天然气处理工艺简介讲解

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1、天然气处理工艺简介,2013年12月29日,风险等级划分,布站形式,工艺原理,主 要 内 容,井口工艺,一、分类,井口工艺,作业区单井根据压力等级可分为高压井、低压井。 高压井以高压气井为主，均为自喷井。 低压井以油井为主，主要包括机采井、电泵井、自喷井、气举井、试采井。,二、工艺流程,井口工艺,机采井、电泵井、自喷井、气举井、试采井。,机采井,气举井,低压自喷井,电泵井,试采井,井口工艺,高压气井,风险等级划分,布站形式,工艺原理,主 要 内 容,井口工艺,一、布站目的,为了把油田各单井的油气集中起来进行输送、计量和处理，需要根据各区块的实际情况和油品性质，采用不同的原油集输工艺，达到充分利

2、用油气资源、地层压力、节能降耗、方便管理的目的。,布站形式,二、分类,油气集输系统布站形式分为： 一级半（或一级）布站： 二级布站：分输流程和混输流程 三级布站：,布站形式,其中*站和*站污水处理系统，处理合格的污水通过注水泵、配水间分注各注水井或回灌井,三、作业区管网流程框图,布站形式,四、作业区布站形式,作业区布站形式明细表,布站形式,风险等级划分,布站形式,工艺原理,主 要 内 容,井口工艺,一、重大危险源,定义：长期地或临时生产、加工、使用或储存危险化学品，且危险化学品的数量等于或超过临界量的单元。 重大危险源构成要素：存在化学危险物品和具有足够大的驻留量 分级:重大危险源根据其危险程

3、度，分为一级、二级、三级和四级，一级为最高级别。 定级：重大危险源分级计算： q：危险化学品实际存在（在线）量（单位：吨）； Q：危险化学品相对应的临界量（单位：吨）； ：危险化学品相对应的校正系数； a：该危险化学品重大危险源厂区外暴露人员的校正系数 一级：R100 ；二级：100R50；三级：50R10； 四级：R10,重大危险源等级划分,二、各站队危险等级划分,重大危险源等级划分,风险等级划分,布站形式,工艺原理,主 要 内 容,井口工艺,一、两站处理流程,*站：,油气水分离,来料,三相分离器,脱硫,脱水、脱烃,气,*输气首站,油,至*总外输,污水处理,单井回灌或注水,水,*站：,来料,

4、三相分离器,脱水、脱烃,气,*输气首站,油,至*装车站,*站处理,单井回灌或注水,水,原油稳定,原油稳定,二、油气水分离,井口来料，一般为油、气、水混合物，为了实现对油、气、水的分离，工程上采用不同分离装置进行分离。通过分离后的油、气、水再进入形应的单元进行进一步处理。 分离原理： 依靠油、气、水之间的互不相容和各相间存在的密度差异，通过重力沉降达到分离的目的。 分离器的分类： 按外形分主要有： 立式和卧式; 按分离功能分有： 两相和三相； 按操作压力可分为：低压(0.1MPaP1.6MPa)中压(1.6MPaP10MPa) 高压(10MPaP100MPa) 超高压（100MPaP ）,油气水

5、分离,油气水分离,三、原油稳定,原油稳定目的,目的：为了降低原油在集输过程中的蒸发损耗，将原油中挥发性强的组分较完全地脱除，以降低原油在常温下的蒸汽压（原油稳定设计规范中：稳定原油在储存温度下的饱和蒸气压的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍；在部分文献中提到蒸汽压小于0.8889atm）。外输含水0.5%（质量） 挥发性较强的组分： C1C4组分。 C5和C6组分： C5可以全部拔走，但C6是有要求的。 原因：C6从原油到成品油炼制过程中对产品质量影响非常大。,原油稳定,原油稳定的方法,闪蒸法：在一定温度下降低系统压力，利用在同样温度下各种组分汽化率不同的特性，使大量的C1到C4轻烃蒸发，达到

6、将其从原油中分离出来的目的。 有加热闪蒸和负压闪蒸两种 特 点：轻烃回收率低； 负压闪蒸工艺安全性差，要求管道与设备的严密性，防止空气串入； 操作简单； *站：油单元三相分离器在脱水的同时也将原油当中的轻烃闪蒸出去； 气单元一级闪蒸罐和二级闪蒸罐对凝析油进行稳定。,原油稳定,分馏法：通过把原油加热到一定温度，利用蒸馏原理，使气液两相经过多次平衡分离，将易挥发的轻组分尽可能转移到气相，而重组分保留在原油中。 特 点：操作温度高，要求换热面积大； 流程复杂，对操作过程的控制要求严格； 稳定效果好，轻烃收率高。 *站：在优化之前主要产凝析油，其挥发性高，采用的是两级闪蒸+稳定塔分馏的方式，使凝析油更

7、加为稳定。,原油稳定,四、天然气处理,1、天然气技术指标（GB17820-2012）,天然气按高位发热量、总硫、硫化氢和二氧化碳含量分为一类、二类、三类； 作为民用燃料的天然气，总硫和硫化氢含量应符合一类气和二类气技术指标；,1）天然气脱水的目的： 降低输送负荷； 减小设备及管道腐蚀； 防止水合物的生成； 达到商品气质要求。,2、天然气脱水,天然气脱水,2）天然气脱水的方法,（1）低温分离法 原理：通过降低天然气的温度，利用水与轻烃凝结为液体的温差，使水得以冷凝，从而达到脱水的目的。 缺点：需要制冷设施对天然气进行制冷。 常用的制冷方法： 冷剂制冷（外冷）：丙烷、液氨等 节流膨胀制冷（自身节流

8、制冷）：J-T阀、膨胀机等,天然气脱水,（2）溶剂吸收法 原理：天然气与某种吸水能力强的化学溶剂相接触，利用化学溶 剂对水的吸收能力，吸收天然气中的水分，同时不与水发 生化学反应，最终达到脱水的目的。 优点：吸收剂能通过一定的方法进行再生， 使其能重复使用。 常用的脱水剂是：醇类化合物如二甘醇、三甘醇。,天然气脱水,（3）固体吸附法 原理：天然气与亲水性强的多孔物质相接触，利用多孔物质宏大的比表面积吸附天然气中的水分，达到脱水的目的。 优点：吸附剂能再生，可重复使用。 特点：脱水效果好，适用于深度脱水。 常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、分子筛。,天然气脱水,以上三种脱水方法在作业区均有使用。

9、*站 石炭系：低温分离法（J-T制冷）+乙二醇吸收的方式； 三叠系：分子筛吸附的方式。 *站：低温分离法（丙烷制冷）+乙二醇吸收的方式；,天然气脱水,3）天然气水合物,（1）定义：在一定压力和温度下，天然气中的某些组分和液态水生成的一种不稳定的、具有非化合物性质的晶体。 （2）结构：白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪。,天然气脱水,（3）形成条件：,天然气含水量处于饱和状态或者有液态水存在； 压力和温度； 辅助条件（压力波动、流向改变而产生扰动、或有晶种存在都会促进产生水合物）。,（4）防止水合物形成,脱除天然气中的水分； 降低压力、提高温度； 用抑制剂。,天然气脱水,（5）形成水合物的

10、处理方法,降压法 加热法 提高产量 加抑制剂,天然气脱水,3、天然气脱烃,1）轻烃回收的目的,（1）满足商品气的质量要求。 （2）最大程度地回收天然气凝液。,2）轻烃回收的方法,天然气脱烃,油吸收：天然气中各组分在吸收油中的溶解度的差异而使轻重关键组分得以分离的方法。 吸附：利用多孔结构的固体物质对烃类组分吸附能力强弱的差异而实现气体中重组分与轻组分的分离。 低温分离法：利用天然气中各组分的挥发度不同，将天然气冷却，得到部分富含较重烃类的液烃，与气体分离的过程。 目前，新建或改建的液烃回收装置约有90%采用低温分离法。,天然气脱烃,*站三叠系采用的是低温分离法中的混合制冷法（冷剂制冷法（丙烷）

11、和节流膨胀制冷法（ “J-T” 阀或膨胀机）；石炭系为节流阀（ “J-T” 阀）制冷。 *站采用的是低温分离法中的冷剂制冷法（丙烷）。,天然气脱烃,4、天然气脱除酸性组分,天然气中通常含有H2S、CO2和有机硫等酸性组分，遇水后呈酸性，人们常称为酸气气体。 天然气中酸性气体的存在，会加剧对管线、设备的腐蚀，天然气在冷冻分离过程中，CO2会形成干冰，堵塞管道和设备。H2S含较多的天然气在燃烧时会出现异味、污染环境、影响健康。 因此，脱除天然气中的酸性气体，是天然气净化的主要任务之一。,1）天然气脱除酸性组分的目的,2）天然气脱除酸性组分的方法,天然气脱除酸性组分是指脱硫和脱二氧化碳，尤其以脱硫为

12、主。天然气脱硫主要指脱除H2S，有机硫和。 脱除H2S和CO2分干法和湿法两大类以及膜法。,天然气脱硫,天然气脱硫,（1）化学吸收工艺 基本原理：以碱性溶液为吸收溶剂，与酸性组分(H2S、CO2)反应生成某 种化合物。吸收了酸性组分的富液在T升高、p降低时，该化 合物又能分解释放出酸性组分。 特 点：净化度高，适应性宽。 （2）物理吸收工艺 基本原理：以有机化合物为吸收溶剂，对酸性组分进行物理吸收而将 它们从气体中脱除。吸收了酸性组分的富液在p降低时，又 放出所吸收的酸性组分。 特 点：能脱有机硫化物；吸收重烃。,天然气脱硫,（3）直接转化工艺 基本原理：以氧化-还原反应为基础，利用溶液中氧载

13、体的催化作用， 将H2S氧化为硫。向溶液中鼓入空气，吸收剂得到再生。 特 点：硫容低；集脱硫和硫回收为一体。 （4）干法脱硫工艺 基本原理：利用H2S与固体中的活性成分发生化学反应或在固体的吸附 作用，脱除H2S。失去脱硫能力后更换脱硫剂。 特 点：硫容小，净化度很高，能耗低；再生困难。,天然气脱硫,*的脱硫方法采取的是化学吸收法当中的醇胺法，即甲基二乙醇胺法（MDEA法）。由于它在CO2存在的情况下对H2S具有选择性吸收的能力，目前已在天然气脱硫中得到广泛使用。 采用MDEA代替其它胺，改善了酸气质量和操作条件，降低了能耗。对于净化低含硫、高碳硫比的天然气，MDEA是目前最优的方法。我国四川

14、气田的净化厂大多采用MDEA溶剂脱硫。,天然气脱硫,五、污水处理,1）污水中含有悬浮物，在注水过程中就会造成储层损害，注水量下降，注入压力升高，甚至注不进水； 2）注入水中还常含有氧、二氧化碳等气体，这些气体使注入水具有腐蚀性，其腐蚀产物也会对地层损害，并降低注水设备、管线等的使用寿命；,1、污水处理的目的,污水处理,重力沉降分离 重力沉降分离和过滤组合工艺 除油+絮凝沉降+过滤 *井区污水处理：重力沉降分离 回灌 *站污水处理： 除油+絮凝沉降 回灌 除油+絮凝沉降+过滤 回注 *站污水处理： 除油+絮凝沉降+过滤 回注,2、污水处理的方法,污水处理,3、水质要求,注水执行水质标准,污水处理

15、,表1.3 轮南油田执行水质标准,污水回灌执行水质标准,污水处理,*污水回灌,污水处理,*站污水处理流程,污水处理,*污水处理流程,污水处理,六、增压设备,增压设备：泵、压缩机 泵：主要给液体进行增压； 压缩机：主要给气体进行增压；,1）泵的分类 按照工作原理、结构分两大类：叶轮式泵、容积式泵。 也可按使用条件和输送介质分类。 叶轮式泵：依靠旋转的叶轮对液体的动力作用，把能量连续传递给液体，使液体的速度能和压力能增加，随后通过压出室将大部分速度能转换为压力能，如离心泵。 容积式泵：利用工作室容积周期性变化，把能量传递给液体，使液体的压力增加，来达到输送的目的。不能用出口阀来调节流量，如往复泵。

16、,1、泵,增压设备,2）以离心泵和往复泵为代表介绍使用特点 离心泵 特点：转速高，体积小，重量轻，效率高，流量大 结构简单，性能平稳，容易操作和维修。启动前泵内要灌满 液体，并在启泵后开启出口阀。 往复泵 特点：所产生的压力可以无限高，流量与排出压力无关，具有自吸 能力，吸入阀和排出阀均为单向阀，流量不均匀，启泵前需 将进出口阀门打开，并将量程调制0。,增压设备,增压设备,增压设备,定义：输送气体介质并提高其压力的设备称为压缩机 1）压缩机的分类 容积式：旋转式、往复式，气体压力的提高是由于压缩机中气体的体积受压缩小，使单位体积内气体分子的密度增加所致； 透平式：（单级或多级离心式、轴流式）气体的压力是由于气体分子的速度转化而来，透平即先使气体分子得到一个很高的速度，然后在固定元件中使一部分速度能转化为气体的压力能； 热力式：