油气集输工艺技现状与展望-第三章 天然气集输.docVIP

第三章 天然气集输 天然气是埋藏在地下的一种可燃气体，是以多种低碳饱和烃为主的气体混合物，其主要成份为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷及微量的重碳氢化合物和少量的其它气体，如氮气、二氧化碳、一氧化碳、氦气、硫化氢、水汽等。 90%以上；油田伴生气则是指从油田中和石油一起开采的可燃气体，亦称石油气。石油气的成份和气田气差不多，但重碳氢化合物的含量则较气田气高，甲烷含量一般占总体积的80%~90%。一般来说天然气中甲烷含量大于90%的称为干气或贫气。甲烷含量低于90%，而乙烷、丙烷等烷烃的含量在10%以上的称为湿气或富气。 根据天然气开采的方式不同，天然气可分为：气田气、凝析气田气、油田气层气和油田气。表3—1列出了部分天然气的气体组成。 表3-1 各种天然气组成对照表 名称 C1 C2 C3 C4 C5 》C6 其他 气田气 （四川高阳寺） 98·81 1·05 0·17 / / / 0·96 凝析气田气 （大港板桥） 68·73 11·10 6·40 3·79 1·78 6·73 1·47 油田气层气 （胜利油田） 97·70 0·10 0·50 0·30 0·20 0·10 3·10 原油直接分出气 （胜利胜坨油田） 86·60 4·20 3·50 2·60 1·10 0·30 1·70 原油稳定气 （胜利油田） 2·53 6·90 18·64 33·18 30·45 4·60 3·61 ? 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的甲烷含量相对较少，重主分含量较多。 天然气集输的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。随着气田天然气的不断开采，气井天然气的压力逐步降低，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的天然气气田正在逐年增多。对于气井压降不一致的气田，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。 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。为了防止水化物的生成，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的方法来提高天然气的温度，以使节流前后气体温度高于气体所处压力下水化物的形成温度。 井口加热节流地面集输模式，在四川气田、胜利油田等老油田使用较多。在井场对气井产出的天然气先加热，然后节流，对于压力较高的井，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。配有井下气嘴的气井，在地面集输过程中不再配备加温设备。 井口注醇集输模式，在近年来新开发的西部气田使用较多，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，设在集气站的注醇泵通过注醇管线将醇注入井口产出的天然气中，以防冻堵。注醇后的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）。这种模式的工艺特点是：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。 2. 天然气集输工艺主要设备 2.1 气嘴 气嘴是气井地面流程的重要部件，用于调节控制气井的产量。在实际生产中，有多种情况要求限制气井的产量，如防止底水锥进、地层出砂以及控制井口压力，以满足地面设备的耐压要求或防止生成水化物等。高压气体在气嘴中的流动处于“临界流”状态，此时，气嘴下游压力变化对气井产量没有影响。 2.1.1 气嘴的形状 常用的气嘴呈圆柱孔状，孔径根据配产的需要而定，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，四川气田的一些高压高产井也开始改用直孔状气嘴。 气嘴的形状还有文丘里喷管状。要达到临界流状态，气嘴后的压力应在气嘴前压力的60%以下，而使用文丘里喷嘴，则在85%以下即可，从而减小了气嘴的能耗，延长了临界流的范围，适用于低压气井。 2.2.2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