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1、采气工程各章节重、难点概括绪论教学重点和难点：天然气的组成、天然气的主要物理参数、气体状态方程及压缩系数、天然气的粘度、天然气的热力学性质。第一章 天然气的性质 教学重点和难点：天然气的组成、天然气的主要物理参数、气体状态方程及压缩系数、天然气的粘度、天然气的热力学性质。第二章 天然气分离、处理与计量教学重点和难点：天然气分离主要讲授有关分离器的相关知识：气液（固）分离原理，分离器计算，分离器的结构。第三章 天然气中的水化物教学重点和难点：天然气中的含水量、烃类气体的水化物、水化物的形成和防止水化物形成的方法。第四章气井生产系统教学重点和难点：多相垂管流、气井节点分析。第五章 产水气井的排水采
2、气工艺教学重点和难点：排水采气工艺的机理和基本评价、各种排水采气工艺。（第六章 天然气集输）教学重点和难点：天然气集输工艺流程、集输管线以及集输管网、天然气增压。第七章 采气工程方案设计教学重点和难点：采气工程方案设计的前期工作、采气工程方案设计的基本任务和主体工艺的分析论证。绪论采气工程：采气工程是指在天然气开采工程中有关的完井作业、试井及生产测井工艺技术、增产措施、天然气生产、井下作业与修井、地面集输与处理等工艺技术和采气工程方案设计的总称。是天然气开采工程中一个占有主导地位之一的系统工程，对天然气气田的高效益、高采收率开发具有举足轻重的作用。一、采气工程的主要任务：（1）针对气藏的地质特
3、征和储层特点，编制满足气田开发要求的采气工程方案，对气藏实施高效率、高采收率的开发。（2）研究、发展适合 气藏特点的采气工程工艺技术，并配套形成生产能力。（3）对气井进行生产系统节点分析，优化采气工艺方式，提高气井的采气速度。（4）推广、应用各种新技术、新装备、解决气田开发的工程问题。（5）研究、制定、完善采气工程方面的有关标准、规程、规范，使采气工程技术、施工操作有章可循，实现标准化、规范化作业，确保优质、安全生产。二、采气工程师的主要任务：1、采气工程师必须至少具备有两个方面的知识：一是具备气藏工程的基本知识；二是必须全面具备采气工程技术知识。2、采气工程师主要肩负着三项重要任务：一是在具
4、体气藏的条件下，根据气藏工程总体部署方案的要求，解决好钻什么样的井、采取什么样最有效的气层保护方法、完井方法、套管程序和开采的方式，以确保把气藏的储量最大限度地控制和动用起来；二是从气井投入开采到枯竭的整个阶段，要以最经济、最有效的方式，在井筒建立合理的采气生产压差，以获得较长的无水采气期和带水生产自喷期、较高的采气速度和气田开采的最高采收率，这是采气工程技术的核心；三是要以最低的消耗完成产出天然气的采集输和气水分离、净化回收，为用户提供气质合格的商品天然气。第一章、天然气的性质天然气是气态烃和一些杂质的混合物，天然气中常见到的烃类组分是：甲烷（CH 4） 、乙烷（C 2H6） 、丙烷（C 3
5、H8） 、丁烷（C 4H10） 、戊烷（C 5H12） 、少量的己烷（C 6H14） 、庚烷（C 7H16） 、辛烷（C 8H18）以及一些更重的气体。天然气中的杂质有二氧化碳（CO 2） 、硫化氢（H 2S） 、氮（N 2） 、水蒸汽（H 2O）及重烃。一、天然气的物理性质：在天然气处理中最有用的物理性质是：分子量、沸点、凝固点、密度、临界温度、临界压力、蒸发热及比热。天然气的压缩性、天然气的粘度、天然气地层体积系数和膨胀系数、天然气的水蒸汽含量第二章 分离、处理与计量一、天然气的现场处理：是把井中产出的流体分离成可销售的气体和液态烃，除掉不需要的组分，采用最低的总成本，最大限度地回收气体和
6、液体。气相中分离液体是把井流物通过油-气两相或油-气-水三相分离器来完成的。二、天然气现场处理包括四个基本内容：1) 从原油、凝析油，水中分离出气体和固体杂质；2) 从气体中回收可凝析的烃蒸汽；3) 从气体中除去水蒸汽，因为在定的条件下它易形成水化物；4) 从气体中除去其它有害组分，如硫化氢、二氧化碳。三、分离器必须要具备以下功能：1) 从气流中分离几乎全部的液态烃，达到初步相态分离；2) 从气体中排除大部分的雾状液，对初步分离进行精分离；3) 从液态烃中排除夹带的气体，进一步精分离；4) 确保分离器中分离出的气体和液体不再相混。四、分离器的内部结构及特点对分离效率高的气-液分离器，无论其组合
7、形式或外壳形状如何，它们内部的主要部件是相同的。其主要特点是：1) 离心式入口装置，使气、液初步分离；2) 有足够长或足够高的沉降空间，使气流中的小液滴能沉降下来，同时应使沉降下来的液体段塞有足够的缓冲空间；3) 靠近气体出口处装有捕雾器或除雾器，以捕集由于重力小而不能沉降下来的小雾滴；4) 装有液面控制装置、卸油阀、气体回压阀、安全阀、压力表、玻璃液位计、天然气调节仪表和管线组成的完整的控制系统。五、分离器类型：主要有四种类型或基本结构的分离器：立式、单管卧式、双管卧式和球形分离器立式分离器1、立式分离器常用于具有较大液流段塞的中、低油气比井。立式分离器占地面积小，这是一个显著的特点，立式分
8、离器的液面和气体出口之间距离较大，很少有液体再蒸发进入气相。然而，在立式分离器中，天然气向上流，与液滴向下流正好相反，在气体处理量一定时，所需直径比卧式分离器要大。再有橇装组合的立式分离器的预制和运输费用都比较高。2、单管卧式分离器：卧式分离器可能是最便宜的分离器。它有较大的气-液分离界面，有一个又大又长、带有隔板的气体分离段，适于处理流速很高的气流。这类分离器容易进行橇装和维修，井场需要连接的管线少，在给定的气体处理量下，所需分离器的直径较小，容易将几个这种分离器组装成占地较少的多级分离器组。气、液分离时，气体呈水平流动，同时，液滴不断沉降。气体沿隔板表面流动，使液滴形成液膜并落到分离器的液
9、体段内。隔板布置长度只需要超过设计的气体速度下液体的沉降行程。液面控制的装置比立式分离器要求更高，而且缓冲空间也受到一些限制。卧式分离器几乎总是用于高油气比井、泡状气流井、或用于液-液分离。3、双管卧式分离器或双筒分离器:除具有普通卧式分离器的所有优点外，还具有很大的液体处理能力，进入的游离液体直接从上面筒体流到下面筒体。上面筒体中填满隔板，气流以较高流速直接穿过。4、球形分离器:价格低，结构紧凑（图 2-4）然而，它的缓冲空间和液体沉降段都很有限。这类分离器液位控制器的安装和操作要求是很严格的。三相或油-气-水分离，可以用任何一种分离器，仅仅在于安装一种专门的内部隔板以构成一个排水支管或采用
10、虹吸管装置、或采用界面液位控制器。但在球形分离器内部安装部件进行三相分离是困难的，因为它可利用的内部空间很有限。六、影响分离的因素 分离器的操作压力、温度和流体组份，对气、液相的分离和操作有直接影响。提高操作压力或降低操作温度，将增加分离器的排液量。然而，各种改变都有一个最佳点，超过最佳点，进一步改变压力和温度都不会增加液体的回收量。七、多级分离多级分离是在较低压力下，通过两次或多次连续平衡闪蒸，将烃类气、液的混合物分离为气体和液体的过程。多级分离的目的是逐步或逐级缓慢降低来自井口的流体压力，以得到稳定的储罐液体。分离最大液量的理想方法，是使气井产出流体的压力从高压连续稳定地降至储罐压力，使天
11、然气发生差异分离，从而回收最大液量。八、 低温分离低温分离装置是另一种类型的气-液分离设备，主要由高压分离器、减压节流阀和各种热交换装置组成。如前所述，降低分离器操作温度可以增加液体产量。当使用减压节流阀，降低高压凝析气流的压力时，流体温度同时下降，这被称为焦耳-汤姆逊效应或节流效应，它是一个不可逆的绝热过程，对高压气井气和凝析气的处理，低温分离是至今最有效的方法，该法是从气井产出的流体中分离出水和液烃，低温分离器从气体中回收的液量比常温分离器多，而且脱水后天然气一般都能达到管输标准。九、长输管道输气要脱除天然气中水蒸汽的主要原因是：1水和天然气能形成冰块状的固体水化物，堵塞设备。2含液态水的
12、天然气具有腐蚀性，尤其是当天然气中含有 CO2 和 H2S 时更为严重。3天然气中的水蒸汽在管线中凝析，可能形成段塞流。4水蒸汽增加了天然气的体积，降低了它的热值，导致输送能力下降。十、天然气脱水方法主要有四种：直接冷却、压缩以后冷却、吸收和吸附。典型固体吸附脱水流程在固体干燥剂层脱水器中再生气体温度与干燥层温度曲线十一、固体干燥剂吸附水蒸汽吸附是指物质在其表面吸住气体或液体的能力，所有固体表面或大或小地存在这种性质。当气体温度较高时，此法比甘醇脱水法适用；因为干燥剂具有很强的脱水能力，可用于要求脱水率很高的地方。固体干燥剂脱水有几个优点：第一，在很宽的操作条件范围内都可以获得较低的露点；第二
13、，基本上可产纯千气；第三，某些吸附剂可耐比较高的接触温度；第四，对负载的突然变化，特别是起动时有较大的适应性；第五，装置在停产后可以较快地再投入运行。据报导在某些情况下硅胶吸附剂的吸附温度可高达125F。最后，除脱水作用外，还适用于某些液态烃的回收。操作上存在的问题：吸附剂随着使用的老化随着使用时间的增加，每次再生后吸附水蒸汽量将不断下降，需要更换。干燥剂层中聚集了像压缩机汽缸油那样的污物，会加速降低吸附能力。再有，一个塔接近用完时，另一个塔必须再生、冷却，并准备好投人运行。在使用两个以上的塔时，操作就比较复杂。如果按周期运行，由于干燥剂的脱水能力逐渐降低，每次允许使用的脱水寿命将逐渐缩短。十
14、三、液体干燥剂吸收水蒸汽在吸收脱水中，天然气是与液体干燥剂直接接触实现脱水。甘醇已被证明是目前所用的最有效的液体干燥剂。已经成功地用于天然气脱水的甘醇有四种：乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇。甘醇脱水器有几个优点：一次设备成本较低，并且流过吸收塔的压降小，可节省动力；能连续运行，比间歇运行的好；容易达到扩建要求；塔的重新充填不会有问题。最后，在某些固体吸附剂易受污染的情况下，它可以随意使用。操作上存在的问题有：（1）外来的悬浮物，如尘土、水垢和氧化铁，可能污染甘醇液。 （2）在吸收塔前安装一个高效分离器，排除进入气中的液体（如水、轻烃或润滑油） 。 （3）溶液起泡会带出甘醇液，加入少量消泡剂通常
15、可以排除这种影响。 （4）泵的盘根压盖允许有些漏失，因为盘根太紧，可能对泵杆产生磨损。 （5）高浓度的甘醇在低温下将变稠，难于泵送。在设备停运时，甘醇管线会完全凝固。在气候寒冷时通过加热器循环一部份加热溶液，能防止凝固，这种作法也能防止冷却水塔的冻结。十四、分离常温分离单井集气站原理流程图之一1 为从井场装置来的采气管线；2 为天然气进站截断阀；3 为天然气加热炉；4为分离器压力调控节流阀；5 为气油水三相分离器；6 为天然气孔板计量装置；7 为天然气出战截断阀；8 为集气管线；9 为液态烃（或者水）液位控制自动放液阀；10 为液态烃（或者水）的流量计；11 为液态烃（或者水）的出战截断阀；1
16、2 为放液烃管线；13 为水液位控制自动放液阀；14 为水流量计；15 为水出站截断阀门；16 为放水管线。十五、天然气水合物1、水合物的机理和特性在一定的温度和压力条件下，天然气中某些气体组分能和液态水形成水合物。天然气水合物是白色结晶固体，外观类似松散的冰或致密的雪，密度为0.880.90g/cm3。天然气水合物是一种笼形晶格包络物，即水分子籍氢键结合成笼形晶格，而气体分子则在范德华力作用下，被包围在晶格的笼形孔室中。2、水合物的形成条件3、天然气水合物形成的必要条件是：（1）气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；（2）有足够高的压力和足够低的温度。表 23 气体生成水合物的临界温度名 称 CH4 C2H6 C3H8 ic4H10 nC4H10 CO2 H2S形成水合物的临界温度， 21.5 14.5 5.5 2.5 1.0 10.0 29.0十六、给定压力降所引起的温度降图版十七、水合物的防止 由于水合物是一晶状固体物质，天然气中一旦形成水合物，极易在阀门
