天然气矿场集输系统

1、1第三章第三章 天然气矿场集输系统天然气矿场集输系统 天然气矿场集输系统天然气矿场集输系统 矿场（气田）集输流程矿场（气田）集输流程 油田气的集输流程油田气的集输流程2 了解天然气集输系统的组成和作用；了解天然气集输系统的组成和作用； 掌握矿场集输流程的特点和适用条件。掌握矿场集输流程的特点和适用条件。3气井气井集气站集气站天然气处理厂天然气处理厂首站首站4 收集天然气；收集天然气； 降压、计量、分离、防止水合物形成和净化；降压、计量、分离、防止水合物形成和净化； 主要产品：净化天然气、液态烃和轻油。主要产品：净化天然气、液态烃和轻油。5 气田矿场集输流程分为：气田矿场集输流程分为：n气田集输

2、管网流程气田集输管网流程n气田集输站场工艺流程气田集输站场工艺流程6 气田集输管网流程可分为四种型式：气田集输管网流程可分为四种型式： n线型管网；线型管网；n放射型管网；放射型管网；n成组型管网；成组型管网；n环型管网。环型管网。 集输管网流程类型如图集输管网流程类型如图3-2所示。所示。7图图3-2集输管网流程的类型集输管网流程的类型a-线型管网；线型管网；b-放射型管网；放射型管网；c-成组型管网；成组型管网；d-环环型管网；型管网；1-气井；气井； 2-集气站；集气站；3-集气管道集气管道 ；4-集气集气总站或增压站总站或增压站8 线型管网流程的管网呈线型管网流程的管网呈树枝状树枝状，

3、经气，经气田主要产气区的中心建一条贯穿气田的集田主要产气区的中心建一条贯穿气田的集气干线，将位于干线两侧各井的气集入干气干线，将位于干线两侧各井的气集入干线，并输到集气总站。如图线，并输到集气总站。如图3-2（a）所示。所示。该流程适用于气藏面积狭长且井网距离较该流程适用于气藏面积狭长且井网距离较大的气田。四川卧龙河气田就是采用这种大的气田。四川卧龙河气田就是采用这种流程，其特点是适宜于单井集气流程，其特点是适宜于单井集气。9 放射型管网有几条线型集气干线从一点放射型管网有几条线型集气干线从一点（集气站）呈放射状分开，如图（集气站）呈放射状分开，如图3-2（b）所示。所示。适用于气田面积较大，

4、井数较多，适用于气田面积较大，井数较多，且地面被自然条件所分割的矿场且地面被自然条件所分割的矿场。10 成组型管网流程如图成组型管网流程如图3-2（c）所示，所示，适适用于若干气井相对集中的一些井组的集气，用于若干气井相对集中的一些井组的集气，每组井中选一口设置集气站，其余各单井每组井中选一口设置集气站，其余各单井到集气站的采气管线成放射状，亦称多井到集气站的采气管线成放射状，亦称多井集气流程集气流程。在四川气田应用最广泛，大庆。在四川气田应用最广泛，大庆的汪家屯气田和大港的板桥气田也采用这的汪家屯气田和大港的板桥气田也采用这种流程，其优点是便于天然气的集中预处种流程，其优点是便于天然气的集中

5、预处理和集中管理，能减少操作人员。理和集中管理，能减少操作人员。11 环型管网流程如图环型管网流程如图3-2（d）所示。所示。 适用于面积较大的圆形或椭圆形气田适用于面积较大的圆形或椭圆形气田。具。具备上述条件的气田，如果地形复杂，气田备上述条件的气田，如果地形复杂，气田处于大山深谷中，则不宜采用，而以采用处于大山深谷中，则不宜采用，而以采用放射型管网为宜。四川威远气田即采用这放射型管网为宜。四川威远气田即采用这种流程。种流程。其特点是：气量调度方便，环形其特点是：气量调度方便，环形集气干线局部发生事故也不影响正常供气集气干线局部发生事故也不影响正常供气。12 大型气田不局限于一种集气管网流程

6、，大型气田不局限于一种集气管网流程，可用两种或三种管网流程的组合。威远气可用两种或三种管网流程的组合。威远气田就有东、西、南、北四条集气干线和一田就有东、西、南、北四条集气干线和一个环形管网，而且是树枝状，放射状和环个环形管网，而且是树枝状，放射状和环形管网流程兼备，是四川集气流程型式最形管网流程兼备，是四川集气流程型式最多的气田。多的气田。13气田管网类型主要取决于气田的形状、气田管网类型主要取决于气田的形状、井位布置、所在地区的地形和地貌以及集井位布置、所在地区的地形和地貌以及集输工艺技术水平、地层储量等因素。因此，输工艺技术水平、地层储量等因素。因此，气田集输管网的布局是一个复杂的系统工

7、气田集输管网的布局是一个复杂的系统工程。程。14 集气管网的压力等级分为高压、中压和集气管网的压力等级分为高压、中压和低压三种：低压三种：n 高压集气：压力在高压集气：压力在10MPa以上；以上；n 中压集气：压力在中压集气：压力在1.6MPa10MPa；n 低压集气：压力在低压集气：压力在1.6MPa以下。以下。15 集输站场流程按管辖井数分为集输站场流程按管辖井数分为单井单井集输集输流程和流程和多井多井集输流程；集输流程； 集输站场流程按天然气分离温度高低可集输站场流程按天然气分离温度高低可分为分为常温分离常温分离工艺流程和工艺流程和低温分离低温分离工艺工艺流程。流程。1611-35MPa

8、法兰7套管悬挂器11-21MPa法兰套管头注气油管悬挂器27/8油管悬挂器油管头电潜泵电缆测试法兰测试信号线采油树17 井场装置主要功能：井场装置主要功能： 调控气井的产量和输送压力；调控气井的产量和输送压力； 防止天然气形成水合物。防止天然气形成水合物。 井场装置流程通常有两种类型：井场装置流程通常有两种类型：加热天然加热天然气防止水合物流程和注入抑制剂防止水合气防止水合物流程和注入抑制剂防止水合物流程物流程。18 加热流程如图加热流程如图3-3所示。一般适用于气所示。一般适用于气井产量较小的井场装置，压力小于井产量较小的井场装置，压力小于30MPa的高压气井，产量小于的高压气井，产量小于1

9、105m3/d。 19图图3-3 井场加热防止水合物流程井场加热防止水合物流程Wg气井；气井；VW采气树针形阀；采气树针形阀；Hhl一次加热一次加热器；器；Vgc气井流量调控阀；气井流量调控阀；Hh2二次加热器；二次加热器；Vpc采气管线起点压力调控阀；采气管线起点压力调控阀；Vgoc装置截断装置截断阀；阀；Lf采气管线；采气管线；T温度计；温度计；P压力表压力表20井场注抑制剂流程如图井场注抑制剂流程如图3-4所示。一般所示。一般当产量大于当产量大于1105m3/d时，宜采用注抑制时，宜采用注抑制剂防止水合物的井场流程，剂防止水合物的井场流程，但同时应与集但同时应与集气站的流程配套。气站的流

10、程配套。21图图3-4 井场注抑制剂防止水合物流程井场注抑制剂防止水合物流程Wg气井；气井；VW采气树针形阀；采气树针形阀；VSi抑制剂注抑制剂注入器；入器；Vgc气井流量调控阀；气井流量调控阀；VPC采气管线起采气管线起点压力调控阀；点压力调控阀；Vgoc装置截断阀；装置截断阀；Lf采气管采气管线；线；T温度计；温度计；P压力表压力表22对于硫化氢含量低（约在对于硫化氢含量低（约在0.5%以下）以下）和凝析油含量不多的天然气，可以采用常和凝析油含量不多的天然气，可以采用常温分离的集气站流程。温分离的集气站流程。在集气站内主要进在集气站内主要进行节流调压、分离、计量等操作。常温分行节流调压、分

11、离、计量等操作。常温分离的集气站流程有常温单井集气站流程和离的集气站流程有常温单井集气站流程和常温多井集气站流程。常温多井集气站流程。23常温单井集气站流程有两种流程型式。常温单井集气站流程有两种流程型式。图图3-5所示流程为气、油和水三相分离，适所示流程为气、油和水三相分离，适用于天然气中油和水含量都较多的气井。用于天然气中油和水含量都较多的气井。图图3-6 所示流程为气液二相分离，适用于天所示流程为气液二相分离，适用于天然气中含水量或含油量较多的气井。然气中含水量或含油量较多的气井。24图图3-5 常温单井集气站流程（三相分离）常温单井集气站流程（三相分离）25图图3-6 常温单井集气站流

12、程（二相分离）常温单井集气站流程（二相分离）26常温多井集气站流程有三种流程型式：常温多井集气站流程有三种流程型式：三相分离流程、二相分离流程和多井轮三相分离流程、二相分离流程和多井轮换计量流程。图换计量流程。图3-7所示流程为气、油和水所示流程为气、油和水三相分离，适用于油和水含量都较多的气三相分离，适用于油和水含量都较多的气井。图井。图3-8 所示流程为气液二相分离，适用所示流程为气液二相分离，适用于含水量或含油量较多的气井。于含水量或含油量较多的气井。27图图3-7 常温多井集气站流程（三相分离）常温多井集气站流程（三相分离）28图图3-8 常温多井集气站流程（二相分离）常温多井集气站流

13、程（二相分离）29液液-1-1、液、液-2-2透光式玻璃板液位计；分透光式玻璃板液位计；分-1-1分离器；换分离器；换-1-1换热器；汇换热器；汇-1-1、汇、汇-2-2汇管；计汇管；计-1-1计量罐；罐计量罐；罐-1-1储罐储罐303132 图图3-9所示流程为常温集气多井轮换计所示流程为常温集气多井轮换计量流程，量流程，适用于单井产量较低而井数较多适用于单井产量较低而井数较多的气田。的气田。全站按井数多少设置一个或数个全站按井数多少设置一个或数个计量分离器供各井轮换计量；再按集气量计量分离器供各井轮换计量；再按集气量多少设置一个或数个生产分离器，分离器多少设置一个或数个生产分离器，分离器供

14、多井共用。供多井共用。 33图图3-9 常温多井轮换计量集气站流程常温多井轮换计量集气站流程34 四川川中的磨溪气田气井多，单井产四川川中的磨溪气田气井多，单井产气量小（平均单井气量气量小（平均单井气量1.49104m3/d）又又属于同一产层，因此除试验区属于同一产层，因此除试验区26口井作连口井作连续分离计量外，其余续分离计量外，其余85口井采用轮换分离口井采用轮换分离计量。计量。35 1.常温分离集气作用（目的）常温分离集气作用（目的） 集气、调压、分离、计量、防止水合集气、调压、分离、计量、防止水合物的形成。物的形成。 2.常温分离集气的条件常温分离集气的条件 天然气气质较好。天然气气质

15、较好。36建低温分离集气流程的条件：建低温分离集气流程的条件：1.压力高压力高2.产气量大产气量大3.含量较高的硫化氢、二氧化碳和含量较高的硫化氢、二氧化碳和凝析凝析油油37 1.回收凝析油，使管输天然气的烃露点达回收凝析油，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到管输标准要求，防止烃凝析出影响管输能力。输能力。 2.提高硫磺生产的质量。提高硫磺生产的质量。381.节流膨胀制冷法、节流膨胀制冷法、2.热分离机制冷法热分离机制冷法3.透平膨胀机透平膨胀机4.外加冷源法等。外加冷源法等。现主要利用天然气本身的压力能进行膨胀，现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

16、。以节流膨胀应用最为广泛。从而降低天然气温度。以节流膨胀应用最为广泛。 39 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； 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； 操作弹性大，可在设计值的操作弹性大，可在设计值的50120%范范围内正常操作；围内正常操作； 适应高压，大流量条件下的操作，流量适应高压，大流量条件下的操作，流量和压力易于调节。和压力易于调节。 40 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。 一种流程类型为图一种流程类型为图3-10所示，液烃和甘所示，液烃和甘醇富液在站内经过分离后分别输至液烃稳醇富液在站内经过分离后

17、分别输至液烃稳定装置和甘醇再生装置处理。定装置和甘醇再生装置处理。 另一种流程类型为图另一种流程类型为图3-11所示，液烃所示，液烃和甘醇富液在站内不进行分离，以混合方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。式出料，将混合液直接输至液烃稳定处理。41图图3-10 低温分离集气站原理流程图（液烃低温分离集气站原理流程图（液烃和甘醇富液分离后出料）和甘醇富液分离后出料）42图图3-11 低温分离集气站原理流程图（液烃低温分离集气站原理流程图（液烃和甘醇富液混合出料）和甘醇富液混合出料）43 图图3-12是四川中坝低温集气站原理流是四川中坝低温集气站原理流程图，该站

18、是节流膨胀低温分离集气站的程图，该站是节流膨胀低温分离集气站的典型工艺流程。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44图图3-12 四川中坝低温集气站流程图四川中坝低温集气站流程图45 1.制定气田集输流程的集输依据制定气田集输流程的集输依据 技术依据主要来源于两方面的资料数据：技术依据主要来源于两方面的资料数据： 1）气田开发方案；）气田开发方案； 2）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。46 上述两方面的资料中，以下各种资料和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：数据对于制订气田

19、集输流程有重要关系：n气井产物气井产物。井口条件下天然气取样分析资料，。井口条件下天然气取样分析资料，油的分析和评价资料，水分析资料等。油的分析和评价资料，水分析资料等。n构造储层特征，气田可采储量、开采速度、构造储层特征，气田可采储量、开采速度、逐年生产规模，各生产区单井平均产量、生逐年生产规模，各生产区单井平均产量、生产井井网布置图、生产井数等。产井井网布置图、生产井数等。n气层压力和温度，生产条件下的井口压力和气层压力和温度，生产条件下的井口压力和温度，气田压力递减率。温度，气田压力递减率。47 1）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； 2）各种技术标准和产品标准，

20、各种规程、）各种技术标准和产品标准，各种规程、规范和规定；规范和规定； 3）环保、卫生规范和规定。）环保、卫生规范和规定。48 1）在气田开发方案和井网布置的基础上，）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，应做到既满足工艺技术要求又步实施，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；符合生产管理集中简化和方便生活； 2）产品应符合销售流向要求；）产品应符合销售流向要求； 3）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； 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）

21、集输系统的压力应根据气田压能和商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。品气外输首站的压力要求综合平衡确定。49 油气混合物从油井中出来，进入油气分离油气混合物从油井中出来，进入油气分离装置以后，油和气就彼此分离开，经过测装置以后，油和气就彼此分离开，经过测定油量和气量后，将油和气分输或混输到定油量和气量后，将油和气分输或混输到联合站，天然气输到天然气处理厂进行脱联合站，天然气输到天然气处理厂进行脱水、脱轻质油，脱硫和进行增压，然后输水、脱轻质油，脱硫和进行增压，然后输往各个用户。集输流程如图往各个用户。集输流程如图3-13所示。所示。50图图3-13 油田气的集输

22、流程示意图油田气的集输流程示意图51 调压计量站一般设在输气干线的起点，调压计量站一般设在输气干线的起点，终点和干线中途分输线的始端。终点和干线中途分输线的始端。 其主要任务是：其主要任务是： 调节输气管线的压力调节输气管线的压力 计量气体流量计量气体流量 脱除天然气中含有的液滴和机械杂质；脱除天然气中含有的液滴和机械杂质； 发送和接收清管球（刷）；发送和接收清管球（刷）； 添味操作。添味操作。521-进气管，进气管，2、6-汇气管，汇气管，3-分离器，分离器，4-压力调节器，压力调节器，5-锐孔板计量装置，锐孔板计量装置，7-清清管用旁通管，管用旁通管，8-正常外输气管线，正常外输气管线，9

23、-球阀，球阀，10-放空管，放空管，11-清管球发送装置清管球发送装置12-越站旁通管，越站旁通管，13-分离器排污总管，分离器排污总管，14-安全阀，安全阀，15-压力表，压力表，16-温度计，温度计，17-17-绝缘法兰，绝缘法兰，18-18-清管球通过指示器，清管球通过指示器，19-19-电接点压力表（带声光讯号）电接点压力表（带声光讯号） 531-1-进气管；进气管；2-2-安全阀；安全阀；3-3-汇气管；汇气管；4-4-分离器；分离器；5-5-分离器排污总管；分离器排污总管；6-6-压力表；压力表；7-7-压力调节器；压力调节器；8-8-温度计；温度计；9-9-节流装置；节流装置；10-10-正常外输气管；正常外输气管；11-11-用户旁用户旁通管；通管；12-12-用户支线放空管；用户支线放空管；13-13-清管球通过指示器；清管球通过指示器；14-14-球阀；球阀；15-15-清管清管球接收装置；球接收装置；1616，20-20-放空管；放空管；17-17-排污管；排污管；18-18-越站旁通管；越站旁通管；19-19-清管球清管球发送装置；发送装置；21-21-绝缘法兰；绝缘法兰；22