天然氣集輸工藝流程天然氣集輸工藝流程122022/12/31內(nèi)容第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展概況及技術(shù)發(fā)展展望第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點第三節(jié)天然氣集輸工藝流程第四節(jié)集輸管線第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理第六節(jié)集輸工藝設(shè)備第七節(jié)工程案例分析第八節(jié)凝析氣田集輸工藝22022/12/28內(nèi)容232022/12/31第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展概況及技術(shù)發(fā)展展望一、我國天然氣礦場集輸工程發(fā)展概況天然氣集輸技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了一個較長的時間，由以單個氣田為集輸單元發(fā)展到多氣田集輸系統(tǒng)組合，進而形成大型集輸系統(tǒng)。發(fā)展過程大致課分為以下幾個階段：

32022/12/28第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展概況及技術(shù)發(fā)342022/12/31第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

50年代到60年代中期屬氣田集輸集輸發(fā)展的初級階段。天然氣的集輸主要采用單井集氣流程。從60年代到70年代中期，新氣田相繼開發(fā)，生產(chǎn)井與日俱增，氣田集輸技術(shù)也隨之迅速發(fā)展。這個時期是四川氣田建設(shè)過程中集輸技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵階段。

70年代后期到80年代中期，四川氣田建設(shè)規(guī)模迅速擴大，氣田集輸技術(shù)水平得到不斷發(fā)展和提高，建設(shè)規(guī)模由十多個氣田擴展到幾十個氣田，建成了區(qū)域性管網(wǎng)，開發(fā)高壓、高含硫、凝析油含量較高的氣田集輸技術(shù)日趨成熟。42022/12/28第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)452022/12/31第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

二、我國天然氣礦場集輸工程技術(shù)發(fā)展展望1.提高氣田集輸工藝技術(shù)水平

(1)井口防凍①加熱法；②噴注防凍抑制劑法

(2)低壓氣的采輸離心式壓縮機：排量大，單級壓比??；往復(fù)式壓縮機：效率高，流量和壓力可以在較大的范圍內(nèi)變化，并聯(lián)時工作穩(wěn)定，適用于氣田中、后期增壓。52022/12/28第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)562022/12/31

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

(3)分離器目前國外常用的幾種高效分離器有:①加拿大波塔—特斯特公司生產(chǎn)的再循環(huán)分離器，用于天然氣凈化和液體的回收，其性能可靠，效率高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)堅固。它分為軸流臥式再循環(huán)分離器和向心流動立式再循環(huán)分離器，后者可以脫除氣體中99.5%的5～25μm以上的液滴。②天然氣過濾器分為干式過濾器和過濾分離器。干式過濾器可完全脫除1μm以上的固體雜質(zhì)。62022/12/28

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技672022/12/31第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

國外各類分離器能夠達到高效分離，主要是通過開發(fā)新型的高效分離元件。分離元件形式多樣，平行擋板、碟形轉(zhuǎn)向—擋板系統(tǒng)、霧沫捕集構(gòu)件、金屬篩網(wǎng)、蜂窩狀斜板等。

國外分離器的發(fā)展趨勢：提高油氣水頁面控制及檢測手段，實現(xiàn)無人操作，采用高效分離元件，提高分離效率，縮小體積，減輕重量。72022/12/28第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)782022/12/31第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

(4)節(jié)能與減少漏損氣田集輸能耗，主要是從井口流動壓力節(jié)流、氣體在管道、設(shè)備閥中流動壓損以及為防止水合物生成，對氣體加熱的熱量消耗和低壓氣集輸動力消耗等。節(jié)能的方法與氣田集工藝、生產(chǎn)操作、管理等有密切關(guān)系。要減少能耗必須大力開發(fā)新技術(shù)，研制新流程、新方法，選用效率高、性能好的設(shè)備。82022/12/28第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)892022/12/31

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

2.提高氣田自動化管理水平先進的計算機集輸?shù)膽?yīng)用氣田自動控制系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)高度自動化管理92022/12/3192022/12/28

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技9102022/12/31

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

目前我國氣田自動化控制的整體水平較低，為了滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，必須提高我國氣田集輸?shù)淖詣踊芾硭?。自動化方案的制定要因地制宜，結(jié)合工程具體情況，要以確保生產(chǎn)安全可靠，技術(shù)經(jīng)濟合理為準(zhǔn)則。對中、后期及邊遠油氣田集輸系統(tǒng)改造原則上要以提高設(shè)備使用的安全可靠性，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強度為主，改造更新設(shè)備儀表；老氣田改造要以實現(xiàn)就地自動控制，實現(xiàn)井口無人值守為目標(biāo)；對新建工程，特別是生產(chǎn)條件艱苦的邊遠山區(qū)、沙漠等地區(qū)，應(yīng)建立自動化程度較高的控制系統(tǒng)。102022/12/31102022/12/28

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及10112022/12/31

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

3.含硫氣田集輸工程防腐蝕(1)選用抗硫材質(zhì)(2)緩蝕劑防腐(3)管道內(nèi)壁防腐涂層技術(shù)112022/12/31112022/12/28

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及11122022/12/31

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及技術(shù)發(fā)展展望

4.提高氣田集輸工程的整體組裝水平提高氣田集輸設(shè)備的整體組裝施工技術(shù)水平是指實現(xiàn)設(shè)計定型化、模塊化、設(shè)備組裝工廠預(yù)制化和現(xiàn)場裝配化。今后組裝技術(shù)發(fā)展的主要趨勢：向大型化、工藝組件微型化、整體預(yù)制化、高度自動化、露天和易運的方向發(fā)展。122022/12/31122022/12/28

第一節(jié)天然氣集輸工程發(fā)展

概況及12132022/12/31第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點

天然氣集輸是繼氣田勘探、開發(fā)和開采之后的一個非常重要的生產(chǎn)過程，廣義而言，它包括從井口開始，將天然氣通過管網(wǎng)收集起來，經(jīng)過預(yù)處理和其后的氣體凈化，最后成為合格的商品天然氣，并外輸至用戶的整個生產(chǎn)過程。天然氣集輸?shù)倪^程如圖3-1所示。132022/12/31132022/12/28第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點第二節(jié)13圖3-1天然氣集輸系統(tǒng)示意圖1-井場；2-集氣站；3-天然氣凈化廠和壓氣站；4-到配氣站的出口；5、6-鐵路與公路穿越；7-中間壓氣站；8-河流穿越；9-溝谷跨越；10-地下儲氣庫；11-陰極保護站；12-終點配氣站142022/12/31圖3-1天然氣集輸系統(tǒng)示意圖142022/12/2814152022/12/31第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（1）井場一般在氣井所在地設(shè)置井場裝置，簡單的井場只有采氣樹裝置。當(dāng)需要對單井進行處理時，常在井場設(shè)置一套調(diào)壓、分離、計量等設(shè)備，使從氣井出來的天然氣經(jīng)節(jié)流降壓后，在分離器中脫除游離水、凝析油及機械雜志，經(jīng)計量后輸入集氣管線。（2）集氣站一般將兩口以上的氣井用管線接至集氣站，在集氣站對氣體進行節(jié)流降壓、分離（油、水、機械雜質(zhì)）、計量，然手輸入集氣管線。根據(jù)天然氣中是否需要回收凝析油，將集氣站分為常溫集氣站和低溫集氣站兩種形式，其中低溫集氣站較常溫集氣站復(fù)雜很多。152022/12/31152022/12/28第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（1）15162022/12/31第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（3）天然氣處理廠對于含有H2S等雜質(zhì)和凝析油的天然氣，經(jīng)集氣站匯集預(yù)處理后，還需進入天然氣處理廠，在天然氣處理廠進行脫硫化氫、二氧化碳、凝析油和水，使氣體質(zhì)量達到管輸和商品天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。（4）壓氣站壓氣站分為礦場壓氣站和輸氣干線壓氣站兩種。在氣田開發(fā)后期（或低壓氣田），當(dāng)氣井井口壓力不能滿足生產(chǎn)和輸送所要求的壓力時，就得設(shè)置礦場壓氣站，將氣體增壓，然后再輸送到天然氣處理廠活輸氣干線。此外，天然氣在輸氣干線中流動時，壓力不斷下降，要保證管輸能力不下降就必須在輸氣干線上一定位置設(shè)置壓氣站，將氣體壓縮到所需的壓力。162022/12/28第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（3）16172022/12/31第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點

壓氣站設(shè)在輸氣干線起點的叫起點壓氣站或首站，其任務(wù)是將處理廠來的天然氣，經(jīng)除塵、計量、增壓后輸送到下一站。而壓氣站設(shè)在輸氣干線中間一定位置的叫中間壓氣站，其任務(wù)是將壓力下降了的天然氣進行增壓，繼續(xù)往下一站輸送。中間壓氣站可以有好幾個（5）調(diào)壓計量站（配氣站）。一般設(shè)置在輸氣支線的起點或輸氣干線的終點，也可以設(shè)置在輸氣干線中途某個位置，它可以有很多個。其任務(wù)是將氣體分配給用戶。172022/12/31172022/12/28第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點17182022/12/31第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（6）集氣管網(wǎng)和輸氣干線在礦場內(nèi)部，將各氣井的天然氣輸送到集氣站和各集氣站的天然氣送往氣體凈化廠的輸氣管道統(tǒng)稱為集氣管網(wǎng)。從氣體凈化廠將處理好的天然氣輸送到遠處用戶的輸氣管道叫輸氣干線。輸氣干線在經(jīng)過鐵路、公路、河流、溝谷時，有穿跨越工程。（7）清管站為清除管道內(nèi)的積液和污物以提高管線的輸送能力，常在輸氣干線和集氣干線上設(shè)置清管站。（8）陰極保護為防止和延緩埋在土壤內(nèi)的輸氣干線的電化學(xué)腐蝕，在輸氣干線上每隔一定距離就設(shè)置一個陰極保護站。182022/12/31182022/12/28第二節(jié)天然氣集輸?shù)膬?nèi)容和特點（6）18192022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程第三節(jié)天然氣集輸工藝流程一、氣井產(chǎn)物從氣井產(chǎn)出的物質(zhì)，天然氣+液體＋固體物質(zhì)。

液體包括液烴和氣田水。液烴也是由于天然氣被采出后，隨著氣—液相態(tài)平衡條件的變化，一部分較重的烴也凝結(jié)為液體被析出。但對組成屬于干氣范圍的天然氣，從氣井采出后不析出液烴。

氣田水又包含游離水和凝結(jié)水兩種。氣田開采初期，一般不出現(xiàn)游離水，但少數(shù)氣田在開采初期也有游離水隨著天然氣從氣井采出。凝結(jié)水是天然氣在高壓、高溫的地層中所含有的飽和水汽，當(dāng)天然氣被采出后，由于壓力和溫度降低，在天然氣中的飽和水汽，隨著溫度和壓力的變化而凝結(jié)為液體被游離出來。

機械雜質(zhì):固體物質(zhì)包括巖屑、砂、酸化處理后的殘存物等。192022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程第三節(jié)天19202022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程氣田水分為底水(或邊水)和束縛水兩類。氣田水：氣藏里與天然氣同時存在的水。邊水或底水：存在于氣藏邊緣和襯托在天然氣底部的氣層水。束縛水：一部分水因受氣層巖粒的附著力或超毛細孔隙作用力的作用，在采氣過程中不隨氣流流動的水。氣田水通常有較高的礦化度，一般在10g／L以上。202022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程氣田水分為20212022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程二、氣田集輸系統(tǒng)的工作范圍和工作內(nèi)容天然氣從氣井采出，經(jīng)過降壓并進行分離除塵除液處理之后，再由集氣支線、集氣干線輸送至天然氣處理廠或長輸管道首站，稱為氣田集輸系統(tǒng)。當(dāng)天然氣中含有H2S、H2O時，即需經(jīng)過天然氣處理廠進行脫硫、脫水處理，然后輸至長輸管道首站。

氣田集輸系統(tǒng)的工作：收集天然氣，并經(jīng)過降壓、分離、凈化使天然氣達到符合管輸要求的條件，然后輸往長輸管道。212022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程二、氣田集21222022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程三、氣田井場流程

氣田集輸流程是表達天然氣的流向和處理天然氣的工藝方法。氣田集輸流程分為井場流程和氣田集氣站流程。在井場里，最主要的裝置是采氣樹，它是由閘閥、四通（或三通）等部件構(gòu)成的一套管匯。還有節(jié)流閥，壓力、溫度檢測儀表及加熱或注醇設(shè)備等。井場裝置具有三種功能：(1)調(diào)控氣井的產(chǎn)量；(2)調(diào)控天然氣的輸送壓力；(3)防止天然氣生成水合物。

222022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程三、氣田井22232022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

比較典型的井場裝置流程，也是目前現(xiàn)場通常采用的有兩種類型。一種是加熱天然氣防止生成水合物的流程,如圖3-1

；另一種是向天然氣中注入抑制劑防止生成水合物的流程，如圖3-2

。

232022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程比23圖3-1加熱防凍的井場裝置原理流程圖

1-氣井；2-采氣樹針形閥；3-加熱爐；4-氣井產(chǎn)量調(diào)控節(jié)流閥；5-加熱爐；6-氣體輸壓調(diào)控節(jié)流閥

圖3-1加熱防凍的井場裝置原理流程圖1-氣井；2-采24252022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

圖3-1

所示，天然氣從針形閥出來后進入井場裝置，首先通過加熱爐3進行加熱升溫，然后經(jīng)過第一級節(jié)流閥(氣井產(chǎn)量調(diào)控節(jié)流閥)4進行氣量調(diào)控和降壓，天然氣再次通過加熱器5進行加熱升溫，和第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控節(jié)流閥)6進行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。

252022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程圖25圖3-2注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖1-抑制劑注入器；圖3-2注抑制劑防凍的井場裝置原理流程圖1-抑制劑注入26272022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

圖3-2

所示，流程圖中的抑制劑注入器1替換了圖3-1中的加熱爐3和5

，流經(jīng)注入器的天然氣與抑制劑相混合，一部分飽和水汽被吸收下來，天然氣的水露點隨之降低。經(jīng)過第一級節(jié)流閥(氣井產(chǎn)量調(diào)控閥)進行氣量控制和降壓。再經(jīng)第二級節(jié)流閥(氣體輸壓調(diào)控閥)進行降壓以滿足采氣管線起點壓力的要求。

272022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程圖27282022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程四、氣田集輸站場工藝流程氣田集輸站場工藝流程是表達各種站場的工藝方法和工藝過程。所表達的內(nèi)容包括物料平衡量、設(shè)備種類和生產(chǎn)能力、操作參數(shù)，以及控制操作條件的方法和儀表設(shè)備等。氣田集氣站工藝流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。按其天然氣分離時的溫度條件，可分為常溫分離工藝流程和低溫分離工藝流程。儲氣構(gòu)造、地形地物條件、自然條件、氣井壓力溫度、天然氣組成以及含油含水情況等因素是千變?nèi)f化的，而適應(yīng)這些因素的氣田天然氣集輸流程也是多種多樣的。這里僅對較為典型和常見的流程加以描述。282022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程四、氣田集28292022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程1、常溫分離集氣站功能：收集氣井的天然氣；對收集的天然氣在站內(nèi)進行氣液分離處理；對處理后的天然氣進行壓力控制，使之滿足集氣管線輸壓要求。我國目前常用的常溫分離集氣站流程有以下幾種：(1)常溫分離單井集氣站流程

292022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程1、常溫29圖3-3常溫分離單井集氣站原理流程圖(一)1-從井場裝置來的采氣管線；2-天然氣進站截斷閥；3-天然氣加熱爐；4-分離器壓力調(diào)控節(jié)流閥;5-氣、油、水三相分離器；6-天然氣孔板計量裝置；7-天然氣出站截斷閥;8-集氣管線；9-液烴(或水)液位控制自動放液閥；10-液烴(或水)的流量計;11-液烴(或水)出站截斷閥；12-放液烴管線；13-水液位控制自動放液閥；14-水流量計；15-水出站截斷閥；16-放水管線。圖3-3常溫分離單井集氣站原理流程圖(一)1-從井場裝30圖3-4常溫分離單井集氣站原理流程圖(二)1-從井場裝置來的采氣管線；2-天然氣進站截斷閥；3-天然氣加熱爐；4-分離器壓力調(diào)控節(jié)流閥;5-氣、油、水三相分離器；6-天然氣孔板計量裝置；7-天然氣出站截斷閥;8-集氣管線；9-液烴或水的液位控制自動排放閥；10-液烴或水的流量計；11-液烴或水出站截斷閥；12-放液烴或放水管線。

圖3-4常溫分離單井集氣站原理流程圖(二)1-從井場裝31322022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

常溫分離單井集氣站分離出來的液烴或水，根據(jù)量的多少，采用車運或管輸方式，送至液烴加工廠或氣田水處理廠進行統(tǒng)一處理。常溫分離單井集氣站通常是設(shè)置在氣井井場。兩種流程不同之處在于分離設(shè)備的選型不同，前者為三相分離器，后者為氣液分離器，因此其使用條件各不相同。前者適用于天然氣中液烴和水含量均較高的氣井，后者適用于天然氣中只含水或液烴較多和微量水的氣井。

(2)常溫分離多井集氣站流程

322022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程常32圖3-5常溫分離多井集氣站原理流程圖(一)圖3-5常溫分離多井集氣站原理流程圖(一)33圖3-6常溫分離多井集氣站原理流程圖(二)圖3-6常溫分離多井集氣站原理流程圖(二)34352022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

常溫分離多井集氣站一般有兩種類型，如圖3-5和圖3-6所示。兩種流程的不同點在于前者的分離設(shè)備是三相分離器，后者的分離設(shè)備是氣液分離器。兩者的適用條件不同。前者適用于天然氣中油和水的含量均較高的氣田，后者適用于天然氣中只有較多的水或較多的液烴的氣田。

圖3-5和圖3-6所示僅為兩口氣井的常溫分離多井集氣站。多井集氣站的井?dāng)?shù)取決于氣田井網(wǎng)布置的密度，一般采氣管線的長度不超過5km，井?dāng)?shù)不受限制。以集氣站為中心，5km為半徑的面積內(nèi)，所有氣井的天然氣處理均可集于集氣站內(nèi)。

圖3-5中管線和設(shè)備與圖3-3相同，圖3-6中管線和設(shè)備與圖3-4相同。352022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程35362022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程2、低溫分離集氣站流程低溫分離集氣站的功能：(1)收集氣井的天然氣；(2)對收集的天然氣在站內(nèi)進行低溫分離以回收液烴；(3)對處理后的天然氣進行壓力調(diào)控以滿足集氣管線輸壓要求；(4)計量。362022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程2、低溫分36372022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

低溫分離：分離器的操作溫度在0℃以下，通常為-4～-20℃。天然氣通過低溫分離可回收更多的液烴。為了要取得分離器的低溫操作條件，同時又要防止在大差壓節(jié)流降壓過程中天然氣生成水合物，因此不能采用加熱防凍法，而必須采用注抑制劑防凍法以防止生成水合物。天然氣在進入抑制劑注入器之前，先使其通過一個脫液分離器(因在高壓條件下操作，又稱高壓分離器)，使存在于天然氣中的游離水先行分離出去。372022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程37382022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

為了使分離器的操作溫度達到更低的程度，故使天然氣在大差壓節(jié)流降壓前進行預(yù)冷，預(yù)冷的方法是將低溫分離器頂部出來的低溫天然氣通過換熱器，與分離器的進料天然氣換熱，使進料天然氣的溫度先行下降。因閃蒸分離器頂部出來的氣體中，帶有一部分較重?zé)N類，故使之隨低溫進料天然氣進入低溫分離器，使這一部分重?zé)N能得到回收。

382022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程為38392022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

比較典型的兩種低溫分離集氣站流程分別如圖3-7和圖3-8

所示。圖3-7流程圖的特點：低溫分離器底部出來的液烴和抑制劑富液混合物在站內(nèi)未進行分離；以混合液直接送到液烴穩(wěn)定裝置去處理圖3-8流程圖的特點：低溫分離器底部出來的混合液在站內(nèi)進行分離；將液烴和抑制劑富液分別送到液烴穩(wěn)定裝置和富液再生裝置去處理。392022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程39圖3-7低溫分離集氣站原理流程圖(一)1-采氣管線2-進站截斷閥3-節(jié)流閥4-高壓分離器5-孔板計量裝置6-裝置截斷閥7-抑制劑注入器8-氣—氣換熱器9-低溫分離器10-孔板計量裝置11-液位調(diào)節(jié)閥12-裝置截斷閥

13-閃蒸分離器14-壓力調(diào)節(jié)閥15-液位控制閥

16-液位控制閥17-流量計圖3-7低溫分離集氣站原理流程圖(一)1-采氣管線40412022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

圖3-7流程圖所示：井場裝置通過采氣管線1輸來氣體經(jīng)過進站截斷閥2進入低溫站。天然氣經(jīng)過節(jié)流閥3進行壓力調(diào)節(jié)以符合高壓分離器4的操作壓力要求。脫除液體的天然氣經(jīng)過孔板計量裝置5進行計量后，再通過裝置截斷閥6進入?yún)R氣管。各氣井的天然氣匯集后進人抑制劑注入器7，與注入的霧狀抑制劑相混合，部分水汽被吸收，使天然氣水露點降低，然后進入氣一氣換熱器8使天然氣預(yù)冷。降溫后的天然氣通過節(jié)流閥進行大差壓節(jié)流降壓，使其溫度降到低溫分離器所要求的溫度。從分離器頂部出來的冷天然氣通過換熱器8后溫度上升至0℃以上，經(jīng)過孔板計量裝置10計量后進入集氣管線。

412022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程圖41422022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

從高壓分離器4的底部出來的游離水和少量液烴通過液位調(diào)節(jié)閥11進行液位控制，流出的液體混合物計量后經(jīng)裝置截斷閥12進入?yún)R液管。匯集的液體進入閃蒸分離器13，閃蒸出來的氣體經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥14后進入低溫分離器9的氣相段。閃蒸分離器底部出來的液體再經(jīng)液位控制閥15，然后進入低溫分離器底部液相段。從低溫分離器底部出來的液烴和抑制劑富液混合液經(jīng)液位控制閥16再經(jīng)流量計17，然后通過出站截斷閥進入混合液輸送管線送至液烴穩(wěn)定裝置。422022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程從42圖3-8低溫分離集氣站原理流程圖(二)1-加熱器2-三相分離器3-液位控制閥4-流量計5-氣-液換熱器6-液位控制閥7-流量計

圖3-8低溫分離集氣站原理流程圖(二)1-加熱器43442022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

圖3-8流程圖與圖3-7流程圖所不同之處是：從低溫分離器底部出來的混合液，不直接送到液烴穩(wěn)定裝置去，而是經(jīng)過加熱器1加熱升溫后進入三相分離器2進行液烴和抑制劑分離。液烴從三相分離器左端底部出來，經(jīng)過液位控制閥3再經(jīng)流量計4然后通過氣—液換熱器5與低溫分離器頂部引來的冷天然氣換熱被冷卻，降溫到0℃左右。最后，液烴通過出站截斷閥，由管線送至穩(wěn)定裝置。從三相分離器右端底部出來的抑制劑富液經(jīng)液位控制閥6再經(jīng)流量計7后，通過出站截斷閥送至抑制劑再生裝置。

442022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程圖44452022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

因為低溫分離器的低溫是由天然氣大差壓節(jié)流降壓所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)所獲得。故高壓分離器的操作壓力是根據(jù)低溫分離器的操作溫度來確定的。操作溫度隨氣井溫度和采氣管線的輸送溫度來決定，通常按常溫考慮。

閃蒸分離器的操作壓力隨低溫分離器的操作壓力而定；操作溫度則隨高壓分離器的操作溫度而定。

三相分離器的操作壓力根據(jù)穩(wěn)定塔的操作壓力來確定；操作溫度則根據(jù)穩(wěn)定塔的液相沸點和最高進料溫度來確定。

452022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程因45462022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

圖3-7和圖3-8兩種低溫分離流程的選取，取決于天然氣的組成、低溫分離器的操作溫度、穩(wěn)定裝置和提濃再生裝置的流程設(shè)計要求。低溫分離器操作溫度越低，輕組分溶入液烴的量越多。此種情況以采用圖3-7低溫分離流程為宜。

462022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程46472022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程五、氣田集輸流程的制定1．制定集輸流程的技術(shù)依據(jù)(1)氣田開發(fā)方案；(2)近期收集的有代表性的氣井動態(tài)資料。472022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程五、氣田集47482022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程

上述兩方面的資料中，以下各種資料和數(shù)據(jù)對于制訂氣田集輸流程有重要關(guān)系：

(1)氣井產(chǎn)物。井口條件下天然氣取樣分析資料，油的分析和評價資料，水分析資料等。

(2)構(gòu)造儲層特征，氣田可采儲量、開采速度、開采年限，逐年生產(chǎn)規(guī)模，各生產(chǎn)區(qū)單井平均產(chǎn)量、生產(chǎn)井井網(wǎng)布置圖、生產(chǎn)井?dāng)?shù)等。

(3)氣層壓力和溫度，生產(chǎn)條件下的井口壓力和溫度，氣田壓力遞減率。

482022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程48492022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程2．制定集輸流程應(yīng)遵循的技術(shù)準(zhǔn)則(1)國家各種技術(shù)政策和安全法規(guī)；(2)各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，各種規(guī)程、規(guī)范和規(guī)定；(3)環(huán)保、衛(wèi)生規(guī)范和規(guī)定。492022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程2．制定集49502022/12/31第三節(jié)天然氣集輸工藝流程3．集輸系統(tǒng)(包括管網(wǎng)和站場)的布局(1)在氣田開發(fā)方案和井網(wǎng)布置的基礎(chǔ)上，集輸管網(wǎng)和站場應(yīng)統(tǒng)一考慮綜合規(guī)劃分步實施，應(yīng)做到既滿足工藝技術(shù)要求又符合生產(chǎn)管理集中簡化和方便生活；(2)產(chǎn)品應(yīng)符合銷售流向要求；(3)三廢處理和流向應(yīng)符合環(huán)保要求；(4)集輸系統(tǒng)的通過能力應(yīng)協(xié)調(diào)平衡；(5)集輸系統(tǒng)的壓力應(yīng)根據(jù)氣田壓能和商品氣外輸首站的壓力要求綜合平衡確定。502022/12/28第三節(jié)天然氣集輸工藝流程3．集輸系50512022/12/31第四節(jié)集輸管線

第四節(jié)集輸管線一、集輸管線及其分類

采氣管線:從氣井至集氣站第一級分離器入口之間的管線；

集氣管線:集氣站至凈化廠或長輸管線首站之間的管線。分為集氣支線和集氣干線。由集氣站直接到附近用戶的直徑較小的管線也屬集氣管線范疇。由集氣干線和若干集氣支線（或采氣管線）組合而成的集氣單元稱為集氣管網(wǎng)；一個地區(qū)的集氣管網(wǎng)則是指一個氣田和一個或幾個氣田的集氣管線組合而成的集氣單元。

圖3-9為一氣田集輸管網(wǎng)的示意圖。凈化后的天然氣進入輸氣管線。512022/12/28第四節(jié)集輸管線第四節(jié)集輸管線51圖3-9集氣系統(tǒng)示意圖1-井場裝置；2-采氣管線；3-多井集氣站；4-集氣支線；5-集氣干線；6-集氣總站；7-天然氣凈化廠圖3-9集氣系統(tǒng)示意圖52532022/12/31第四節(jié)集輸管線

按集氣管線的操作壓力通常分為高壓、中壓和低壓集氣管線。

a)高壓集氣

壓力在10MPa以上的為高壓集氣。四川臥龍河氣田、中壩氣田的采氣管線均按16MPa設(shè)計。長慶氣田靖邊區(qū)的采氣管線按關(guān)井壓力25MPa設(shè)計，川南礦區(qū)一些氣田的采氣管線也按關(guān)井壓力設(shè)計，天然氣在井口不降壓直接輸至集氣站再進行加熱，節(jié)流、分離、計量，井口無人值守。532022/12/28第四節(jié)集輸管線按集氣管線的操53542022/12/31第四節(jié)集輸管線b)中壓集氣

壓力在1.6MPa至10MPa范圍內(nèi)為中壓集氣。引進的臥龍河天然氣凈化廠設(shè)計壓力為6.4Mpa，與之配套的集氣干線按10MPa級設(shè)計。四川大天池構(gòu)造帶的五百梯、龍門、沙坪氣田集氣管線按10MPa級設(shè)計。國內(nèi)設(shè)計的壓力為4Mpa的四川墊江天然氣凈化廠的集氣干線按6.4MPa設(shè)計。一些可直接進入輸氣干線的不含硫或微含硫天然氣的集氣管線，一般按4.0～8.0MPa設(shè)計。542022/12/28第四節(jié)集輸管線b54552022/12/31第四節(jié)集輸管線

c)低壓集氣

壓力在1.6MPa以下的是低壓集氣。一些氣田到開采后期井口壓力下降，不能進入輸氣干線，又不準(zhǔn)備就地加壓時，則采用低壓集氣，供給臨近用戶。如四川陽高寺氣田壓力降至0.16MPa以下，低壓集氣后供就近的滬州市使用。

552022/12/28第四節(jié)集輸管線c)低壓集55562022/12/31第四節(jié)集輸管線

為了充分示利用地層壓力和滿足不同用戶需要，有的氣田同時存在高壓、中壓和低壓集氣。集氣管網(wǎng)的管徑是根據(jù)輸氣量、壓力等因素通過計算優(yōu)選的，四川氣田集氣支線常用管徑有：DN50、DN65、DN80、DN100，集氣支干線常用DN100至DN200；集氣干線常用DN200至DN500。

562022/12/28第四節(jié)集輸管線為了充分示利56572022/12/31第四節(jié)集輸管線二、集氣管網(wǎng)類型及國內(nèi)外對比現(xiàn)狀（1）國內(nèi)集氣管網(wǎng)枝狀、放射狀和環(huán)狀管網(wǎng)流程，國內(nèi)都有應(yīng)用。

枝狀集氣流程的管網(wǎng)呈樹枝狀，經(jīng)氣田主要產(chǎn)氣區(qū)的中心建一條貫穿氣田的集氣干線，將位于干線兩側(cè)各井的氣集入干線，并輸至總集氣站。該流程適用于條狀狹長氣田，四川臥龍河氣田即采用這種流程。對于大型氣田，有一條或多條集氣干線，各單井及各集氣站的天然氣經(jīng)集氣支線及集氣支干線進入集氣干線，四川五百梯氣田采用這種流程。枝狀集氣流程的特點是適宜于單井集氣。572022/12/28第四節(jié)集輸管線二、集氣管網(wǎng)類型及國57582022/12/31582022/12/31第四節(jié)集輸管線

放射狀集氣流程用于若干口氣井相對集中的一些井組的集氣，每組井中選一口設(shè)置集氣站，其余各單井到集氣站的采氣管線成放射狀，故亦稱多井集氣流程。該流程在四川氣田應(yīng)用最廣泛，如磨溪氣田、大慶的汪家屯氣田、大港的板橋氣田也采用這種流程，其優(yōu)點是便于天然氣的集中預(yù)處理和集中管理，能減少操作人員。582022/12/28582022/12/28第四節(jié)集輸58592022/12/31592022/12/31第四節(jié)集輸管線

環(huán)狀集氣管網(wǎng)流程是將集氣干線布置成環(huán)狀，沿干線設(shè)置各單井或集氣站的進氣點。環(huán)口處設(shè)置集氣總站，將天然氣送往處理廠或輸氣干線，四川威遠氣田即采用這種流程。其特點是：便于調(diào)度氣量，環(huán)形集氣干線局部發(fā)生事故不影響正常供氣。

592022/12/28592022/12/28第四節(jié)集輸59602022/12/31第四節(jié)集輸管線

大型氣田不局限于一種集氣流程，可用上述兩種或三種流程的組合。威遠氣田就有東、西、南和北四條集氣干線和一個環(huán)形管網(wǎng)，而且樹枝、放射狀和環(huán)形管網(wǎng)流程兼?zhèn)洌撬拇瘹饬鞒绦问阶疃嗟臍馓?。長慶氣田靖邊區(qū)有東、西、南、北四條集氣干線，各單井至集氣站采用放射狀流程，各集氣站再經(jīng)集氣支線進入集氣干線，是枝狀和放射狀流程的結(jié)合。602022/12/28第四節(jié)集輸管線大型氣田不局60612022/12/31612022/12/31第四節(jié)集輸管線（2）國外集氣管網(wǎng)枝狀、放射狀和環(huán)狀管網(wǎng)三種。羅馬尼亞1974年擁有生產(chǎn)氣井1500多口，集氣站400余座，集輸流程形式主要也是以上三種。加拿大的氣田大部分是50、60年代建設(shè)的，目前氣井壓力下降，最大的關(guān)井壓力為21MPa。采氣管線仍然按關(guān)井壓力設(shè)計，集氣管線壓力一般都較高，在7MPa左右。因為各氣田的氣必須處理合格后才能進入努發(fā)公司的輸氣管道。努發(fā)公司輸氣管道的輸送壓力較高，一般在6MPa至7Mpa之間，各氣田的氣只有增壓后才能進入輸氣管道。集氣管道的管徑大部分在DN80至DN300之間，野貓山氣田集氣干線16km從北至南采用變徑管：Φ168.3、Φ209、Φ273和Φ323。612022/12/28612022/12/28第四節(jié)集輸61622022/12/31622022/12/31第四節(jié)集輸管線（3）國內(nèi)外對比分析國內(nèi)與國外的集輸流程在管網(wǎng)布置方式上基本一致。差距主要在所采用的工藝裝置，自動控制技術(shù)及集輸工程勘察設(shè)計所擁有的現(xiàn)代技術(shù)裝備（包括軟硬件）。622022/12/28622022/12/28第四節(jié)集輸62632022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理一、礦場分離1、礦場分離的對象和特點天然氣從氣井采出往往含油液體（水和/或液烴）和固體（巖屑、腐蝕產(chǎn)物）。632022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍63642022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理（1）常溫分離工藝

天然氣在分離器操作壓力下，以不形成水合物的溫度條件下進行氣-液分離，稱為常溫分離。分離器出的氣體送入氣田集輸管線系統(tǒng)；分離出的液體（水或/和液烴）送入儲水罐（池）或/和液烴儲罐。分離器前的節(jié)流閥系用于調(diào)節(jié)分離器的操作壓力，分離器操作壓力取決于集輸管線的起點壓力。加熱器用于調(diào)節(jié)分離器的操作溫度，分離器的操作溫度取決于分離器操作壓力條件下水合物形成溫度。通常分離器的操作溫度要比分離器操作壓力條件下水合物形成溫度高3～5℃.

常溫分離工藝的特點：輔助設(shè)備較少，操作簡便，適用于干氣的礦場分離。642022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍64652022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理（2）低溫分離工藝

在很多情況下，天然氣采氣壓力遠高于外輸壓力。利用天然氣在氣田集輸過程出現(xiàn)的大差壓節(jié)流降壓所產(chǎn)生的節(jié)流效應(yīng)（焦耳-湯姆遜效應(yīng)）達到的低溫條件，在此條件下進行氣體和水或/和液烴分離，稱為礦場低溫分離。此種分離工藝同時產(chǎn)生兩種效果：①增加液烴回收量；②降低天然氣露點。因此氣田集輸系統(tǒng)即可利用這兩種效果，對天然氣進行液烴回收或和脫水。氣田集輸系統(tǒng)可利用低溫分離工藝使天然氣的烴露點和水露點降低以滿足管輸要求，也是氣田集輸系統(tǒng)的節(jié)能措施之一。652022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍65662022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

來自井場裝置的天然氣，經(jīng)過脫液分離器脫出其所攜帶的游離水或/和液烴以及固體雜質(zhì)后，經(jīng)注入水合物抑制劑，再進入氣-氣換熱器與低溫天然氣換熱后溫度下降，然后通過節(jié)流閥產(chǎn)生大差壓節(jié)流降壓，溫度進一步下降并達到所要求的低溫條件。在此條件下天然氣中C5+組分大部分被冷凝下來。C3和C4也有相當(dāng)一部分稱為液相溶于液烴內(nèi)。所有液相物質(zhì)沉聚到分離器底部。低溫分離器出來的液體，其中包含有抑制劑富液和液烴。此時所獲得的液烴是不穩(wěn)定的，因為其中溶解有一部分甲烷和乙烷氣體。為了滿足氣田礦場儲存的要求，故在輸往液烴加工廠之前需進行礦場穩(wěn)定。穩(wěn)定的方法是降低液烴的蒸氣壓以滿足儲存要求。662022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍66672022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

低溫分離器的操作壓力系根據(jù)集氣管線的輸壓來確定，操作溫度則根據(jù)天然氣組成和所要得到的液烴組分的回收率來確定。同時，根據(jù)礦場回收條件和穩(wěn)定工藝的特點，確定低分離器的操作溫度。

低溫分離工藝通常適用于富氣的分離。對于貧氣，在通過氣-液平衡計算，表明低溫分離工藝對液烴回收具有經(jīng)濟價值時，則應(yīng)采用低溫分離工藝。672022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍67682022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理二、井口防凍工藝（1）國內(nèi)

井口防凍即是防止采氣過程中生成水合物。一般氣井流動壓力高、流動溫度低，外輸前節(jié)流降壓會產(chǎn)生溫降，在節(jié)流閥和輸氣管道中生成水合物堵塞管道，影響正常輸氣。防止水合物生成有多種方法，較多采用的是加熱法，其次是注入防凍劑（乙二醇）法，除此之外還有井口脫水法、冷分離法，脫水一般應(yīng)在集氣干線首站進行，在井口脫水只適于高產(chǎn)氣井。冷分離法是利用節(jié)流降壓產(chǎn)生的溫降，使天然氣中飽和水凝析并利用分離器除去，然后在分離器底部加熱把分離出的水合物溶解后排出，這種方法適用于高壓氣井和高壓集氣站。682022/12/28第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍68692022/12/31692022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理（2）國外國外采用的防凍工藝與國內(nèi)使用的方法相同。加熱法多用水套爐，美國還使用直接加熱器和催化加熱器。防凍劑法中以噴注甲醇為最多，如丹麥，波蘭、美國、前蘇聯(lián)等。美國早在50年代初就采用電動化學(xué)品泵來調(diào)節(jié)甲醇注入量。前蘇聯(lián)建立了甲醇回收裝置，奧倫堡氣田甲醇用量300t/d，通過再生，可回收60～70t／d，并且研究了降低甲醇消耗的技術(shù)。注入泵不僅使用電動的，也較多地使用天然氣的壓力，來驅(qū)動泵工作，不需要另外的動力，達到自動注醇。加拿大的許多氣田井口和集氣管線都采用注甲醇流程。采用氣動注醇泵，氣源是由處理廠返回各井的凈化氣，其注醇泵很小巧，且有各種形式。有的產(chǎn)水量大的氣井同時采用注甲醇和加熱方法來防止水合物的生成。692022/12/28692022/12/28第五節(jié)氣田69702022/12/31702022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

此外，加拿大野貓山氣田、鬼河氣田、Brazean氣田選用了熱水伴熱集氣管線的方法獲得了良好效果，伴熱管在低壓下操作，即使熱水加熱器一旦發(fā)生故障，由于管四周建立了溫度場，管線也不致馬上冰堵。鬼河氣田和Brazean氣田，不僅集氣管線采用伴熱管，由于井下天然氣溫度低，還采用了井下伴熱管流程，以防止天然氣在井下產(chǎn)生冰堵。鬼河氣田井下伴熱管深610m，Brazean氣田井下伴熱管深達1000m，伴熱管設(shè)有止回閥，回水從油管隨天然氣帶出。近年來蘇聯(lián)還研制了向井筒和管道注防凍劑的自動控制裝置，能精確地調(diào)節(jié)防凍劑的加入量，降低了防凍劑的消耗量，也增加了天然氣輸送的可靠性。702022/12/28702022/12/28第五節(jié)氣田70712022/12/31712022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

目前國內(nèi)使用的防凍工藝技術(shù)，與國外基本一致。但在裝備和控制技術(shù)及能耗方面還有較大的差距。1）加熱防凍工藝上使用的水套爐熱效率與國外水平基本相當(dāng)，而效率的進一步提高受煙氣的低溫腐蝕限制。水套爐的熄火監(jiān)測和溫度控制技術(shù)有待配套完善。2）防凍劑注入工藝方面，四川石油設(shè)計院研制了利用天然氣作動力的注醇泵，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，還需進一步改進。3）配套、完善防凍劑的回收技術(shù)和降低防凍劑的消耗量。712022/12/28712022/12/28第五節(jié)氣田71722022/12/31722022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理三、氣田污水處理1.國內(nèi)

隨著氣田的開發(fā)，氣田污水逐年增加。處理方法有：回注地層、熬鹽、向地層滲透、向大氣中蒸發(fā)等?；刈⒌貙雍桶钧}是解決氣田污水出路的主要途徑。其它方法只能適用于不含硫或C1含量很少的氣田水，對環(huán)境也存在不同程度的污染，不是解決問題的根本方法。目前各礦采用回注和熬鹽的已比較多。722022/12/28722022/12/28第五節(jié)氣田72732022/12/31732022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

威遠氣田鹵水除熬鹽外，已有回注鹵水的淺井17口；現(xiàn)采用自流回注，輸鹵水干線33km，支線57km，回注鹵水能力大約為2500m3／d。1997年產(chǎn)水量76.85×104m3/a，回注量71×104m3/a，熬鹽量5.15×104m3/a。

川西南礦區(qū)1997年產(chǎn)水126.1×104m3/a，其中回注地層109.8×l04m3/a，回注率87％，熬鹽量為13.4×l04m3/a。732022/12/28732022/12/28第五節(jié)氣田73742022/12/31742022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

五百梯氣田開發(fā)時，污水處理同時進行了設(shè)計，現(xiàn)已建成鄧1井污水處理站，處理規(guī)模為10m3/h。采用混凝沉淀、除垢、殺菌、二級過濾、除氧、加壓回注的氣田水處理回注流程，具體指標(biāo)如下：懸浮物含量（10mg／l，粒徑小于10μm）；水中氧含量<0.05mg／l；細菌總數(shù)<10000個/l；回注壓力10MPa。742022/12/28742022/12/28第五節(jié)氣田74752022/12/31752022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理2.國外

國外對氣田污水的處理方法，仍然是回注和熬鹽居多。國外己有的處理方法中有電滲析法、反滲透法及蒸餾法。這些方法的共同點都是將鹵水經(jīng)過淡化（或濃縮）之后，使絕大部分成為可以排放或重復(fù)利用的“淡水”，然后將剩余濃鹵水再制鹽。美國CE-NATCO公司采用雙向高速過濾器來處理污水。直徑為3.6m的過濾器，處理污水量可達2.9×104m3/d，濾后效果好，質(zhì)量高。含油污水不用化學(xué)劑處理時，粒徑>2μm的顆粒脫除率＞90%，經(jīng)化學(xué)處理后的水，粒徑>1μm的顆粒脫除率可達98％。整套裝置采用程序自動控制調(diào)節(jié)，不需人操作。污水除油美國普遍采用浮選器。752022/12/28752022/12/28第五節(jié)氣田75762022/12/31762022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

加拿大的大部分氣田都有污水回注站。野貓山氣田專門打了一口深3000m的污水回注井，該井距天然氣處理廠約8km，各井匯集到處理廠的污水，通過管線用泵打入回注站的儲罐。進儲罐前設(shè)有內(nèi)芯為泡沫管的過濾器，一般每月?lián)Q濾芯3～5次，在處理廠發(fā)現(xiàn)回注廠壓力升高，說明濾芯堵塞，就派人去回注站更換。儲罐設(shè)有計量表，上、下液位控制，當(dāng)液位升到上位時，自動打開注入泵，液位回到下位時，自動關(guān)閉注入泵。最大注入壓力為5MPa，一般注入壓力1.5MPa，注入量最大為75m3/d，一般為50m3／d，處理廠至回注井的管線采用深埋，回注泵距回注井約40m，回注管線架空1.2m，采用保溫。對污水水質(zhì)無特殊要求，除過濾外不作其它處理。MBL氣田，污水回注井為原廢棄的氣井，并深2000m，污水自流注入。762022/12/28762022/12/28第五節(jié)氣田76772022/12/31772022/12/31第五節(jié)氣田天然氣礦場分離、井口防凍和污水處理

3.國內(nèi)外對比分析國內(nèi)氣田污水處理技術(shù)與國外相比有較大差距，主要表現(xiàn)在：

a)

氣田回注率太低，國外基本上全回注。（除濃鹵水熬鹽或作鹽化工原料有經(jīng)濟效益外）。

b)

氣田水回注的工藝技術(shù)和裝置還不夠配套和完善，還缺乏實踐經(jīng)驗。當(dāng)前主要的任務(wù)是：a)

把污水量控制住。b)

完善污水回注工藝技術(shù)和裝備，提高污水（尤其是氣田水）的回注率，使絕大部分氣田水實現(xiàn)回注。772022/12/28772022/12/28第五節(jié)氣田77782022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

第六節(jié)集輸工藝設(shè)備一、加熱換熱設(shè)備套管換熱器套管換熱器適用于傳熱面積較小的場合。雖然其占地較其他管殼式換熱器所需面積大，但由于結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，管程可流通高壓介質(zhì)，天然氣流通內(nèi)管可以采用與集輸管線相同材質(zhì)和相同直徑的管子，因而在集輸系統(tǒng)應(yīng)用較多。其工作原理如圖3-10所示。782022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

第六節(jié)78圖3-10套管換熱器示意圖圖3-10套管換熱器示意圖79802022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

該設(shè)備傳熱結(jié)構(gòu)采用內(nèi)外管式。內(nèi)管通過需加熱的天然氣，外管通過蒸汽。套管換熱器的每根換熱管由U型彎頭聯(lián)結(jié)在一起（見圖3-11），外管與內(nèi)管的連接有可拆和不可拆兩種方式。為了使內(nèi)外管之間的環(huán)形空間即蒸汽通道能進行清洗、檢修，以及防止內(nèi)外管之間由于溫差所引起的熱應(yīng)力，常使內(nèi)外管之間的連接一端采用不拆式，另一端采用可拆式，圖3-12所示為不可拆熱接頭形式；圖3-13為可拆結(jié)頭形式802022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

該設(shè)備80圖3-11套管換熱器排列形式圖3-11套管換熱器排列形式81圖3-12不可拆接頭形式

圖3-13可拆接頭形式圖3-12不可拆接頭形式圖3-13可拆接頭形式82832022/12/31832022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

2.水套加熱爐a）國內(nèi)

水套加熱爐最先在油田上使用，60年代四川氣田也開始使用水套爐。早期使用的水套加熱爐爐體為磚砌，結(jié)構(gòu)簡單，熱效率不高。1975在臥龍河氣田二號集氣站所轄6口井上使用了鋼制的單進單出水套加熱爐。1983年又為“單井多井常溫集氣裝置定型設(shè)計”設(shè)計了兩進、兩出（即雙管）的水套加熱爐，熱效率達80％，對燃料氣進行了調(diào)壓、計量，使氣田水套爐更加完善。水套加熱爐己有系列設(shè)計：q=209MJ和419MJ，p=15.69、31.58、58.84Mpa；q=838MJ，p=31.38、58.84MPa。832022/12/28832022/12/28第六節(jié)集輸83842022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

水套加熱爐是目前氣田集輸系統(tǒng)中應(yīng)用較廣的天然氣加熱設(shè)備。它不像套管加熱器需要配備專用的蒸汽鍋爐和蒸汽管線。由于水套爐是常壓對管線進行加熱，因而易于操作和控制，也更安全。如圖3-14所示，水套加熱爐主要由水套、被加熱天然氣盤管、燃燒器、火筒、煙囪等主要部件組成。在熱負(fù)荷波動較大的地方，水套爐還配備有一套溫度控制與熄火自動保護系統(tǒng)。

842022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

水套加84圖3-14水套加熱爐總裝圖圖3-14水套加熱爐總裝圖85862022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

水套爐盤管有3-15所示的三種不同形式，其中隔程盤管應(yīng)用較廣。圖3-15水套加熱爐盤管形式862022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

水套爐盤管有386872022/12/31872022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

b)國外美國CE公司和OLMANHEATH公司生產(chǎn)的間接加熱爐為了提高熱效率，采取了以下兩條措施：1）使燃料完全燃燒和控制過剩空氣量。OLMANHEATH公司生產(chǎn)的水套加熱爐采用空氣自動控制調(diào)節(jié)器，可以控制加熱爐過?？諝夂趿坎怀^3%～5%，保持天然氣完全燃燒。該調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，不需任何動力，節(jié)約燃料，提高熱效率，效果顯著。

2）降低排煙溫度。據(jù)CE公司介紹，他們在煙管內(nèi)加翅片狀水管，或在煙管內(nèi)設(shè)置循環(huán)水盤管，以降低排煙溫度。

872022/12/28872022/12/28第六節(jié)集輸87882022/12/31882022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

采取上述兩種措施，并作好加熱爐的外壁保溫，若燃料氣清潔，熱效率可提高到90％。根據(jù)加熱介質(zhì)溫度的不同，間接加熱爐可分為水浴、汽浴、鹽浴、煙氣四種。水浴加熱爐介質(zhì)加熱溫度可達82℃，汽浴加熱爐介質(zhì)加熱溫度可達102℃，鹽浴加熱爐介質(zhì)加熱溫度可達317℃，煙氣加熱爐介質(zhì)加熱溫度可達538℃或更高。加拿大氣田上采用的水套加熱爐有單管的也有雙管的，都是橇裝式。Brazen氣田8-14井采用雙管水套加熱爐，該井關(guān)井壓力17MPa，一級加熱后采用角式調(diào)節(jié)閥，二級加熱后進分離器，分離器操作壓力11MPa，天然氣溫度53℃，油、氣、水分別計量后混輸至天然氣處理廠。882022/12/28882022/12/28第六節(jié)集輸88892022/12/31892022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

c)對比分析

1）現(xiàn)有水套加熱爐熱效率可達80％，但在自動控制、燃料氣調(diào)節(jié)控制、排煙溫度控制、熄火自動保護等方面配套仍不夠完善。

2）由于單體設(shè)備較為笨重，因此整個橇裝較龐大。

3）由于單體配套設(shè)備不完善，可供選用品種少。892022/12/28892022/12/28第六節(jié)集輸89902022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

3.電熱帶在集輸系統(tǒng)中，通常采用電熱帶作為地面管線和設(shè)備的電伴熱產(chǎn)品。電伴熱系列產(chǎn)品除電熱帶外，還包括電熱板及其常用配件，如溫度控制器、接線盒和管卡等。902022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

3.電熱帶90912022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

(1)電熱帶的優(yōu)缺點

電熱帶的優(yōu)點主要是：熱效率高，可達80％～90％；發(fā)熱均勻、溫度控制準(zhǔn)確、反應(yīng)快、可實現(xiàn)遠控及遙控，易于實現(xiàn)自動化管理；管理費用低；投資少。

主要缺點在于電熱絲壽命短，易于出現(xiàn)斷路的情況，且斷路的機會會隨電熱帶的長度增加而增加；而電熱帶更換時還需要更換保溫層。從目前氣田集輸工程中電熱帶的應(yīng)用情況來看，也存在電熱絲易于斷路的問題。但從總的來說，電熱帶在現(xiàn)場上已逐步在推廣使用。912022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

(1)電熱帶91922022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

（2）電熱帶的結(jié)構(gòu)原理電熱帶主要有單相恒功率電熱帶、三相恒功率電熱帶、高溫電熱帶以及自限式電熱帶等幾種形式，現(xiàn)以單相恒功率電熱帶為例介紹其基本構(gòu)造（圖3-16）。

922022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

（2）電熱帶的92圖3-16單相恒功率電熱帶構(gòu)造示意圖圖3-16單相恒功率電熱帶構(gòu)造示意圖93942022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

電熱帶主要由兩根平行的電源母線和電熱絲，以及必要的絕緣材料組成，電熱絲每隔一定距離與母線連接，形成連續(xù)的并聯(lián)電阻，所謂“發(fā)熱節(jié)長”即每根電熱絲與母線連接的距離。母線通電后，將各電阻絲同時加熱，形成一條連續(xù)的電加熱帶。對電加熱帶的溫度控制主要利用溫度控制器。溫度控制器由感溫包、毛細管和溫控電觸器等組成。它可以實現(xiàn)電熱帶溫度的就地控制。溫控精度在±4℃左右。942022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

電熱94952022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

二、分離設(shè)備a)國內(nèi)1）旋風(fēng)分離器圖3-17旋風(fēng)分離器原理圖952022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

二、分離設(shè)備95962022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

2）立式重力分離器

圖3-18立式兩相分離器結(jié)構(gòu)圖962022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

2）立式重力分96972022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

立式重力分離器的主體為一立式圓筒體，氣流一般從該筒體的中段進入，頂部為氣流出口，底部為液體出口，結(jié)構(gòu)與分離作用如圖3-18。初級分離段——即氣流入口處，氣流進入筒體后，由于氣流速度突然降低，成股狀的液體或大的液滴由于重力作用被分離出來直接沉降到積液段。為了提高初級分離效果，常在氣液入口處增設(shè)入口擋板或采用切線入口方式。972022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

97982022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

二級分離段——即沉降段，經(jīng)初級分離后的天然氣硫攜帶著較小的液滴向氣流出口以較低的流速向上流動。此時，由于重力的作用，液滴則向下沉降與氣流分離。本段的分離效率取決于氣體和液體的特性、液滴尺寸及氣流的平均流速與擾動程度。982022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

二級分98992022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

積液段——本段主要收集液體。在設(shè)計中，本段還具有減少流動氣流對已沉降液體擾動的功能。一般積液段還應(yīng)有足夠的溶劑，以保證溶解在液體中的氣體能脫離液體而進入氣相。對三相分離器而言，積液段也是油水分離段。分離器的液體排放控制也是積液段的主要內(nèi)容。為了防止排液時的氣體漩渦，除了保留一段液封外，也常在排液口上方設(shè)置擋板類的破旋裝置。除霧段——主要設(shè)置在僅靠氣體流出口前，用于捕集沉降段未能分離出來的較小液滴（10～100μm）。微笑液滴在此發(fā)生碰撞、凝聚，最后結(jié)合成較大液滴下沉至積液段。992022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

積液段——本段991002022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

立式重力分離器占地面積小，易于清除筒體內(nèi)污物，便于實現(xiàn)排污與液位自動控制，適于處理較大含液量的氣體。但單位處理量成本高于臥式。1002022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

1001012022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

3）臥式分離器圖3-19臥式兩相分離器結(jié)構(gòu)圖1012022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

3）臥式分離1011022022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

臥式重力分離器和立式分離器相比，具有處理能力較大、安裝方便和單位處理量成本低等優(yōu)點。但也有占地面積大、液體控制比較困難和不易排污等缺點。針對臥式分離器液位控制等方面的缺陷，另外海域一種雙筒臥式分離器，如圖3-20所示。上筒用于氣液分離，下筒專門用于儲液，但由于其建造費用較高，應(yīng)用不太廣。1022022/12/28第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

臥式重102圖3-20雙筒臥式兩相分離器結(jié)構(gòu)圖圖3-20雙筒臥式兩相分離器結(jié)構(gòu)圖1031042022/12/311042022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

4）擴散式分離器、螺道式分離器

70年代后期研制成功擴散式分離器和螺道式分離器，由于需兩臺串聯(lián)工作，推廣受到限制。5）循環(huán)分離器

80年代中研制成功的適合氣田上使用的循環(huán)分離器，為了測定分離器效率，還首次研究試驗了分離效率測試方法。測得循環(huán)分離器效率在98％以上。由于該分離器具有效率高；壓力降低，最大不超過0.01MPa；體積小，重量輕，運輸方便，安裝簡單；適應(yīng)性強，具有很寬的彈性操作范圍，成本比立式重力分離器降低一倍。因此在氣田上得到推廣。1042022/12/281042022/12/28第六節(jié)1041052022/12/311052022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

5）新的臥式分離器

80年代在橇裝式集氣裝置設(shè)計中設(shè)計了新的臥式分離器，分離器精分離段采用上海交通大學(xué)研制成功的獲得了國防科委二等獎的分離元件，該分離器元件分離效果好，壓降低，對>5μm的微粒的分離效率達99％以上。1052022/12/281052022/12/28第六節(jié)1051062022/12/311062022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

b)國外1）旋風(fēng)分離器。荷蘭Gasunie研究的單旋風(fēng)分離器適合于除塵和捕集液體，捕集效率很高，氣體在100～4000kPa之間變化時，設(shè)計流量下捕集效率接近100%。2)再循環(huán)分離器。是由加拿大波塔一特斯特公司生產(chǎn)，用于天然氣分離和液體回收，性能可靠效率高，沒有運動部件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)堅固。這種分離器又分軸流式臥式再循環(huán)分離器和向心流動式立式再循環(huán)分離器。

3)帶有自由旋轉(zhuǎn)葉片的分離器，這種新型的分離器與目前采用的分離器相比，生產(chǎn)能力提高5倍以上。在溫度263K，壓力5.5MPa，日處理量達100×l04m3，并可以與渦輪冷氣發(fā)動機配合使用，降低金屬耗量和降低分離成本。1062022/12/281062022/12/28第六節(jié)1061072022/12/311072022/12/31第六節(jié)集輸工藝設(shè)備

4）天然氣過濾器。分兩種類型：一種為干式過濾器，另一種為過濾分離器。干式過濾器：可完全脫除1μm以上的全部固體雜質(zhì)，0.03~1μm固體雜質(zhì)的脫除率也高達99.5％。過濾分離器：能使1μm以上的液滴有效分離，分離效率達99.9％。國外各種類型的分離器能夠達到高效率，主要是通過開發(fā)新型的高效分離元件來實現(xiàn)的。分離元件的形式多種多樣：有平行檔板，蛇形波板，碟型轉(zhuǎn)向一檔板系統(tǒng)，霧沫捕集構(gòu)件，金屬篩網(wǎng)，蜂窩狀斜板等。目前國外油氣水分離器的發(fā)展趨勢是：采用高效內(nèi)件，縮小分離器體積，減輕重量，并重視特殊要求的分離器設(shè)計。

1072022/12/281072022/12/28第六節(jié)1071082022/12/31第七節(jié)工程案例分析第七節(jié)工程案例分析一、長慶氣田靖邊區(qū)

長慶氣田靖邊區(qū)發(fā)現(xiàn)于1989年，現(xiàn)已探明地質(zhì)儲量2300.13×l08m3，該氣區(qū)屬低滲透、低豐度、中低產(chǎn)、大面積復(fù)合連通整裝氣田，含氣面積達4212.32km2。平均單井日產(chǎn)量為4.5×l04m3，關(guān)井壓力為20～25MPa。根據(jù)氣區(qū)的特點采用了枝狀和放射狀結(jié)合的流程，到1998年底建成氣區(qū)東、西南、北四條集氣干線長105.7km，建成了22座集氣站，集氣支線117.5km，己建成51口井場裝置，各單井至集氣站采用放射狀的多井集氣流程，建成采氣管線163.1km。1993年10月建成了陜81井試驗區(qū)，對集輸工藝等進行了試驗，取得了很好的效果，創(chuàng)造了長慶氣田靖邊區(qū)地面建設(shè)模式。其特點如下：

1082022/12/28第七節(jié)工程案例分析第七節(jié)工程案1081092022/12/31第七節(jié)工程案例分析a)多井高壓集氣b)高壓集中注醇工藝c)采用單井間歇計量d)多井橇裝加熱爐工藝e)橇裝三甘醇脫水工藝f)甲醇回收工藝g)自動化控制技術(shù)h)小型天然氣發(fā)電供電技術(shù)1092022/12/28第七節(jié)工程案例分析a)多井高壓集1091102022/12/31第七節(jié)工程案例分析二、四川氣田集輸工藝1、氣田概況四川氣田是我國開采歷史最長、目前產(chǎn)量最大的天然氣生產(chǎn)基地，2005年生產(chǎn)天然氣122×108m3，占全國總產(chǎn)量的27%，占中石油的35%，至“十一五”末期，計劃天然氣產(chǎn)量180×108m3/a。2、集輸流程

四川氣田特點是：數(shù)量多、分布廣，單個氣田多屬儲量不大，氣藏地質(zhì)復(fù)雜。為適應(yīng)天然氣開采，氣田目前采用的集輸流程有：1102022/12/28第七節(jié)工程案例分析二、四川氣田集1101112022/12/31第七節(jié)工程案例分析（1）常溫單井集氣流程：天然氣以甲烷為主，戊烷及以上組分含量低于8g/m3的干氣一般采用常溫集氣。單井集氣氣井采出的天然氣在井場進行節(jié)流降壓、分離，計量后直接輸至集氣管線。單井集氣流程多用在高壓、大產(chǎn)量、產(chǎn)水井或邊遠氣井。單井站出站壓力一般為4～8MPa。（2）常溫多井集氣流程：常溫集氣流程氣井井場一般只有井口裝置和緩蝕劑注入裝置。由氣井采出的天然氣通過采氣管線輸至集氣站。在集氣站對各井來氣分別進行節(jié)流降壓、分離、計量后匯集進入集氣管線。采氣管線進集氣站壓力一般在16MPa以下，集氣站出站壓力一般為4～8MPa。1112022/12/28第七節(jié)工程案例分析（1）常溫單井1111122022/12/31第七節(jié)工程案例分析（3）低溫分離集氣流程：該流程是高壓常溫集氣和低溫分離回收的組合，低溫分離流程一般用在丙烷及以上組分含量高于56g/m3的富氣。由井場輸來的高壓天然氣進站后利用地層能量節(jié)流降壓制冷，用低溫分離法從天然氣富氣中回收凝析液。由采氣管線進低溫站的天然氣壓力一般為16～25MPa，出低溫站壓力為4～8MP