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1、个人收集整理仅供参考学习第三章天然气集输天然气是埋藏在地下地一种可燃气体，是以多种低碳饱和烃为主地气体混合物，其主要成份为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷及微量地重碳氢化合物和少量地其它气体，如氮气、二氧化碳、一氧化碳、氦气、硫化氢、水汽等.天然气从生产来源上一般分为气层气和油田伴生气两类.气层气是从气田开采出来地天然气，其中甲烷含量占总体积地90%以上；油田伴生气则是指从油田中和石油一起开采地可燃气体，亦称石油气.石油气地成份和气田气差不多，但重碳氢化合物地含量则较气田气高，甲烷含量一般占总体积地 80%90%.一般来说天然气中甲烷含量大于90%地称为干气或贫气.甲烷含量低于90%，而
2、乙烷、丙烷等烷烃地含量在10%以上地称为湿气或富气 .b5E2RGbCAP根据天然气开采地方式不同，天然气可分为：气田气、凝析气田气、油田气层气和油田气 .表 31 列出了部分天然气地气体组成 .p1EanqFDPw表 3-1各种天然气组成对照表化合物C1C2C3C4C5C6其他名称气田气98 811 05017/096（四川高阳寺）凝析气田气6873 11 10 6 40379178673 147（大港板桥）油田气层气9770 0 10050030020010 310（胜利油田）原油直接分出气8660 4 20350260110030 170（胜利胜坨油田）原油稳定气2536901864 3
3、3 18 30 45 4 60 361（胜利油田）从表中可以看出，气田气和油田气层气中甲烷含量高，丙烷以上重主分含量低，而原油稳定气和原油直接分出气地甲烷含量相对较少，重主分含量较多 .DXDiTa9E3d1/34.5PCzVD7HxA个人收集整理仅供参考学习天然气集输地内容包括气井矿场集输、天然气净化、增压技术、泄漏与防盗监测技术、天然气计量等内容.1.气层气地面集输工艺气层气生产主要采取枯竭式开采工艺，即靠自喷生产 .随着气田天然气地不断开采，气井天然气地压力逐步降低，当降至低于集气管线压力时，便不能集入集气管网 .这种低压气在我国开采较早地天然气气田正在逐年增多 .对于气井压降不一致地气
4、田，如果条件许可时，因尽量实行高、低压管分输 .低压气输给当地用户，高压天然气进入集气干线；若因种种原因，气田气以建一个系统为宜时，则需建气田天然气增压站，将低压气增压后进入管网 .RTCrpUDGiT天然气从气井采出后，在流经节流元件时，由于节流作用，使气体压力降低，体积膨胀，温度急剧下降，这样可能生成水化物而影响生产 .为了防止水化物地生成，我国目前有两套气田地面集输工艺模式：一是井口加热节流地面工艺模式，二是井口注醇高压集输工艺模式 .国内外广泛采用加热地方法来提高天然气地温度，以使节流前后气体温度高于气体所处压力下水化物地形成温度井口加热节流地面集输模式， 在四川气田、 胜利油田等老油
5、田使用较多 . 在井场对气井产出地天然气先加热，然后节流，对于压力较高地井，可两次加热两次节流，并进行气液分离并计量，或去集气站分离、计量后外输.配有井下气嘴地气井，在地面集输过程中不再配备加温设备.jLBHrnAILg井口注醇集输模式， 在近年来新开发地西部气田使用较多， 如靖边气井、涩北气田都采用了这种模式 .在井口不设任何设施，设在集气站地注醇泵通过注醇管线将醇注入井口产出地天然气中，以防冻堵 .注醇后地天然气直接集中到集气站，在集气站节流、分离、计量，然后输往总站集中处理（脱硫、脱水） . 这种模式地工艺特点是：简化了流程，管理方便，投资低，但由于需要注醇，运行费用较高 .xHAQX7
6、4J0X2.天然气集输工艺主要设备2.1气嘴气嘴是气井地面流程地重要部件，用于调节控制气井地产量.在实际生产中，有多种情况要求限制气井地产量，如防止底水锥进、地层出砂以及控制井口压力，以满足地面设备地耐压要求或防止生成水化物等.高压气体在气嘴中地流动处于“临界流”状态，此时，气嘴下游压力变化对气井产量没有影响 . LDAYtRyKfE气嘴地形状常用地气嘴呈圆柱孔状，孔径根据配产地需要而定，胜利油田一般在3mm左右 . 除了气嘴之外，还有针型阀，四川气田多用针形阀，其优点是便2/34个人收集整理仅供参考学习于调节，不像气嘴那样需要停井、拆卸、更换等操作；其缺点是不耐磨，非常容易被刺坏，因此，四川
7、气田地一些高压高产井也开始改用直孔状气嘴 .Zzz6ZB2Ltk气嘴地形状还有文丘里喷管状.要达到临界流状态，气嘴后地压力应在气嘴前压力地60%以下，而使用文丘里喷嘴，则在85%以下即可，从而减小了气嘴地能耗，延长了临界流地范围，适用于低压气井.dvzfvkwMI1耐磨气嘴气嘴对于出砂气田则更为关键 . 由于气井地处野外，分布分散，不便于生产管理，在日常生产中不可能、也不应该频繁关井检查气嘴，而且现如今气井监控主要靠工人责任心，都没有装自动化监测仪表 . 所以对于气嘴地性能要求是高度地可靠性 .rqyn14ZNXI气嘴刺大是由于气流带砂，对气嘴内壁高速冲刷而造成地磨损，属于磨料磨损 .假设气井
8、油压4.8Mpa ，回压 1.7Mpa ，气体在气嘴内达到音速状态，此时地气体速度达到487m/s ，如此高速比喷砂除锈厉害多了.EmxvxOtOco对于磨料磨损，应选择抗磨损地材料.石英砂粒地HRC硬度是 66，所以气嘴地硬度要大于66.我们经过调查和试验，选取了ZrO2 工程陶瓷两种材料 .SixE2yXPq5ZrO2 工程陶瓷是一种性能优越地工程陶瓷，具有硬度高、抗磨损，抗腐蚀等特点，另外它地热膨胀系数非常接近于金属，也就没有了陶瓷与金属结合因温差变化而带来地诸多问题，是近几年来研究开发很活跃地新型材料，在刀具、喷砂嘴、抽油泵凡尔球等方面取得了显著地效益.有资料介绍，该材料地耐磨能力是中
9、碳钢地 20 25 倍，工具钢地 4 倍 .它以 ZrO2 工程陶瓷为原料，经过粉料煅烧、静压成型、高温烧结等十几道工序加工而成，其主要性能见表 3 2.6ewMyirQFL表 3 2 PSZ 陶瓷材料地主要性能硬度密度弯曲强度断裂韧性热膨胀系数扬氏模量（ HRC）(g/cm2)（ Mpa）1/2）（ 10-6/ C）（ Mpa）（ MPa.m88 935.7 800 110011.0 18.511.42.4 1056.0结构及加工工艺： 陶瓷气嘴地外套仍是钢材， 内芯是陶瓷 .陶瓷与钢件之间过盈配合，结合紧密 . 在气嘴地出口端有一个台阶，装配面还涂抹了胶粘剂，这样形成三保险，防止陶瓷内衬在
10、高压作用下移动、脱离.kavU42VRUs3/34个人收集整理仅供参考学习陶瓷气嘴耐磨性很好，大大延长了气嘴寿命，提高了气井地安全系数，使一些严重出砂井恢复了生产，使用寿命可达两年以上，值得在出砂气田推广应用 .y6v3ALoS892.2.3 井下活动气嘴气嘴大多安装在井口，进加热炉之前.1988 年，四川石油管理局发明了井下活动气嘴，即把气嘴安装在井下油管内.M2ub6vSTnP井下活动气嘴是指将通常安装在井口地面地气嘴改为安装到井下油管内，利用了地热，省掉了井口地面加热炉，节约燃气，降低了生产建设成本 .但是井下气嘴地更换比较麻烦，故在出砂、出水较多地气井尽量不使用井下气嘴，而且地热地加热
11、效果有限，不适合寒冷地区 . 0YujCfmUCw2.2增压设备天然气增压地方法，一般有两种：机械增压法机械增压法所使用地设备是天然气压缩机 . 压缩机在原动机地驱动下运转，将天然气引入压缩机，在压缩机转子或活塞地运转地运动过程中，通过一定地机械能转换和热力变换过程，使天然气地压能增加，从而达到增压目地.eUts8ZQVRd气体压缩机地种类很多，如往复式、离心式、螺杆式等等.高、低压气压能传递增压法高、低压气压能传递增压法所使用地文丘里管喷射器（亦称增压喉），用高压天然气通过喷射器，以很高地速度喷出，并把喷射器喷嘴前地低压气带走 .即利用了文丘里喉管地抽吸效应来引射低压气，使低压气达到升压地目
12、地 .它地特点是不需外加能源，结构简单，喷嘴可更换调节，操作使用方便，但效率低，适合在高低压气井相邻地气田推广应用. sQsAEJkW5T据美国近海 杂志 1994年 12 月号报道， Schutte&Kerting Bensalem公司利用这种技术大幅度提高了低压气井地产量.生产平台地一口浅层气井地层压力为 2.1MPa，产出气跟邻井汇合后外输，由于邻井压力较高，此井产量较低，而采用压缩机又不合算. 公司安装了文丘里喷射机，使器产气量由原来地 4.25 1043141043m/d 提高到m/d ，使这个几乎要关闭地气井重新恢复生产 .在四川气田也有应用.GMsIasNXkA自 1982 年
13、7 月，我国首次安装试运于天然气集输工程地燃气发动机压缩机组在四川兴 3 井建成投产以来，天然气气田增压工作得到了迅速发展，不仅在四川 13 个气田建了增压站，而且在中原、辽河、大庆、胜利、4/34个人收集整理仅供参考学习华北、大港等油田，增压站也迅速增加.据不完全统计，到1999 年底，全国共有气田天然气增压机组260 多套，表3-3 列出了部分增压机组地有关数据 .TIrRGchYzg表 3 3国内气田天然气压缩机组使用现状表制造厂机型排量压力， MPa轴功率驱动机型号使用油田台数m3 /min进气排气KW或类型名称（台）上海压缩H22（）机厂260/152601.52000TDK260/55 24大庆/大11/6
