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1、天然气开采与综合利用天然气开采与综合利用 Natural Gas Exploitation and Utilization TechnologiesNatural Gas Exploitation and Utilization Technologies * * filename.pptfilename.ppt 第四章、天然气开采与加工工艺 * * filename.pptfilename.ppt 第一节、天然气的开采 * * filename.pptfilename.ppt 第一节、天然气的开采 由于深埋于地壳中，天然气储集层的压力可能达到数 十兆帕。从地质构造方面看，由于经过漫长的地质年代
2、和 地壳运动，形成不同的沉积物特征和环境，积累成不同的 地层，产生各种地质构造形态，因而天然气的储集具有纷 繁复杂的形态和环境。而且天然气的生产在很大程度上受 到地下天然气渗流规律的控制。由此使得对天然气的勘探 、开发和生产成为具有丰富内涵的工程技术。 DateDate 4 第一节、天 然 气 的 开 采 1、气井井身结构与地面流程： 气井生产系统由储层、举升油管、针形阀、地面集气 管线、分离器等多个部件串连组成。 天然气井的井身结构及其与地面主要设备之间的关系： DateDate 5 DateDate 6 第一节、天 然 气 的 开 采 2、气井的生产系统： 气流从储层流到地面分离器一般要经
3、历多个流动过程 。不同的流动过程遵循不同的流动规律。气体的流动包括 从气藏外边界到钻开的气层表面的多孔介质中的渗流，从 射孔完井到井底的，并沿着管柱向上到达井口的垂直或倾 斜管流，从井口经过集气管线到达分离器的水平或倾斜管 流。由于流动规律不同，各个部分的压力损失不一样，而 且与内部参数有关。 DateDate 7 气井生产系统 DateDate 8 第二节、天然气的处理与加工工艺 * * filename.pptfilename.ppt 一、商品天然气的质量要求： 天然气作为一种商品通过管道输送至用户，必须达到 一定的质量指标以满足安全平稳输气和用户的要求。 DateDate 10 一、商品
4、天然气的质量要求： n 热值 n 水露点 n 烃露点 n 硫含量（H2S） n 二氧化碳含量 DateDate 11 一、商品天然气的质量要求 1、热值 1.1 什么是燃气的热值？ 燃气热值：是指单位体积的燃气完全燃烧所放出的热量， 分为高热值（QH）和低热值（QL）两种，高低热值数字 之差为燃烧产生的烟气中水蒸汽的气化潜热。 DateDate 12 the heat value of the NG main components at the standard condition name Molecula r formula Hige heat value MJ/Nm3 Hige heat
5、 value MJ/kg Low heat value MJ/Nm3 Low heat value MJ/kg methaneCH439.84255.36735.90650.050 ethaneC2H670.35151.90864.39747.515 propaneC3H8101.26650.37693.24046.383 DateDate 13 1、热值 华白数：是衡量燃气输给燃烧器热负荷大小的特性参数， 是指控制燃具热负荷稳定状况的指标，也称热负荷指数， W=H/d0.5 ，W-华白数，H-燃气高热值，MJ/m3（kcal/m3 ） , d-燃气相对密度。（空气相对密度为）。 华泊指数是天
6、然气的一个特性。它量化了热输入，并综合 考虑了热值和天然气密度，是燃气互换性的一个判定指数 。一般规定，在两种燃气互换时华白指数的允许变化不大 于5-10% DateDate 14 1.2、天然气热值标准 制定天然气质量标准，统一天然气热值标 准是天然气工业发展的需要 。 1、热值 DateDate 15 the standard index of the NG heat value in the world countryAmericaEnglandJapanHolandAustraliaGermanyCanada High HV MJ/m3 kcal/m3 37.26 8900 38.84
7、42.85 927610235 46.05 10999 35.17 8400 41.45 9900 30.247.2 721811274 36 8598 DateDate 16 我国部分油、气田的天然气组分表 mol分数， 组分四川卧龙 河气田气 大庆杏南 伴生气 华北任北 伴生气 新疆柯克 亚凝析气 华北苏桥 凝析气 大庆阿拉 辛气田气 陕西靖边 气田气 东海平湖 凝析气 C197.1468.2659.3774.6878.5891.3593.9581.70 C20.4310.586.488.388.260.310.777.45 C30.0311.2012.024.003.130.120.50
8、3.94 C40.015.969.213.311.431.64 C51.913.812.690.550.28 C60.661.342.680.390.14 C70.361.405.450.06 CO21.460.204.580.261.410.224.703.86 N20.730.551.793.990.808.000.77 H2S0.20 DateDate 17 a、统一天然气热值标准是构建共同管网的需要 随着天然气供气管网的延伸、扩大和发展，将出现小区 联网到区域性联网，最后发展到全国联网，甚至跨国联网 ，全国天然气联网对各个来源的入网天然气必须有一个统 一的标准，只有标准统一，才能保障管
9、网中天然气的质量 稳定性、可用性和安全性, 适应网内所有用气设施要求，形 成多气源、多产地、多销售商和多用户的质量保证体系。 1.3、统一天然气热值标准的重要性 DateDate 18 b、统一天然气热值标准是规范燃气用具的依据 根据天然气的热值标准设计与之相匹配的炉具，对规范燃具市 场，保证质量是一个十分重要的问题。可以防止由于气种的改变， 炉具产生脱火、回火、黄焰等现象，也不至因空气过剩而带走热量 降低热效率或因空气不足造成燃烧不完全，使CO含量增加，造成 中毒现象。单一热值标准的燃气具生产，有助于燃具厂家降低生产 成本，有助于降低整个社会的产品维修服务成本，提高经济及社会 效益。 Dat
10、eDate 19 c、统一天然气热值标准是一些特殊工业用户的需要 一些特殊工业制品像电视机显像管及玻璃薄壳管的 加工，对温度控制要求精度很高，要求燃气组分和热值 相对平稳，只允许天然气热值在100 Kcal/m3范围内波 动。波动过大，对产品质量会造成严重的影响。 DateDate 20 d、统一天然气热值标准也是等热值交易的商业行为 按科学的说法应该是一个兆焦多少钱更合理，而不是一立方米多 少钱。新疆天然气热值9792Kcal/m3，与陕甘宁天然气8232 Kcal/m3 比相差1560 Kcal/m3。热值差异太大的天然气不可能是同一个售价， 香港中华煤气公司都是以家庭耗气定额为多少兆焦，
11、年销售量则以百 万兆焦计算。广东地区耗气定额为75万大卡/人.年，北京、天津为65 万大卡/人.年，上海地区为70万大卡/人.年作为设计依据。 DateDate 21 e、统一天然气标准热值是天然气置换的需要 在现用的燃气有水煤气、半水煤气、焦炉煤气、油煤 气、混空气、液化石油气、天然气，各种气体热值不一， 相差较大，从半水煤气的2400大卡/米3 到天然气的10000大 卡/米3 到液化石油气的24000大卡/米3，相差10倍之多。如 何做好天然气的转换工作就需要有一个热值标准来规范管 网和炉具以及具体的转换方法。 DateDate 22 1.4、制定天然气质量标准的迫切性 n 西气东输管道
12、气和沿海引进的LNG与城市燃气的可置换性问题 (2) 各进口LNG项目终端站和供气系统的设计 (3) 国内大小气田或油田伴生气田集输处理设施以及其集输管网与全 国主干管网联结的规划和设计 (4) 天然气大用户的系统和设备的规划、设计与运营 （5）中国天然气作为资源优化利用提出的要求 DateDate 23 一、商品天然气的质量要求： 2、烃露点 烃露点要求是用来防止在输气或配气管道中有液体烃 析出。析出的液体烃聚集在管道低洼处，会减少管道流 通面积。 3、水露点 水露点要求是用来防止在输气或配气管道中有液体烃 析出。液态水的存在会加速天然气中酸性组分（H2S、 CO2）对钢材的腐蚀，还会形成固
13、态天然气水合物，堵塞 管道和设备。 DateDate 24 1、商品天然气的质量要求： 4、硫含量 硫含量要求主要是用来控制天然气中硫化物的腐蚀性 和对大气的污染。 5、CO2含量 DateDate 25 二、天然气处理与加工 天然气处理与加工是天然气工业中一个十分重要的组 成部分，是开采出来的天然气在进入输、配管道或送 往用户之前比不可少的生产环节。 DateDate 26 二、天然气处理与加工 1、天然气加工 天然气加工：为了达到烃露点的要求以及分离、回收粗 天然气中更富价值的C2烃组分，使之成为产品的工 艺过程。 天然气加工的主要产品： DateDate 27 二、天然气处理与加工 天然
14、气加工的主要产品： 天然气凝液（natural gas liquids , NGL） 液化石油气（liquefied petroleum gas, LPG） 天然汽油(凝析汽油) 液化天然气（liquefied natural gas, LNG） 压缩天然气（compressed natural gas, CNG） DateDate 28 二、天然气处理与加工 2、 天然气处理 天然气处理：是指为使天然气符合商品质量或管道输送 要求而采取的工业过程。 气液分离：初级分离，多级分离 天然气净化 DateDate 29 二、天然气处理与加工 初级分离： 从井中采出的天然气或多或少都带有一部分液体（
15、凝析油 、矿化水）和固体杂志（岩屑、砂砾）。这些液体和固体 杂质带进站场，会堵塞管线和磨损设备。对气液、气 固进行初步分离的工艺。 多级分离： 逐级降低分离器压力，经过两级或以上的闪蒸或部分冷凝， 将气井所产的流体分离成气、液两相的工艺方法。 DateDate 30 三、天然气的净化 天然气净化的目的是将天然气中的水、硫和二氧化碳 等成分的含量降至工业和民用商品天然气所要求的指标， 且符合环境法规的要求。它通常包括四类工艺处理，天然 气脱水、脱硫、硫磺回收和废气处理。 DateDate 31 三、天然气的净化 天然气和水会形成天然气水合物，它是半稳定的固态化 合物，可以在零度以上形成，它不仅可能导致管线堵塞， 也可造成喷嘴和分离设备的堵塞。 1、天 然 气 脱 水 DateDate 32 1、天 然 气 脱 水 1.1 水合物形成条件： （1）天然气的温度等于或低于露点温度，有液态水存在。 （2）在一定压力和气体组成下，天然气温度低于水合物形 成温度，液态水就会与天然气中的某些气体组分形成水合 物。 （3）压力增加，形成水合物的温度相应增加。 水合物形成温度总是等于或低于露点温度。 DateDate 33 1、天 然 气 脱 水 1.1 水合物形成条件： 当具备上
