天然气集输第三章

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1、1第三章 天然气集输系统2一、天然气集输输系统统1-井场，2-集气站，3-天然气净化厂和增压站，4-到配气站的出口， 5和6-铁路与公路穿越，7-中间压气站，8-河流穿越，9-沟谷跨越， 10-地下储气库，11-阴极保护站，12-终点配气站3（1）井场一般设于气井附近，从气井出来的天然气，经节流调压后，在分离器中脱除游离水，凝析油及机械杂质，经过计量后送入集气管线。（2）集气站一般是将两口以上的气井用管线接到集气站，在集气站对各气井输送来的天然气分别进行节流，分离、计量后集中输入集气干管线。4（3）矿场增压站在气田开发后期（或低压气田），当气井井口压力不能满足生产和输送所要求的压力时，设置矿场

2、增压站，将气体增压。（4）矿场脱水站对于含有CO2、H2S等酸性气体的天然气，由于液相水的存在，会造成设备、管道的腐蚀。因此，有必要脱除天然气中的水份，或采取抑制水合物生成和控制腐蚀的其它措施。5（5）天然气处理厂当天然气中硫化氢（H2S）、二氧化碳、凝析油等含量和含水量超过管输标准时，则需设置天然气处理厂进行脱硫化氢（二氧化碳）、脱水、脱凝析油，使气体质量达到管输的标准。（见第六章）。（6）天然气凝液回收站为了满足商品气或管输气对烃露点的质量要求，或为了获得宝贵的化工原料，需将天然气中除甲烷外的一些烃类予以分离与回收。6（7）调压计量站（配气站）一般设于输气干线或输气支线的起点和终点，有时管

3、线中间有用户也需设调压计量站，其任务是接收输气管线来气，进站进行除尘，分配气量、调节压力、计量后将气体直接送给用户，或通过城市配气系统送到用户。（8）集气管网和输气集网在矿场内部，将各气井的天然气输送到集气站的输气管道叫做集气集网。从矿场将处理好的天然气输送到远处的用户的输气管道叫输气干线。在输气干线经过铁路、公路、河流、沟谷时，有穿越和跨越工程。7（9）清管站为清除管内铁锈和水等污物以提高管线输送能力，常在集气干线和输气干线设置清管站，通常清管站与调压计量站设计在一起便于管理。（10）阴极保护站为防止和延缓埋在土壤内的输气干线的电化学腐蚀、在输气干线上每隔一定距离设置一个阴极保护站。一、集气

4、系统管网构成*8第二节 集输管网系统流程1、采气管线自井口装置节流阀至集气站一级油气分离器的天然气管线称为采气管线，其作用是将单井或相邻的一组气井采出的天然气汇集到集气站。特点：所输送的天然气洁净度差、腐蚀性强、工作压力高、管径相对小和输送距离较短。92、集气管线气田内部自一级油气分离器至天然气商品交接点（通常是处理厂、站）之间的天然气管线称为集气管线，包括集气支线、集气支干线、集气干线等。（1）集气支线集气站到集气支干线、集气干线入口的管线。（2）集气支干线集气支干线的作用是将部分集气支线的来气汇集到集气干线。10（3）集气干线集气干线的作用是将各集气支线或集气支干线的来气汇集到天然气处理厂

5、（站）。3、采集管线目前，一些含气面积不大、产量高和气质好的气田，常采用一级布站模式，即没有上述的采气管线和集气支线、集气支干线、集气干线，由井口采出的天然气经过采集管线直接进入天然气处理厂（站）。11二、集气管网分类类1、放射状管网集输系统流程图3-2 放射状管网集输系统流程示意图 1-井场场装置，2-采气管线线，3-多井集气站， 4-集气管线线 12放射状集气流程的优点是：（1）单井装置简化，可考虑无人值守，生产、管理费用低。（2）气田开发后期，天然气压缩机组可集中设在集气站上，共同使用，生产成本相对较低，管理方便。放射状集气流程的缺点是：（1）采气管道采用气液混输方式，管路压损较高；（2

6、）对输送介质为酸性天然气的管道，管内腐蚀较为严重，安全性差；（3）采、集气管线总长度较枝状管网长，钢材耗量较多。132、枝状管网集输系统流程 图3-3 枝状式管网集输系统流程示意图 1-单井站（集气站），2-集气支线，3-集气干线14枝状集气流程的优点是：（1）单井上进行气液分离，有利于降低管路压损，减缓腐蚀；（2）集气支线可就近接入集气干线，有利于缩短管线长度，节省钢材及线路投资。枝状集气流程的缺点是：（1）由于单井均需设置气液分离、计量装置，生产人员较多，不便集中管理，单井站场投资较大。（2）气田开发发后期需增压压采气时时，天然气压缩压缩 机组组只能设设在井场场，对对每口井单单独增压压，难

7、难以集中使用。 153、环状管网集输系统流程图3-4 环状管网集输系统流程示意图 1-井场装置，2-集气支线，3-多井集气站， 4-集气干线 16环状集气流程的优点是：气田内各集气站汇集周边气井来气后可就近通过集气干线与下游净化厂或外输首站相连通，具有的一定灵活性；缺点是：工程总投资较大，只适用于区域面积大、气井分布较分散的大型气田开发。174、组合式管网集输系统流程图3.5 组合式管网集输系统流程示意图 1-多井集气站，2-集气支线， 3-集气干线185、集输管网的设计原则1）对于含气面积较大、井口数相对较少、单井产量较高的气田，宜采用枝状集气流程。2）对于含气面积较小、井口数较多、单井产量

8、较低的气田，宜采用放射状集气流程。3）对于含气面积大、井口数较多且井网布置较分散、分期开发的气田，宜采用环状集气流程。194）集输管网的选择应结合集气工艺进行确定，如当分离器设在井场时，宜采用枝状管网；当分离器设在集气站时，宜采用辐射一枝状组合管网或辐射一环形组合管网。5）规划集气管网系统时，集气站的布点与采气管线的长度应相应考虑，一般采气管线长度不宜大于5km，且采气管线不宜敷设在陡峭的山坡地形位置，遇到此类情况，应调整集气站位置。6）集输管网的确定应根据气田的具体情况，从技术的可靠性、集输系统的安全性、地面工程投资等方面进行综合对比，确定最优的方案。20三、采气管网结结构形式1、单井来气直

9、接进站图3.6 单井来气直接进站结构示意图1-井场装置，2-采气管线， 3-多井集气站212、井丛来气进站图3.7 丛式井来气进站结构示意图1-丛式井组，2-采气管线， 3-多井集气站223、单井串接来气进站（1）井间串接形式图3.8串接进站示意图（a）23图3.9串接进站示意图（b）24优点：新建井采气管线与干线的连接头施工可在井 场进行，不必对原干线进行放空、置换。缺点：随着气田的开发，气井压力不断下降，就存在后 期由于单井压降速率不同导致与采气干线压力系统不匹 配的问题。当关井压力不能达到采气干线系统压力时， 采气干线的天然气将反输至低压井，在低压井形成“倒灌 ”现象，造成采气干线有效输

10、气量大大减少。措施： 在低压单井井口设置小型移动式增压装置 在采气干线至单井接口处设置止回阀或自力式压力切断 装置， 在新老井之间加引射器，利用高压井天然气抽吸低压井 天然气，25（2）就近插入形式图3-10就近插入形式结构示意图 1-井场装置，2-采气管线， 3-集气干线， 4-多井集气站优点：管线长度短；缺点：新建井采气管线连头时，需对原干线进行放空、置换。264、阀组来气进站结构图3.11 阀组来气进站结构示意图27此串接方式采气干线串井数多，管径大，流速低，不适合湿气带液输送，气井间生产干扰大。可在气田区域面积较小及地下储量比较落实的边缘区块试验采用。28四、集输输系统压统压 力确定高

11、压集气的压力在10MPa以上中压集气的压力在1.6MPa至10MPa之间低压集气的压力在1.6MPa以下集气系统压力级制应结合整体集气工艺方案来确定集气系统压力级制应综合考虑气田开发后期增压方案的影响29五、集气管道流速确定采气管线线流速一般宜为为46m/s，最小不宜低于23m/s。 当输送介质为酸性天然气时，管线流速宜控制在68m/s ，集气管线线流速宜为为1520 m/s。 30第三节 井场工艺流程一、功能调控气井产量和调控采气管线的起点压力二、井场场装置流程1、按不同防止水合物生成的方法分类31（1）加热防冻流程图3.12加热防冻井场装置原理流程图 1-采气树树，2-节节流阀阀，3-井口

12、紧紧急截断阀阀， 4-加热热炉，5-节节流阀阀 ，T-温度计计 P-压压力表 32（2）注抑制剂防冻流程图3.13 注抑制剂防冻井场装置原理流程图 1-采气树，2-节流阀，3-井口紧急截断阀，4-防冻抑制剂注入器，5-节流阀， T-温度计 P-压力表33（3）采用井下节流器防冻流程图3.14井下节流中低压集气井口工艺流程1-井下节节流装置；2-井口节节流阀阀；3-高低压紧压紧 急关断阀阀 苏里格气田井下节流的中低压集气井口装置工艺流程34采用井下节流器后降低地面输气系统压力等级，大大节约了地面管道、设备的投资。352、分输流程和混输流程（1）分输流程图3.15气液分输典型井场工艺流程图36对于

13、高含硫气井采用分输流程时适用于气井距集气站较远，且气井产液量较多的气井，37（2）混输流程图3.16 气液混输工艺的井场工艺流程38地形起伏大的地区一般不适合气液混输。地形起伏大的高含H2S气田更不适宜采用气液混输集 输工艺。凝析气田和低含硫气田普遍采用了气液混输工艺。393、酸性气体缓试剂注入工艺为减缓井下油套管及井场设备腐蚀，井口设缓蚀剂注入装置。注入方式有二种：传统的高压罐滴注和泵喷注。采气管道投入运行以前，宜在管线的内壁涂抹一层缓蚀剂对于设有气液分离器的单井站、集气站，由于经分离后缓蚀剂液相损失较多，为保证有足够的缓蚀剂保护出站下游管道，在出站管道应设置一处缓蚀剂加注点以保护下游管道。

14、404、常温单井站 模块组合415、井场装置安全保护图3.18 井场装置安全保护示意图 1-采气树树；2-针针形阀阀；3-高低压压截断保护阀护阀 ；4-截断阀阀；5-弹弹簧安全阀阀 426、井场装置工艺计算（1）节流降压计算井场装置第一级节流阀的功能是调控气井产量，故应在临界状态下操作。则其阀后压力应为： 式中：P1气井采气压力（油管压力），MPa（绝）。P2节流降压后的压力，MPa（绝）。43井场装置第二级及以后的节流阀功能，是调控采气管线的起点压力，故应在非临界状态下操作，则其阀后压力应为：（2）节流阀计算44第四节 集气站工艺流程一、集气站工艺艺集气站工艺过程主要由汇集工艺、分离工艺、调

15、压工艺、计量工艺、防止生成水合物工艺、气田水处理工艺、防腐工艺等六部分组成。45二、集气站的分类类1）按过程的温度和相变分为常温集气站和低温集气站。在集气站中如果需要控制天然气中的水露点和烃露点，以及天然气有足够的压差可利用时，集气站一般采用低温集气站的形式，反之采用常温集气站。2）按站辖井数分为多井集气站和单井站。集气站一般管辖的井数都在10口井左右，故常称为多井集气站。如果只处理一口井的天然气称之为单井站。46三、集气站工艺艺流程1、常温多井集气流程对于凝析油含量不多（满足天然气外输烃露点要求）的天然气，只须在矿场集气站内进行节流调压和分离计量等操作，就可以输往用户了。在这种情况下，可以采

16、用常温分离的集气站流程，以实现各气井来的天然气汇集，满足集气管线输压的要求。47（1）常温分离多井集气工艺流程图3.19 常温分离多井集气工艺原理图（气 液两相分离）48（2）常温分离多井轮换计量流程图3.20中压多井集气站轮换计量原理流程图492、低温分离集气站流程外输天然气常常需要控制天然气的烃露点，此时，需 要采用低温分离。（1）低温分离的目的（2）制冷方法直接膨胀制冷法（节流阀制冷）、冷剂制冷法（丙烷制冷）和联合制冷法（节流阀制冷+丙烷制冷）三种。50（3）低温分离集气站流程多井集气 ：包括各单井高压天然气进集气站后气液分离、计量。低温分离 ：包括注入水合物抑制剂、气体预冷、节流制冷、低温分离、凝液回收。凝液处理 ：包括凝析油稳定，油醇分离，凝析油储存及输送，抑制剂富液再生贫液与循环使用。含醇污水预处理系统51523、常温分离与低温分离的选择低温分离工艺多用于天然气中凝析油回收和天然气脱水 。4、集气站工艺计算（1）物料平衡计算。（2）热平衡计算。（3）水合物抑制剂循环量计算。535、集气站的安全保护（1）进出站场的天然气总管上设置紧急