天然气集输工艺流程技术讲义

第三章天然气集输工艺流程第三章天然气集输工艺流程第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望第二节天然气集输的内容和特点第三节天然气集输工艺流程第四节集输管线第五节气田天然气矿场分离、井口防冻和污水处理第六节集输工艺设备第七节工程案例分析第八节凝析气田集输工艺1/6/20231第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

第一节天然气集输工程发展概况及技术发展展望一、我国天然气矿场集输工程发展概况天然气集输技术的发展，经历了一个较长的时间，由以单个气田为集输单元发展到多气田集输系统组合，进而形成大型集输系统。发展过程大致课分为以下几个阶段：

1/6/20232第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

50年代到60年代中期属气田集输集输发展的初级阶段。天然气的集输主要采用单井集气流程。从60年代到70年代中期，新气田相继开发，生产井与日俱增，气田集输技术也随之迅速发展。这个时期是四川气田建设过程中集输技术发展的关键阶段。70年代后期到80年代中期，四川气田建设规模迅速扩大，气田集输技术水平得到不断发展和提高，建设规模由十多个气田扩展到几十个气田，建成了区域性管网，开发高压、高含硫、凝析油含量较高的气田集输技术日趋成熟。1/6/20233第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

二、我国天然气矿场集输工程技术发展展望1.提高气田集输工艺技术水平(1)井口防冻①加热法；②喷注防冻抑制剂法(2)低压气的采输离心式压缩机：排量大，单级压比小；往复式压缩机：效率高，流量和压力可以在较大的范围内变化，并联时工作稳定，适用于气田中、后期增压。1/6/20234

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(3)分离器目前国外常用的几种高效分离器有:①加拿大波塔—特斯特公司生产的再循环分离器，用于天然气净化和液体的回收，其性能可靠，效率高，内部结构坚固。它分为轴流卧式再循环分离器和向心流动立式再循环分离器，后者可以脱除气体中99.5%的5～25μm以上的液滴。②天然气过滤器分为干式过滤器和过滤分离器。干式过滤器可完全脱除1μm以上的固体杂质。1/6/20235第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

国外各类分离器能够达到高效分离，主要是通过开发新型的高效分离元件。分离元件形式多样，平行挡板、碟形转向—挡板系统、雾沫捕集构件、金属筛网、蜂窝状斜板等。

国外分离器的发展趋势：提高油气水页面控制及检测手段，实现无人操作，采用高效分离元件，提高分离效率，缩小体积，减轻重量。1/6/20236第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

(4)节能与减少漏损气田集输能耗，主要是从井口流动压力节流、气体在管道、设备阀中流动压损以及为防止水合物生成，对气体加热的热量消耗和低压气集输动力消耗等。节能的方法与气田集工艺、生产操作、管理等有密切关系。要减少能耗必须大力开发新技术，研制新流程、新方法，选用效率高、性能好的设备。1/6/20237

第一节天然气集输工程发展

概况及技术发展展望

2.提高气田自动化管理水平先进的计算机集输的应用气田自动控制系统SCADA系统高度自动化管理81/6/20231/6/20238

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目前我国气田自动化控制的整体水平较低，为了满足生产发展的需要，必须提高我国气田集输的自动化管理水平。自动化方案的制定要因地制宜，结合工程具体情况，要以确保生产安全可靠，技术经济合理为准则。对中、后期及边远油气田集输系统改造原则上要以提高设备使用的安全可靠性，提高生产效率，减轻劳动强度为主，改造更新设备仪表；老气田改造要以实现就地自动控制，实现井口无人值守为目标；对新建工程，特别是生产条件艰苦的边远山区、沙漠等地区，应建立自动化程度较高的控制系统。91/6/20231/6/20239

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概况及技术发展展望

3.含硫气田集输工程防腐蚀(1)选用抗硫材质(2)缓蚀剂防腐(3)管道内壁防腐涂层技术101/6/20231/6/202310第一节节天天然气气集输输工程程发展展概概况及及技术术发展展展望望4.提提高气气田集集输工工程的的整体体组装装水平平提高气气田集集输设设备的的整体体组装装施工工技术术水平平是指指实现现设计计定型型化、、模块块化、、设备备组装装工厂厂预制制化和和现场场装配配化。。今后组组装技技术发发展的的主要要趋势势：向大型型化、、工艺艺组件件微型型化、、整体体预制制化、、高度度自动动化、、露天天和易易运的的方向向发展展。1112/28/202212/28/202211第二节天天然气集输输的内容和和特点第二节天天然气集输输的内容和和特点天然气集输输是继气田勘勘探、开发发和开采之之后的一个个非常重要要的生产过过程，广义义而言，它它包括从井口开始始，将天然然气通过管管网收集起起来，经过过预处理和和其后的气气体净化，，最后成为为合格的商商品天然气气，并外输输至用户的的整个生产产过程。天然气集输输的过程如如图3-1所示。1212/28/202212/28/202212图3-1天天然气集集输系统示示意图1-井场；；2-集气气站；3-天然气净净化厂和压压气站；4-到配气气站的出口口；5、6-铁铁路与公路路穿越；7-中间压压气站；8-河流穿穿越；9-沟谷跨越越；10-地下下储气库；；11-阴阴极保护站站；12-终点配气气站1312/28/202212/28/202213第二节天天然气集输输的内容和和特点（1）井场场一般在气井井所在地设设置井场装装置，简单单的井场只只有采气树树装置。当当需要对单单井进行处处理时，常常在井场设设置一套调调压、分离离、计量等等设备，使使从气井出出来的天然然气经节流流降压后，，在分离器器中脱除游游离水、凝凝析油及机机械杂志，，经计量后后输入集气气管线。（2）集气气站一般将两口口以上的气气井用管线线接至集气气站，在集集气站对气气体进行节节流降压、、分离（油油、水、机机械杂质））、计量，，然手输入入集气管线线。根据天天然气中是是否需要回回收凝析油油，将集气气站分为常常温集气站站和低温集集气站两种种形式，其其中低温集集气站较常常温集气站站复杂很多多。1412/28/202212/28/202214第二二节节天天然然气气集集输输的的内内容容和和特特点点（3））天天然然气气处处理理厂厂对于于含含有有H2S等等杂杂质质和和凝凝析析油油的的天天然然气气，，经经集集气气站站汇汇集集预预处处理理后后，，还还需需进进入入天天然然气气处处理理厂厂，，在在天天然然气气处处理理厂厂进进行行脱脱硫硫化化氢氢、、二二氧氧化化碳碳、、凝凝析析油油和和水水，，使使气气体体质质量量达达到到管管输输和和商商品品天天然然气气的的质质量量标标准准。。（4））压压气气站站压气气站站分分为为矿矿场场压压气气站站和和输输气气干干线线压压气气站站两两种种。。在在气气田田开开发发后后期期（（或或低低压压气气田田）），，当当气气井井井井口口压压力力不不能能满满足足生生产产和和输输送送所所要要求求的的压压力力时时，，就就得得设设置置矿矿场场压压气气站站，，将将气气体体增增压压，，然然后后再再输输送送到到天天然然气气处处理理厂厂活活输输气气干干线线。。此此外外，，天天然然气气在在输输气气干干线线中中流流动动时时，，压压力力不不断断下下降降，，要要保保证证管管输输能能力力不不下下降降就就必必须须在在输输气气干干线线上上一一定定位位置置设设置置压压气气站站，，将将气气体体压压缩缩到到所所需需的的压压力力。。12/28/202215第二节天然然气集输的内内容和特点压气站设在输输气干线起点点的叫起点压压气站或首站站，其任务是将处理厂来来的天然气，，经除尘、计计量、增压后后输送到下一一站。而压气气站设在输气气干线中间一一定位置的叫叫中间压气站站，其任务是是将压力下降降了的天然气气进行增压，，继续往下一一站输送。中中间压气站可可以有好几个个（5）调压计计量站（配气气站）。一般设置在输输气支线的起起点或输气干干线的终点，，也可以设置置在输气干线线中途某个位位置，它可以以有很多个。。其任务是将将气体分配给给用户。1612/28/202212/28/202216第二节节天天然气气集输输的内内容和和特点点（6）集集气管网网和输气气干线在矿场内内部，将将各气井井的天然然气输送送到集气气站和各各集气站站的天然然气送往往气体净净化厂的的输气管管道统称称为集气气管网。。从气体体净化厂厂将处理理好的天天然气输输送到远远处用户户的输气气管道叫叫输气干干线。输输气干线线在经过过铁路、、公路、、河流、、沟谷时时，有穿穿跨越工工程。（7））清管管站为清除除管道道内的的积液液和污污物以以提高高管线线的输输送能能力，，常在在输气气干线线和集集气干干线上上设置置清管管站。。（8）阴极极保护为防止和延延缓埋在土土壤内的输输气干线的的电化学腐腐蚀，在输输气干线上上每隔一定定距离就设设置一个阴阴极保护站站。1712/28/202212/28/202217第三节天然然气集输工艺艺流程第三节天然然气集输工艺艺流程一、气井产物物从气井产出的的物质，天然气+液体体＋固体物质质。液体包括液烃和气田水水。液烃也是由于天然然气被采出后后，随着气——液相态平衡衡条件的变化化，一部分较较重的烃也凝凝结为液体被被析出。但对对组成属于干干气范围的天天然气，从气气井采出后不不析出液烃。。气田水又包含游离水和凝结结水两种。气田开开采初期，一一般不出现游离水，但少数气田田在开采初期期也有游离水水随着天然气气从气井采出出。凝结水是天然然气在高压、、高温的地层层中所含有的的饱和水汽，当天然气被被采出后，由由于压力和温温度降低，在在天然气中的的饱和水汽，，随着温度和和压力的变化化而凝结为液液体被游离出出来。机械杂质:固体物质包包括岩屑、砂砂、酸化处理理后的残存物物等。12/28/202218第三节天然然气集输工艺艺流程气田水分为底水(或边水水)和束缚水水两类。气田水：气藏里与天然然气同时存在在的水。边水或底水：：存在于气藏边边缘和衬托在在天然气底部部的气层水。。束缚水：一部分水因受受气层岩粒的的附着力或超超毛细孔隙作作用力的作用用，在采气过过程中不随气气流流动的水水。气田水通常有较高的的矿化度，一一般在10g／L以上。。12/28/202219第三节天然然气集输工艺艺流程二、气田集输输系统的工作作范围和工作作内容天然气从气井井采出，经过过降压并进行行分离除尘除除液处理之后后，再由集气气支线、集气气干线输送至至天然气处理理厂或长输管管道首站，称称为气田集输系统统。当天然气中中含有H2S、H2O时，即需经经过天然气处处理厂进行脱脱硫、脱水处处理，然后输输至长输管道道首站。气田集输系统统的工作：收集天然气气，并经过降降压、分离、、净化使天然然气达到符合合管输要求的的条件，然后后输往长输管管道。12/28/202220第三三节节天天然然气气集集输输工工艺艺流流程程三、、气气田田井井场场流流程程气田田集集输输流流程程是表表达达天天然然气气的的流流向向和和处处理理天天然然气气的的工工艺艺方方法法。。气田田集集输输流流程程分分为为井场场流流程程和气田田集集气气站站流流程程。在井井场场里里，，最最主主要要的的装装置置是是采采气气树树，，它它是是由由闸闸阀阀、、四四通通（（或或三三通通））等等部部件件构构成成的的一一套套管管汇汇。。还还有有节节流流阀阀，，压压力力、、温温度度检检测测仪仪表表及及加加热热或或注注醇醇设设备备等等。。井场场装装置置具具有有三三种种功功能能：：(1)调调控控气气井井的的产产量量；；(2)调调控控天天然然气气的的输输送送压压力力；；(3)防防止止天天然然气气生生成成水水合合物物。。12/28/202221第三三节节天天然然气气集集输输工工艺艺流流程程比较较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两两种种类类型型。。一种种是是加热热天天然然气气防防止止生生成成水水合合物物的的流流程程,如图3-1；另一一种种是是向天天然然气气中中注注入入抑抑制制剂剂防防止止生生成成水水合合物物的的流流程程，如如图3-2。12/28/202222图3-1加加热防冻冻的井场场装置原原理流程程图1-气井井；2-采气气树针形形阀；3-加加热炉；；4-气井井产量调调控节流流阀；5-加热热炉；6-气体体输压调调控节流流阀12/28/202223第三节天天然气气集输工工艺流程程图3-1所示，天天然气从从针形阀阀出来后后进入井井场装置置，首先先通过加加热炉3进行加加热升温温，然后后经过第第一级节节流阀(气井产产量调控控节流阀阀)4进进行气量量调控和和降压，，天然气气再次通通过加热热器5进进行加热热升温，，和第二二级节流流阀(气气体输压压调控节节流阀)6进行行降压以以满足采采气管线线起点压压力的要要求。12/28/202224图3-2注注抑制剂剂防冻的的井场装装置原理理流程图图1-抑制剂注注入器；；12/28/202225第三节天天然气气集输工工艺流程程图3-2所示，流流程图中中的抑制制剂注入入器1替替换了图3-1中的加热热炉3和5，流经注注入器的的天然气气与抑制制剂相混混合，一一部分饱饱和水汽汽被吸收收下来，，天然气气的水露露点随之之降低。。经过第第一级节节流阀(气井产产量调控控阀)进进行气量量控制和和降压。。再经第第二级节节流阀(气体输输压调控控阀)进进行降压压以满足足采气管管线起点点压力的的要求。。12/28/202226第三节天天然气气集输工工艺流程程四、气田田集输站站场工艺艺流程气田集输输站场工工艺流程程是表达达各种站站场的工工艺方法法和工艺艺过程。。所表达达的内容容包括物物料平衡衡量、设设备种类类和生产产能力、、操作参参数，以以及控制制操作条条件的方方法和仪仪表设备备等。气田集气气站工艺流程程分为单井集输输流程和多井集输输流程。按其天然然气分离离时的温温度条件件，可分分为常温分离离工艺流流程和低温分离离工艺流流程。储气构造造、地形形地物条条件、自自然条件件、气井井压力温温度、天天然气组组成以及及含油含含水情况况等因素素是千变变万化的的，而适适应这些些因素的的气田天天然气集集输流程程也是多多种多样样的。这这里仅对对较为典典型和常常见的流流程加以以描述。。12/28/202227第三节天然然气集输工艺艺流程1、常温分分离集气站功能：收集气井的的天然气；对对收集的天然然气在站内进进行气液分离离处理；对处处理后的天然然气进行压力力控制，使之之满足集气管管线输压要求求。我国目前常用用的常温分离离集气站流程程有以下几种种：(1)常温分分离单井集气气站流程12/28/202228图3-3常常温温分分离离单单井井集集气气站站原原理理流流程程图图(一一)1-从井井场场装装置置来来的的采采气气管管线线；；2-天天然然气气进进站站截截断断阀阀；；3-天天然然气气加加热热炉炉；；4-分分离离器器压压力力调调控控节节流流阀阀;5-气气、、油油、、水水三三相相分分离离器器；；6-天天然然气气孔孔板板计计量量装装置置；；7-天天然然气气出出站站截截断断阀阀;8-集集气气管管线线；；9-液液烃烃(或或水水)液液位位控控制制自自动动放放液液阀阀；；10-液液烃烃(或或水水)的的流流量量计计;11-液液烃烃(或或水水)出出站站截截断断阀阀；；12-放放液液烃烃管管线线；；13-水水液液位位控控制制自自动动放放液液阀阀；；14-水水流流量量计计；；15-水水出出站站截截断断阀阀；；16-放放水水管管线线。。12/28/202229图3-4常常温温分分离离单单井井集集气气站站原原理理流流程程图图(二二)1-从井井场场装装置置来来的的采采气气管管线线；；2-天天然然气气进进站站截截断断阀阀；；3-天天然然气气加加热热炉炉；；4-分分离离器器压压力力调调控控节节流流阀阀;5-气气、、油油、、水水三三相相分分离离器器；；6-天天然然气气孔孔板板计计量量装装置置；；7-天天然然气气出出站站截截断断阀阀;8-集集气气管管线线；；9-液液烃烃或或水水的的液液位位控控制制自自动动排排放放阀阀；；10-液液烃烃或或水水的的流流量量计计；；11-液烃或或水出站截断断阀；12-放放液烃或放水水管线。12/28/202230第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程常温分分离单单井集集气站站分离离出来来的液液烃或或水，，根据据量的的多少少，采采用车车运或或管输输方式式，送送至液液烃加加工厂厂或气气田水水处理理厂进进行统统一处处理。。常温分分离单单井集集气站站通常常是设设置在在气井井井场场。两两种流流程不不同之之处在在于分分离设设备的的选型型不同同，前前者为为三相相分离离器，，后者者为气气液分分离器器，因因此其其使用用条件件各不不相同同。前前者适适用于于天然然气中中液烃烃和水水含量量均较较高的的气井井，后后者适适用于于天然然气中中只含含水或或液烃烃较多多和微微量水水的气气井。。(2)常温分分离多多井集集气站站流程程12/28/202231图3-5常常温分分离多多井集集气站站原理理流程程图(一)12/28/202232图3-6常常温分分离多多井集集气站站原理理流程程图(二)12/28/202233第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程常温分分离多多井集集气站站一般般有两两种类类型，，如图3-5和和图3-6所示。。两种种流程程的不不同点点在于于前者者的分分离设设备是是三相相分离离器，，后者者的分分离设设备是是气液液分离离器。。两者者的适适用条条件不不同。。前者者适用用于天天然气气中油油和水水的含含量均均较高高的气气田，，后者者适用用于天天然气气中只只有较较多的的水或或较多多的液液烃的的气田田。图3-5和和图3-6所示仅仅为两口气气井的的常温温分离离多井井集气气站。多井井集气气站的的井数数取决决于气气田井井网布布置的的密度度，一一般采采气管管线的的长度度不超超过5km，井井数不不受限限制。。以集集气站站为中中心，，5km为为半径径的面面积内内，所所有气气井的的天然然气处处理均均可集集于集集气站站内。。图3-5中中管线线和设设备与与图3-3相相同同，图3-6中中管线线和设设备与与图3-4相相同同。12/28/202234第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程2、低低温分分离集集气站站流程程低温分分离集集气站站的功能：(1)收集气气井的的天然然气；；(2)对收集集的天天然气气在站站内进进行低低温分分离以以回收收液烃烃；(3)对处理理后的的天然然气进进行压压力调调控以以满足足集气气管线线输压压要求求；(4)计量。。12/28/202235第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程低温分分离：分离离器的的操作作温度度在0℃以以下，，通常常为-4～～-20℃℃。天天然气气通过过低温温分离离可回回收更更多的的液烃烃。为了要要取得得分离离器的的低温温操作作条件件，同同时又又要防防止在在大差差压节节流降降压过过程中中天然然气生生成水水合物物，因因此不不能采采用加加热防防冻法法，而而必须须采用用注抑制剂防防冻法以防止生生成水合物物。天然气在进进入抑制剂剂注入器之之前，先使使其通过一一个脱液分分离器(因因在高压条条件下操作作，又称高高压分离器器)，使存存在于天然然气中的游游离水先行行分离出去去。12/28/202236第三节天天然气集输输工艺流程程为了使分离离器的操作作温度达到到更低的程程度，故使使天然气在在大差压节节流降压前前进行预冷，预冷的方法法是将低温分分离器顶部部出来的低低温天然气气通过换热热器，与分分离器的进进料天然气气换热，使使进料天然然气的温度度先行下降降。因闪蒸分离离器顶部出出来的气体体中，带有有一部分较较重烃类，，故使之随随低温进料料天然气进进入低温分分离器，使使这一部分分重烃能得得到回收。。12/28/202237第三节天天然气集输输工艺流程程比较典型的的两种低温温分离集气气站流程分分别如图3-7和和图3-8所示。图3-7流流程图的特特点：低温分离器器底部出来来的液烃和抑制制剂富液混混合物在站内未进行分离；以混合液直直接送到液液烃稳定装装置去处理理图3-8流流程图的特特点：低温分离器器底部出来来的混合液在站内进行分离；将液液烃和抑制制剂富液分分别送到液液烃稳定装装置和富液液再生装置置去处理。12/28/202238图3-7低温分分离集气站站原理流程程图(一)1-采气管管线2-进站站截断阀3-节流阀4-高压分分离器5-孔孔板计量装装置6-装置置截断阀7-抑制剂剂注入器8-气—气换换热器9-低低温分离器器10-孔板板计量装置置11-液液位调节阀阀12-装置截断断阀13-闪蒸蒸分离器14-压力调调节阀15-液位位控制阀16-液位位控制阀17-流量计计12/28/202239第三节天天然气集输输工艺流程程图3-7流程程图所示：井场装置通过过采气管线1输来气体经经过进站截断断阀2进入低低温站。天然然气经过节流流阀3进行压压力调节以符符合高压分离离器4的操作作压力要求。。脱除液体的的天然气经过过孔板计量装装置5进行计计量后，再通通过装置截断断阀6进入汇汇气管。各气气井的天然气气汇集后进人人抑制剂注入入器7，与注注入的雾状抑抑制剂相混合合，部分水汽汽被吸收，使使天然气水露露点降低，然然后进入气一一气换热器8使天然气预预冷。降温后后的天然气通通过节流阀进进行大差压节节流降压，使使其温度降到到低温分离器器所要求的温温度。从分离离器顶部出来来的冷天然气气通过换热器器8后温度上上升至0℃以以上，经过孔孔板计量装置置10计量后后进入集气管管线。12/28/202240第三节天然然气集输工艺艺流程从高压分离器器4的底部出出来的游离水水和少量液烃烃通过液位调调节阀11进进行液位控制制，流出的液液体混合物计计量后经装置置截断阀12进入汇液管管。汇集的液液体进入闪蒸蒸分离器13，闪蒸出来来的气体经过过压力调节阀阀14后进入入低温分离器器9的气相段段。闪蒸分离离器底部出来来的液体再经经液位控制阀阀15，然后后进入低温分分离器底部液液相段。从低低温分离器底底部出来的液液烃和抑制剂剂富液混合液液经液位控制制阀16再经经流量计17，然后通过过出站截断阀阀进入混合液液输送管线送送至液烃稳定定装置。12/28/202241图3-8低低温温分分离离集集气气站站原原理理流流程程图图(二二)1-加热热器器2-三相相分分离离器器3-液位位控控制制阀阀4-流量量计计5-气-液液换换热热器器6-液位位控控制制阀阀7-流量量计计12/28/202242第三三节节天天然然气气集集输输工工艺艺流流程程图3-8流流程程图图与与图图3-7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再再经经流流量量计计7后后，，通通过过出出站站截截断断阀阀送送至至抑抑制制剂剂再再生生装装置置。。12/28/202243第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程因为低温分分离器器的低低温是由天然气气大差差压节节流降降压所所产生生的节节流效效应所获得得。故故高压分分离器器的操操作压压力是根据据低温分分离器器的操操作温温度来确定定的。。操作作温度度随气气井温温度和和采气气管线线的输输送温温度来来决定定，通通常按按常温温考虑虑。闪蒸分分离器器的操操作压压力随低温分分离器器的操操作压压力而定；；操作温温度则随高压分分离器器的操操作温温度而定。。三相分分离器器的操操作压压力根据稳定塔塔的操操作压压力来确定定；操作温温度则根据据稳定塔塔的液液相沸沸点和和最高高进料料温度度来确定定。12/28/202244第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程图3-7和和图3-8两两种种低温分分离流流程的选取取，取取决于于天然气气的组组成、、低温温分离离器的的操作作温度度、稳稳定装装置和和提浓浓再生生装置置的流流程设设计要要求。低温分离器器操作作温度度越低低，轻轻组分分溶入入液烃烃的量量越多多。此此种情情况以以采用图图3-7低低温分分离流流程为为宜。12/28/202245第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程五、气气田集集输流流程的的制定定1．制制定集集输流流程的的技术术依据据(1)气气田开开发方方案；；(2)近近期收收集的的有代代表性性的气气井动动态资资料。。12/28/202246第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程上述两方面面的资料料中，，以下下各种种资料料和数数据对对于制制订气气田集集输流流程有有重要要关系系：(1)气井井产物物。井口条条件下下天然然气取取样分分析资资料，，油的的分析析和评评价资资料，，水分分析资资料等等。(2)构造造储层层特征征，气田可可采储储量、、开采采速度度、开开采年年限，，逐年年生产产规模模，各各生产产区单单井平平均产产量、、生产产井井井网布布置图图、生生产井井数等等。(3)气层压压力和和温度度，生产条条件下下的井井口压压力和和温度度，气气田压压力递递减率率。12/28/202247第三节节天天然气气集输输工艺艺流程程2．制制定集集输流流程应应遵循循的技技术准准则(1)国家家各种种技术术政策策和安安全法法规；；(2)各种种技术术标准准和产产品标标准，，各种种规程程、规规范和和规定定；(3)环保保、卫卫生规规范和和规定定。12/28/202248第三节天天然气气集输工工艺流程程3．集输输系统(包括管管网和站站场)的的布局(1)在在气田开开发方案案和井网网布置的的基础上上，集输输管网和和站场应应统一考考虑综合合规划分分步实施施，应做做到既满满足工艺艺技术要要求又符符合生产产管理集集中简化化和方便便生活；；(2)产产品应符符合销售售流向要要求；(3)三三废处理理和流向向应符合合环保要要求；(4)集集输系统统的通过过能力应应协调平平衡；(5)集集输系统统的压力力应根据据气田压压能和商商品气外外输首站站的压力力要求综综合平衡衡确定。。12/28/202249第四节集集输管管线第四节集集输管管线一、集输输管线及及其分类类采气管线线:从气井至至集气站站第一级级分离器器入口之之间的管管线；集气管线线:集气站至至净化厂厂或长输输管线首首站之间间的管线线。分为为集气支线线和集气气干线。由集气气站直接接到附近近用户的的直径较较小的管管线也属属集气管管线范畴畴。由集集气干线线和若干干集气支支线（或或采气管管线）组组合而成成的集气气单元称称为集气管网网；一个地地区的集集气管网网则是指指一个气气田和一一个或几几个气田田的集气气管线组组合而成成的集气气单元。。图3-9为一气田田集输管管网的示示意图。。净化后后的天然然气进入入输气管管线。12/28/202250图3-9集集气系统示意意图1-井场装置置；2-采气气管线；3-多井集气站站；4-集气气支线；5-集气干线线；6-集气气总站；7-天然气净化化厂12/28/202251第四节集输输管线按集气管线的的操作压力通通常分为高压、中压和和低压集气管管线。a)高压集气气压力在10MPa以上的的为高压集气气。四川卧龙河气气田、中坝气气田的采气管管线均按16MPa设计计。长庆气田田靖边区的采采气管线按关关井压力25MPa设计计，川南矿区区一些气田的的采气管线也也按关井压力力设计，天然然气在井口不不降压直接输输至集气站再再进行加热，，节流、分离离、计量，井井口无人值守守。12/28/202252第四四节节集集输输管管线线b)中中压压集集气气压力力在在1.6MPa至至10MPa范范围围内内为为中中压压集集气气。。引进进的的卧卧龙龙河河天天然然气气净净化化厂厂设设计计压压力力为为6.4Mpa，，与与之之配配套套的的集集气气干干线线按按10MPa级级设设计计。。四四川川大大天天池池构构造造带带的的五五百百梯梯、、龙龙门门、、沙沙坪坪气气田田集集气气管管线线按按10MPa级级设设计计。。国国内内设设计计的的压压力力为为4Mpa的的四四川川垫垫江江天天然然气气净净化化厂厂的的集集气气干干线线按按6.4MPa设设计计。。一一些些可可直直接接进进入入输输气气干干线线的的不不含含硫硫或或微微含含硫硫天天然然气气的的集集气气管管线线，，一一般般按按4.0～～8.0MPa设设计计。。12/28/202253第四节集集输管线c)低压压集气压力在1.6MPa以下的是是低压集气气。一些气田到到开采后期期井口压力力下降，不不能进入输输气干线，，又不准备备就地加压压时，则采采用低压集集气，供给给临近用户户。如四川川阳高寺气气田压力降降至0.16MPa以下，低低压集气后后供就近的的沪州市使使用。12/28/202254第四节集集输管线为了充分示示利用地层层压力和满满足不同用用户需要，，有的气田田同时存在在高压、中中压和低压压集气。集集气管网的的管径是根根据输气量量、压力等等因素通过过计算优选选的，四川川气田集气气支线常用用管径有：：DN50、DN65、DN80、DN100，集气支支干线常用用DN100至DN200；；集气干线线常用DN200至至DN500。12/28/202255第四节集集输管线二、集气管管网类型及及国内外对对比现状（1）国内内集气管网网枝状、放射射状和环状状管网流程程，国内都都有应用。。枝状集气流流程的管网呈树树枝状，经经气田主要要产气区的的中心建一一条贯穿气气田的集气气干线，将将位于干线线两侧各井井的气集入入干线，并并输至总集集气站。该该流程适用用于条状狭狭长气田，，四川卧龙龙河气田即即采用这种种流程。对于大型气气田，有一一条或多条条集气干线线，各单井井及各集气气站的天然然气经集气气支线及集集气支干线线进入集气气干线，四四川五百梯梯气田采用用这种流程程。枝状集气流流程的特点点是适宜于于单井集气气。12/28/2022565712/28/2022第四节集集输管线放射状集气气流程用于若干口口气井相对对集中的一一些井组的的集气，每每组井中选选一口设置置集气站，，其余各单单井到集气气站的采气气管线成放放射状，故故亦称多井集气流流程。该流程在四四川气田应应用最广泛泛，如磨溪溪气田、大大庆的汪家家屯气田、、大港的板板桥气田也也采用这种种流程，其其优点是便便于天然气气的集中预预处理和集集中管理，，能减少操操作人员。。12/28/2022575812/28/2022第四节集集输管管线环状集气气管网流流程是将集气气干线布布置成环环状，沿沿干线设设置各单单井或集集气站的的进气点点。环口口处设置置集气总总站，将将天然气气送往处处理厂或或输气干干线，四四川威远远气田即即采用这这种流程程。其特特点是：：便于调度度气量，，环形集集气干线线局部发发生事故故不影响响正常供供气。12/28/202258第四节集集输管管线大型气田田不局限限于一种种集气流流程，可可用上述述两种或或三种流流程的组组合。威威远气田田就有东东、西、、南和北北四条集集气干线线和一个个环形管管网，而而且树枝枝、放射射状和环环形管网网流程兼兼备，是是四川集集气流程程形式最最多的气气田。长长庆气田田靖边区区有东、、西、南南、北四四条集气气干线，，各单井井至集气气站采用用放射状状流程，，各集气气站再经经集气支支线进入入集气干干线，是是枝状和和放射状状流程的的结合。。12/28/2022596012/28/2022第四节集输输管线（2）国外集集气管网枝状、放射状状和环状管网网三种。罗马尼亚1974年拥有有生产气井1500多口口，集气站400余座，，集输流程形形式主要也是是以上三种。。加拿大的气田田大部分是50、60年年代建设的，，目前气井压压力下降，最最大的关井压压力为21MPa。采气气管线仍然按按关井压力设设计，集气管管线压力一般般都较高，在在7MPa左左右。因为各各气田的气必必须处理合格格后才能进入入努发公司的的输气管道。。努发公司输输气管道的输输送压力较高高，一般在6MPa至7Mpa之间间，各气田的的气只有增压压后才能进入入输气管道。。集气管道的管管径大部分在在DN80至至DN300之间，野猫猫山气田集气气干线16km从北至南南采用变径管管：Φ168.3、Φ209、Φ273和Φ323。12/28/2022606112/28/2022第四节集集输管管线（3）国国内外对对比分析析国内与国国外的集集输流程程在管网网布置方方式上基基本一致致。差距距主要在在所采用用的工艺艺装置，，自动控控制技术术及集输输工程勘勘察设计计所拥有有的现代代技术装装备（包包括软硬硬件）。。12/28/202261第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理一、矿场场分离1、矿场场分离的的对象和和特点天然气从从气井采采出往往往含油液液体（水水和/或或液烃））和固体体（岩屑屑、腐蚀蚀产物））。12/28/202262第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理（1）常常温分离离工艺天然气在在分离器器操作压压力下，，以不形形成水合合物的温温度条件件下进行行气-液液分离，，称为常温分离离。分离器器出的气气体送入入气田集集输管线线系统；；分离出出的液体体（水或或/和液液烃）送送入储水水罐（池池）或/和液烃烃储罐。。分离器前前的节流流阀系用用于调节节分离器器的操作作压力，，分离器器操作压压力取决决于集输输管线的的起点压压力。加加热器用用于调节节分离器器的操作作温度，，分离器器的操作作温度取取决于分分离器操操作压力力条件下下水合物物形成温温度。通通常分离离器的操操作温度度要比分分离器操操作压力力条件下下水合物物形成温温度高3～5℃℃.常温分离离工艺的的特点：：辅助设备备较少，，操作简简便，适适用于干干气的矿矿场分离离。12/28/202263第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理（2）低低温分分离工艺艺在很多情情况下，，天然气气采气压压力远高高于外输输压力。。利用天天然气在在气田集集输过程程出现的的大差压压节流降降压所产产生的节节流效应应（焦耳耳-汤姆姆逊效应应）达到到的低温温条件，，在此条条件下进进行气体体和水或或/和液液烃分离离，称为为矿场低温温分离。此种分离离工艺同同时产生生两种效效果：①增加液液烃回收收量；②②降低天天然气露露点。因因此气田田集输系系统即可可利用这这两种效效果，对对天然气气进行液液烃回收收或和脱脱水。气气田集输输系统可可利用低低温分离离工艺使使天然气气的烃露露点和水水露点降降低以满满足管输输要求，，也是气气田集输输系统的的节能措措施之一一。12/28/202264第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理来自井场场装置的的天然气气，经过过脱液分分离器脱脱出其所所携带的的游离水水或/和和液烃以以及固体体杂质后后，经注注入水合合物抑制制剂，再再进入气气-气换换热器与与低温天天然气换换热后温温度下降降，然后后通过节节流阀产产生大差差压节流流降压，，温度进进一步下下降并达达到所要要求的低低温条件件。在此此条件下下天然气气中C5+组分大大部分被被冷凝下下来。C3和C4也有相当当一部分分称为液液相溶于于液烃内内。所有有液相物物质沉聚聚到分离离器底部部。低温分离离器出来来的液体体，其中中包含有有抑制剂剂富液和和液烃。。此时所所获得的的液烃是是不稳定定的，因因为其中中溶解有有一部分分甲烷和和乙烷气气体。为为了满足足气田矿矿场储存存的要求求，故在在输往液液烃加工工厂之前前需进行行矿场稳稳定。稳稳定的方方法是降降低液烃烃的蒸气气压以满满足储存存要求。。12/28/202265第五节气气田天然气气矿场分离离、井口防防冻和污水水处理低温分离器器的操作压压力系根据据集气管线线的输压来来确定，操操作温度则则根据天然然气组成和和所要得到到的液烃组组分的回收收率来确定定。同时，，根据矿场场回收条件件和稳定工工艺的特点点，确定低低分离器的的操作温度度。低温分离工工艺通常适适用于富气气的分离。。对于贫气，，在通过气气-液平衡衡计算，表表明低温分分离工艺对对液烃回收收具有经济济价值时，，则应采用用低温分离离工艺。12/28/202266第五节气气田天然气气矿场分离离、井口防防冻和污水水处理二、井口防防冻工艺（1）国内井口防冻即即是防止采采气过程中中生成水合合物。一般气井流流动压力高高、流动温温度低，外外输前节流流降压会产产生温降，，在节流阀阀和输气管管道中生成成水合物堵堵塞管道，，影响正常常输气。防止水合物物生成有多多种方法，，较多采用的的是加热法法，其次是是注入防冻冻剂（乙二二醇）法，，除此之外外还有井口口脱水法、、冷分离法法，脱水一一般应在集集气干线首首站进行，，在井口脱脱水只适于于高产气井井。冷分离离法是利用用节流降压压产生的温温降，使天天然气中饱饱和水凝析析并利用分分离器除去去，然后在在分离器底底部加热把把分离出的的水合物溶溶解后排出出，这种方方法适用于于高压气井井和高压集集气站。12/28/2022676812/28/2022第五节气田田天然气矿场场分离、井口口防冻和污水水处理（2）国外国外采用的防防冻工艺与国国内使用的方方法相同。加加热法多用水水套炉，美国国还使用直接接加热器和催催化加热器。。防冻剂法中中以喷注甲醇醇为最多，如如丹麦，波兰兰、美国、前前苏联等。美国早在50年代代初就采用电电动化学品泵泵来调节甲醇醇注入量。前苏联建立了甲醇回回收装置，奥奥伦堡气田甲甲醇用量300t/d，，通过再生，，可回收60～70t／／d，并且研研究了降低甲甲醇消耗的技技术。注入泵泵不仅使用电电动的，也较较多地使用天天然气的压力力，来驱动泵泵工作，不需需要另外的动动力，达到自自动注醇。加拿大的许多气田井井口和集气管管线都采用注注甲醇流程。。采用气动注注醇泵，气源源是由处理厂厂返回各井的的净化气，其其注醇泵很小小巧，且有各各种形式。有有的产水量大大的气井同时时采用注甲醇醇和加热方法法来防止水合合物的生成。。12/28/2022686912/28/2022第五节气田田天然气矿场场分离、井口口防冻和污水水处理此外，加拿大野猫山山气田、鬼河河气田、Brazean气田选用了热水伴伴热集气管线线的方法获得得了良好效果果，伴热管在在低压下操作作，即使热水水加热器一旦旦发生故障，，由于管四周周建立了温度度场，管线也也不致马上冰冰堵。鬼河气气田和Brazean气气田，不仅集集气管线采用用伴热管，由由于井下天然然气温度低，，还采用了井井下伴热管流流程，以防止止天然气在井井下产生冰堵堵。鬼河气田田井下伴热管管深610m，Brazean气田田井下伴热管管深达1000m，伴热热管设有止回回阀，回水从从油管随天然然气带出。近近年来苏联还还研制了向井井筒和管道注注防冻剂的自自动控制装置置，能精确地地调节防冻剂剂的加入量，，降低了防冻冻剂的消耗量量，也增加了了天然气输送送的可靠性。。12/28/2022697012/28/2022第五节气田田天然气矿场场分离、井口口防冻和污水水处理目前国内使用用的防冻工艺艺技术，与国国外基本一致致。但在装备和控制技技术及能耗方方面还有较大的差差距。1）加热防冻冻工艺上使用用的水套炉热热效率与国外外水平基本相相当，而效率率的进一步提提高受烟气的的低温腐蚀限限制。水套炉炉的熄火监测测和温度控制制技术有待配配套完善。2）防冻剂注注入工艺方面面，四川石油油设计院研制制了利用天然然气作动力的的注醇泵，但但结构较复杂杂，体积大，，还需进一步步改进。3）配套、完完善防冻剂的的回收技术和和降低防冻剂剂的消耗量。。12/28/2022707112/28/2022第五五节节气气田田天天然然气气矿矿场场分分离离、、井井口口防防冻冻和和污污水水处处理理三、、气气田田污污水水处处理理1.国国内内随着着气气田田的的开开发发，，气气田田污污水水逐逐年年增增加加。。处理理方方法法有有：：回注地层层、熬盐盐、向地地层渗透透、向大大气中蒸蒸发等。。回注地层层和熬盐盐是解决气气田污水水出路的的主要途途径。其其它方法法只能适适用于不不含硫或或C1含量很少少的气田田水，对对环境也也存在不不同程度度的污染染，不是是解决问问题的根根本方法法。目前前各矿采采用回注注和熬盐盐的已比比较多。。12/28/2022717212/28/2022第五节气气田天天然气矿矿场分离离、井口口防冻和和污水处处理威远气田田卤水除熬熬盐外，，已有回回注卤水水的浅井井17口口；现采采用自流流回注，，输卤水水干线33km，支线线57km，回回注卤水水能力大大约为2500m3／d。1997年产水水量76.85×104m3/a，回回注量71×104m3/a，熬熬盐量5.15×104m3/a。川西南矿矿区1997年产水水126.1××104m3/a，其其中回注注地层109.8×l04m3/a，回回注率87％，，熬盐量量为13.4××l04m3/a。。12/28/2022727312/28/2022第五节节气气田天天然气气矿场场分离离、井井口防防冻和和污水水处理理五百梯梯气田田开发发时，，污水水处理理同时时进行行了设设计，，现已已建成成邓1井污污水处处理站站，处处理规规模为为10m3/h。。采用用混凝沉沉淀、、除垢垢、杀杀菌、、二级级过滤滤、除除氧、、加压压回注注的气田田水处处理回回注流流程，，具体指指标如如下：：悬浮物物含量量（10mg／／l，，粒径径小于于10μm）；；水中氧氧含量量<0.05mg／／l；；细菌总总数<10000个个/l；；回注压压力10MPa。12/28/2022737412/28/2022第五节气气田天然气气矿场分离离、井口防防冻和污水水处理2.国国外国外对气田田污水的处处理方法，，仍然是回回注和熬盐盐居多。国国外己有的的处理方法法中有电渗析法、、反渗透法法及蒸馏法法。这些方法法的共同点都是将卤水经过过淡化（或或浓缩）之之后，使绝绝大部分成成为可以排排放或重复复利用的““淡水”，，然后将剩剩余浓卤水水再制盐。美国CE-NATCO公司采采用双向高速过过滤器来处理污水水。直径为为3.6m的过滤器器，处理污污水量可达达2.9××104m3/d，滤后后效果好，，质量高。。含油污水水不用化学学剂处理时时，粒径>2μm的的颗粒脱除除率＞90%，经化化学处理后后的水，粒粒径>1μμm的颗粒粒脱除率可可达98％％。整套装装置采用程程序自动控控制调节，，不需人操操作。污水除油美美国普遍采采用浮选器。12/28/2022747512/28/2022第五五节节气气田田天天然然气气矿矿场场分分离离、、井井口口防防冻冻和和污污水水处处理理加拿拿大大的的大大部部分分气气田田都都有有污水水回回注注站站。野猫猫山山气气田田专门门打打了了一一口口深深3000m的的污污水水回回注注井井，，该该井井距距天天然然气气处处理理厂厂约约8km，，各各井井汇汇集集到到处处理理厂厂的的污污水水，，通通过过管管线线用用泵泵打打入入回回注注站站的的储储罐罐。。进进储储罐罐前前设设有有内内芯芯为为泡泡沫沫管管的的过过滤滤器器，，一一般般每每月月换换滤滤芯芯3～～5次次，，在在处处理理厂厂发发现现回回注注厂厂压压力力升升高高，，说说明明滤滤芯芯堵堵塞塞，，就就派派人人去去回回注注站站更更换换。。储储罐罐设设有有计计量量表表，，上上、、下下液液位位控控制制，，当当液液位位升升到到上上位位时时，，自自动动打打开开注注入入泵泵，，液液位位回回到到下下位位时时，，自自动动关关闭闭注注入入泵泵。。最最大大注注