油气集输工艺技术现状与展望-第三章 天然气集输

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1、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。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的天然气，其中甲烷含量占总体积的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

2、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化合物名称C1C2C3C4C5》C6其他气田气（四川高阳寺）98·811·050·17///0·96凝析气田气（大港板桥）68·7311·106·403·791·786·731·47油田气层气（胜利油田）97·700·100·500·300·200·103·10原油直接分出气（胜利胜坨油田）86·604·203

3、·502·601·100·301·70原油稳定气（胜利油田）2·536·9018·6433·1830·454·603·61 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

4、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

5、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

6、）。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

7、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，都没有装自动化监测仪表。所以对于气嘴的性能要求是高度的可靠性

8、。气嘴刺大是由于气流带砂，对气嘴内壁高速冲刷而造成的磨损，属于磨料磨损。假设气井油压4.8Mpa，回压1.7Mpa，气体在气嘴内达到音速状态，此时的气体速度达到487m/s，如此高速比喷砂除锈厉害多了。对于