煤層氣培訓(xùn)-采氣地面工藝課件

氣田地面工藝天然氣礦場集輸及流程的概念天然氣礦場集輸:從氣井采出的天然氣經(jīng)過加熱、降壓、分離、計(jì)量、集中、輸送到凈化廠（配氣總站）或者輸氣干線的過程。天然氣礦場集輸流程:從氣井采出的天然氣經(jīng)過加熱、降壓、分離、計(jì)量、集中、輸送到凈化廠（配氣總站）或者輸氣干線的順序過程。包括采氣流程和集輸流程。采氣流程采氣流程把從氣井采出的含有液體、固體雜質(zhì)的高壓天然氣變成適合礦場輸送的合格天然氣的各種設(shè)備的組合(井場-集氣站)

。采氣流程可分為：①單井常溫采氣流程②多井常溫采氣流程③低溫采氣流程。①單井常溫采氣流程在單個(gè)采氣井場安裝一套包括天然氣加熱、調(diào)壓、分離、計(jì)量和放空等設(shè)備的流程。油管采出來的天然氣經(jīng)針閥減壓后，進(jìn)入加熱爐，通過加熱后，再由節(jié)流針閥（調(diào)壓）進(jìn)入分離器，在分離器中除去液固體雜質(zhì)后，氣經(jīng)計(jì)量裝置計(jì)量后從集氣支線輸出，分離出的液固體從分離器下部計(jì)量后排放到污水罐中。（為安全，采氣流程中裝安全閥和放空閥）應(yīng)用：邊遠(yuǎn)氣井、氣水同產(chǎn)井、低壓氣井。單井常溫采氣流程圖

②多井常溫采氣流程把幾口單井的采氣流程集中在氣田適當(dāng)部位(集氣站)進(jìn)行集中采氣和管理的流程稱多井常溫采氣流程。流程的工藝過程包括:加熱—節(jié)流—分離—脫水—計(jì)量（加熱為預(yù)防節(jié)流降壓后氣體溫度過低形成水合物）優(yōu)點(diǎn)：便于集中調(diào)節(jié)和管理，減少工作人員

多井常溫采氣流程的應(yīng)用很廣，凡是氣井壓力相近，氣體性質(zhì)相同，不需要用單井采氣流程的地方，都可以用多井常溫采氣流程。長慶靖邊氣田氣井單井產(chǎn)量低、氣井分布廣泛、井口壓力較高的特點(diǎn)，集氣站采用多井高壓集氣、集中注醇、井口安全截?cái)嚅y、單井產(chǎn)量間歇輪換計(jì)量、撬裝三甘醇脫水等八項(xiàng)工藝技術(shù)。多井常溫采氣流程圖長慶氣田典型工藝流程生產(chǎn)分離器（氣液分離）匯管脫水撬（集中脫水）計(jì)量加熱爐總機(jī)關(guān)（分配氣量）

計(jì)量分離器（氣液分離、計(jì)量）集中注醇單井來氣外輸長慶氣田典型工藝流程圖③低溫采氣流程：充分利用高壓天然氣的節(jié)流制冷，大幅度降低天然氣的溫度，使天然氣中的重?zé)N類凝析出來進(jìn)行回收。工藝過程：

井口高壓天然氣-節(jié)流（12MPa)-常溫高壓分離器-計(jì)量裝置-已二醇混合室-換熱—節(jié)流:（4.5～6MPa),溫度急劇降低(-15～-

20℃)-低溫分離器-換熱(20℃)-外輸;

凝析液-集液管-過濾器-緩沖罐-穩(wěn)定塔-三相分離器-油罐;

乙二醇-提濃再生-重復(fù)使用。低溫回收凝析油采氣流程的適用范圍:天然氣中有較高的凝析油含量,一般20mg/m3以上;氣井有足夠的壓力,一般大于8MPa;有相當(dāng)?shù)臍饬?一般應(yīng)大于70*104m3/d.

優(yōu)點(diǎn):

具有不消耗外來能源節(jié)流制冷，投資少，工藝簡單，操作方便，經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)，單井和多井站都可用。榆林低溫分離工藝流程榆林氣田上古氣藏組分中含少量凝析油,井口壓力高,目前采用常溫分離,三甘醇脫水工藝流程,脫出飽和水,用節(jié)流制冷分離出凝析油。①.集氣站低溫分離工藝流程:高壓集氣,集中注醇,多井加熱/預(yù)冷,間歇計(jì)量,節(jié)流制冷,三級(jí)氣液分離,計(jì)量外輸.②.小壓差大溫降低溫分離工藝流程:(1)先分離后節(jié)流:分離1-換熱-分離2-節(jié)流-預(yù)過濾器-氣液凝結(jié)器-換熱-計(jì)量-外輸(2)先節(jié)流后分離:分離1-換熱-節(jié)流-分離2-預(yù)過濾器-氣液凝結(jié)器-換熱-計(jì)量-外輸.榆林集氣站低溫分離工藝流程圖小壓差大溫降低溫分離工藝流程:2、天然氣的礦場集輸管網(wǎng)礦場集氣管網(wǎng)：收集和輸送天然氣的管網(wǎng)礦場集氣管網(wǎng)的組成:①采氣管線:氣井到集氣站的管線,一般直徑較小(73-114mm,長慶60-114mm)②集氣支線:集氣站到集氣站或集氣站到集氣干線的管線,一般直徑較大(159-325mm,長慶114-273mm);③集氣干線;把集氣站或集氣支線的氣集中輸送到集配氣總站或凈化廠的管線,一般直徑很大(長慶219-457mm);礦場集氣管網(wǎng)的類型三種：枝狀、環(huán)狀、放射狀。①枝狀管網(wǎng):形同樹枝狀,有一條貫穿于氣田的主干線將分布在干線兩側(cè)氣井天然氣通過支線納入干線,由干線輸至集氣總站或凈化廠，適合于長條狀氣田,長慶即該管網(wǎng)。②環(huán)狀管網(wǎng):將集氣支線布置成環(huán)狀,承接沿線各集氣站的來氣，在環(huán)網(wǎng)上適當(dāng)位置引出管線到總站.一般用于構(gòu)造面積較大的氣田。③放射狀管網(wǎng):按照集中程度將若干口井劃分為一組,每組設(shè)置一集氣站,各井來氣通過采氣管線納入集氣站，便于天然氣的集中處理，減少操作人員。實(shí)際工程中一般采用成組性管網(wǎng).煤層氣韓城分公司長慶地面集輸工藝技術(shù) 1、靖邊氣田1）主體技術(shù)：高壓集氣、集中注醇、多井加熱、間歇計(jì)量、小站脫水、集中凈化井場集氣站甲醇罐注醇泵MDEATEG外輸凈化廠21MDEA脫硫TEG脫水2）集輸系統(tǒng)流程1、靖邊氣田三多：多井集氣、多井注醇、多井加熱三簡：簡化井口、簡化布站、簡化計(jì)量兩?。盒⌒颓裂b脫水、小型發(fā)電四集中：集中凈化、集中甲醇回收

集中監(jiān)控、集中污水處理1、靖邊氣田3）集氣工藝技術(shù)特點(diǎn)概括如下：1、靖邊氣田多井集氣：氣井在井口不經(jīng)過加熱、節(jié)流，通過采氣管線直接高壓常溫輸送到集氣站，在集氣站內(nèi)進(jìn)行加熱節(jié)流、氣液分離和計(jì)量，再經(jīng)過脫水后進(jìn)入集氣干線。一座集氣站一般可轄井8～12口。加熱爐井場集氣站去分離器高壓采氣管線多井加熱：一臺(tái)加熱爐加熱4口氣井。多井集氣多井加熱4）集氣工藝特點(diǎn)

多井注醇:就是在集氣站設(shè)高壓注醇泵通過與采氣管線同溝敷設(shè)的注醇管線向井口和高壓采氣管線注入甲醇。1、靖邊氣田4）集氣工藝特點(diǎn)

簡化井口:井口僅安裝高壓自動(dòng)安全保護(hù)裝置，通過前后壓差自動(dòng)關(guān)閉，無人值守。保護(hù)器簡化計(jì)量:單井產(chǎn)量在集氣站內(nèi)總機(jī)關(guān)切換、定時(shí)計(jì)量。1、靖邊氣田4）集氣工藝特點(diǎn)靖邊氣田二級(jí)布站示意圖簡化布站：采用數(shù)學(xué)模型優(yōu)化布站，確定了最優(yōu)的集氣半徑在6km以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了簡化布站。井口注醇管道采氣管道集氣站凈化廠集氣管道配氣總站外輸1、靖邊氣田4）集氣工藝特點(diǎn)小型橇裝三甘醇脫水:集氣站采用集脫水、甘醇再生、甘醇循環(huán)一體化的三甘醇脫水裝置橇裝置。小型天然氣發(fā)電：靖邊氣田自然環(huán)境惡劣，面積大，電網(wǎng)為集氣站供電投資巨大。每座集氣站配置2臺(tái)小型天然氣發(fā)電機(jī)，一用一備。1、靖邊氣田4）集氣工藝三甘醇脫水工藝流程圖分離器閃蒸罐TEG吸收塔重沸器緩沖罐濕天然氣干氣閃蒸氣水汽TEG冷卻器TEG循環(huán)泵再生塔富液貧液補(bǔ)充貧液燃料氣集中凈化：靖邊氣田設(shè)置3座凈化廠對原料氣集中凈化處理，采用MDEA濕法脫硫和三甘醇脫水工藝，并對凈化工藝和溶液進(jìn)行了優(yōu)化和選擇。凈化氣達(dá)到國家天然氣二類指標(biāo)：水露點(diǎn)：-130C(4.5MPa）；烴露點(diǎn)：在交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，比環(huán)境溫度低50C；硫化氫：20mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)體積101.325kPa，200C）；總硫（以硫計(jì)）：200mg/m3（標(biāo)準(zhǔn)體積101.325kPa，200C）；二氧化碳：3%（v/v）

；1、靖邊氣田5）凈化工藝原料氣濕凈化天然氣重沸器蒸汽汽體塔吸收塔凝結(jié)水酸氣閃蒸罐循環(huán)泵貧液過濾器冷卻器冷卻器回流泵貧富液換熱器氣氣換熱器閃蒸氣富液過濾器回流罐MDEA脫硫脫碳工藝流程改進(jìn)增加空冷增加產(chǎn)品、原料氣換熱器增加貧液過濾集氣站拉運(yùn)污水去水處理甲醇污水儲(chǔ)罐進(jìn)料泵過濾器冷凝器回流罐凈化污水儲(chǔ)罐預(yù)加熱換熱器加熱換熱器塔底出水泵釜式換熱器加熱蒸汽冷凝水換熱器回流泵甲醇集中回收工藝：在凈化廠內(nèi)配套建設(shè)甲醇集中回收裝置?；厥蘸笪鬯屑状己啃∮?.02%(Wt%)，該工藝填補(bǔ)了國內(nèi)氣開發(fā)污水處理方面的多項(xiàng)空白6）甲醇回收工藝

適應(yīng)榆林氣田產(chǎn)能建設(shè)滾動(dòng)開發(fā)的特點(diǎn)，在靖邊模式的基礎(chǔ)上，提出了“進(jìn)一步減少集氣站數(shù)量、緩建地面系統(tǒng)”的建設(shè)思路，形成了以“節(jié)流制冷、低溫分離、高效聚結(jié)、小站脫烴”為特點(diǎn)的榆林氣田地面滾動(dòng)建設(shè)模式，同時(shí)在全面適應(yīng)低溫分離工藝的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了五種小型高效設(shè)備。氣液聚結(jié)器板翅式換熱器八井式水套加熱爐甲醇霧化器雙頭柱塞泵榆林模式LISALISAPIPIFTQFTQSDXCFTFTFT氣田采出水工業(yè)含油污水回注地下回收水泵回收水罐反沖洗泵反沖洗水罐回注泵凈化水罐反沖洗排水壓力沉降罐混凝劑PIXC工業(yè)污水集中處理技術(shù)：在凈化廠建設(shè)工業(yè)污水集中處理廠，回收甲醇后的污水和凈化廠內(nèi)工業(yè)污水混合后采用生化處理，達(dá)到了污水零排放。7）污水處理工藝

在靖邊模式的基礎(chǔ)上，提出了“進(jìn)一步減少集氣站數(shù)量、緩建地面系統(tǒng)”的建設(shè)思路，形成了以“節(jié)流制冷、低溫分離、前期小站脫水脫烴、后期集中凈化”為特點(diǎn)的榆林氣田地面建設(shè)模式。形成了獨(dú)具榆林氣田特色的“節(jié)流制冷、低溫分離、高效聚結(jié)、精細(xì)控制”主體低溫集氣工藝技術(shù)。

2、榆林氣田1)低溫集氣工藝流程示意圖節(jié)流制冷井口甲醇罐井口來氣加熱換冷預(yù)過濾精細(xì)分離計(jì)量低溫分離商品天然氣外輸聚結(jié)器預(yù)過濾器中期早期后期36采氣井口集氣站注醇泵增壓2）、集氣站工藝流程分離總機(jī)關(guān)（混合、切換）計(jì)量外輸采氣干管集氣站工藝流程示意圖天然氣處理采用外加冷源（丙烷）制冷、低溫分離脫油脫水工藝；

低溫分離效率是脫油脫水工藝的關(guān)鍵，選用低溫分離＋聚結(jié)分離的方式；3).天然氣處理工藝干線來氣清管接收液塞分離增壓壓力2.5MPa外輸計(jì)量計(jì)量脫油脫水處理廠總工藝流程示意圖

低溫分離脫油脫水工藝流程示意圖

4）、地面工藝主體工藝特點(diǎn)井下節(jié)流地面簡化井間串接二級(jí)增壓數(shù)字化管理(1)(2)(3)(4)(5)3、蘇里格氣田在靖邊、榆林模式基礎(chǔ)上集成創(chuàng)新形成了以“井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、帶液計(jì)量、井間串接、常溫分離、二級(jí)增壓、集中處理”為主體的蘇里格氣田“中低壓集氣模式”。該模式降低了地面管網(wǎng)系統(tǒng)壓力等級(jí)，有效降低了地面建設(shè)投資。蘇里格模式(1).井下節(jié)流井下節(jié)流技術(shù)有效防止了井筒和地面采氣管線水合物的生成，是地面簡化技術(shù)的基礎(chǔ)。CQX型井下節(jié)流器示意圖3、蘇里格模式1、節(jié)流基礎(chǔ)理論（一）井下節(jié)流工藝原理一、技術(shù)原理微分節(jié)流溫度效應(yīng)焦耳－湯姆生效應(yīng)焦湯系數(shù)天然氣節(jié)流溫降（升）溫曲線

1852年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了實(shí)際氣體膨脹時(shí)溫度會(huì)發(fā)生變化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2、氣體通過節(jié)流嘴的流動(dòng)特性（一）井下節(jié)流工藝原理一、技術(shù)原理氣體流經(jīng)節(jié)流裝置示意圖亞音速流動(dòng)，稱之為亞臨界狀態(tài)

音速流動(dòng)，稱為臨界狀態(tài)

2、氣體通過節(jié)流嘴的流動(dòng)特性（一）井下節(jié)流工藝原理一、技術(shù)原理

亞臨界狀態(tài)靜壓與速度分布云圖對于亞臨界流動(dòng)，氣流速度增大，壓力減小，在出口截面處，流速達(dá)到最大，壓力達(dá)到最小，且等于背壓。2、氣體通過節(jié)流嘴的流動(dòng)特性（一）井下節(jié)流工藝原理一、技術(shù)原理

臨界狀態(tài)靜壓、速度分布云圖當(dāng)背壓降低到臨界值時(shí)，出口氣流速度達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲伲藭r(shí)流量達(dá)到最大值。由于壓力擾動(dòng)向上游傳播的速度小于音速，因此背壓在低于臨界值的范圍內(nèi)變化引起的擾動(dòng)不能向上游傳播，即出口氣流速度、壓力和流量不再隨背壓而變化。1、卡瓦式井下節(jié)流器（二）井下節(jié)流工具一、技術(shù)原理

結(jié)構(gòu)：主要由打撈頭、卡瓦、主體、密封膠筒及節(jié)流嘴等組成。工作原理：由卡瓦定位，密封膠筒密封,節(jié)流嘴定產(chǎn)。適用范圍：適用于Φ73mm油管（內(nèi)徑Φ62mm）和Φ60.3mm油管（內(nèi)徑Φ50.7mm）的自噴生產(chǎn)氣井。

主要技術(shù)參數(shù)：工作壓差≤25MPa、工作溫度≤100℃?？ㄍ呤焦?jié)流器結(jié)構(gòu)示意圖卡瓦定位、膠筒密封1、卡瓦式井下節(jié)流器（二）井下節(jié)流工具一、技術(shù)原理

投放工具中心管下移彈簧壓縮儲(chǔ)能膠筒自由狀態(tài)芯軸裝配過程芯軸上行卡瓦卡定上提投放工具銷釘剪斷彈簧釋放外筒上行膠筒撐開工作過程2、預(yù)置工作筒式井下節(jié)流器（二）井下節(jié)流工具一、技術(shù)原理

結(jié)構(gòu)：預(yù)置工作筒式井下節(jié)流器由工作筒和芯子兩大部分組成。工作原理：依靠鎖塊卡入工作筒實(shí)現(xiàn)定位，芯子與工作筒微間隙復(fù)合密封。

預(yù)置工作筒式井下節(jié)流器鎖塊定位、密封圈密封井下節(jié)流氣井及井口流程

井下節(jié)流氣井井筒(2).地面簡化

通過井下節(jié)流技術(shù)，將井口壓力控制在1.3MPa左右，可以實(shí)現(xiàn)采氣管線介質(zhì)溫度（在凍土層以下）全線高于水合物生成溫度。水合物防治工藝得到了全面簡化，取消了水合物抑制劑的注入設(shè)施和管線，取消井口加熱裝置，從而簡化了井場。3、蘇里格氣田蘇里格氣田井場高低壓截?cái)嚅y帶液計(jì)量天然氣進(jìn)站帶液計(jì)量天然氣進(jìn)站采氣樹(3).井間串接

蘇里格氣田采用樹枝狀井間串接工藝；與放射狀管網(wǎng)相比，平均單井管線長度減少36%；采氣干管串接井?dāng)?shù)可達(dá)8～12口，集氣站轄井?dāng)?shù)大幅上升。3、蘇里格氣田煤層氣韓城分公司(4).二級(jí)增壓

采用集氣站、處理廠的二次增壓工藝，合理分配壓比，有利于延長氣井生產(chǎn)壽命，提高采收率；

集氣站從1.0Mpa增壓到3.5Mpa；處理廠2.5Mpa增壓到5.2Mpa。3、蘇里格氣田(5).數(shù)字化管理

氣井?dāng)?shù)字化管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、無線傳輸、緊急截?cái)?、遠(yuǎn)程控制和電子巡井功能，實(shí)現(xiàn)了蘇里格氣田從全面數(shù)字化自動(dòng)管理。3、蘇里格氣田4三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)（一）井口安全保護(hù)及開關(guān)井蘇里格氣田采用井下節(jié)流中低壓集氣模式，當(dāng)超欠壓時(shí)氣井高壓如果進(jìn)入流程將對地面管線和設(shè)備造成損害引起危險(xiǎn)。

遠(yuǎn)控截?cái)嚅y和遠(yuǎn)控電磁閥的研發(fā)成功，保證井口高低壓截?cái)啾Ｗo(hù)和遠(yuǎn)程控制開關(guān)井兩大核心功能的實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了指揮中心—集氣站—單井的遠(yuǎn)程調(diào)控。1、遠(yuǎn)控截?cái)嚅y機(jī)械緊急截?cái)鄬?shí)現(xiàn)超、欠壓保護(hù)（一）井口安全保護(hù)及開關(guān)井三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)遠(yuǎn)控截?cái)嚅y外形依靠氮?dú)庠磩?dòng)力提升氣缸推動(dòng)開閥關(guān)閥氣缸推桿下行關(guān)閥優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械緊急截?cái)?、遠(yuǎn)控截?cái)嚅y控制桿釋放齒條鎖銷彈簧推動(dòng)閥瓣下行閥門關(guān)閉傳感器推桿向下（上）運(yùn)動(dòng)平衡桿撥動(dòng)平衡塊旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)程開關(guān)工作原理三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)2、遠(yuǎn)控電磁閥通過井口RTU控制實(shí)現(xiàn)超、欠壓保護(hù)及遠(yuǎn)程開關(guān)井。弱電(12V直流)自力式氣動(dòng)（無需外接氣源）（一）井口安全保護(hù)及開關(guān)井三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)2、遠(yuǎn)控電磁閥開閥原理打開卸壓孔閥芯通過卸壓孔放氣平衡壓力孔進(jìn)氣（少量）閥芯內(nèi)壓力降低電磁閥打開進(jìn)氣通道高壓推動(dòng)閥芯上移電磁頭A供電(5s)副閥芯上行彈簧2推動(dòng)鎖芯鎖進(jìn)耗電0.0332W弱電強(qiáng)動(dòng)作(12V直流)自力式氣動(dòng)（無需外接氣源）電磁閥示意圖（關(guān)閉狀態(tài)）三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)2、遠(yuǎn)控電磁閥關(guān)閥原理關(guān)閉卸壓孔平衡壓力孔進(jìn)氣閥芯內(nèi)壓力升高壓力彈簧釋放閥芯下移切斷氣流電磁閥關(guān)閉嚴(yán)密閥芯內(nèi)壓力繼續(xù)升高電磁頭B供電(5s)鎖芯吸回彈簧1推動(dòng)副閥芯下行電磁閥示意圖（打開狀態(tài)）三、井口安全保護(hù)及開關(guān)井技術(shù)高壓生產(chǎn)階段井下節(jié)流配產(chǎn)降壓生產(chǎn)關(guān)井：①自動(dòng)保護(hù)截?cái)啵?/p>