气田集输站场流程的类别和适用条件

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月06日

 气田集输站场工艺流程分为单井集输流程和多井集输流程。按其天然气分离时的温度条件,又可分为常温分离工艺流程和低温分离工艺流程。

    储气构造、地形地物条件、自然条件、气井压力温度、天然气组成以及含油含水情况等因素是千变万化的,而适应这些因素的气田天然气集输流程也是多种多样的。以下仅对较为典型和常见的流程加以描述。
    1. 井场装置
    井场装置具有三种功能:①调控气井的产量;②调控天然气的输送压力;③防止天然气生成水合物。
    比较典型的井场装置流程,也是目前现场通常采用的有两种类型:一种是加热天然气防止生成水合物的流程;另一种是向天然气中注入抑制剂防止生成水合物的流程,如图2-6和图2-7所示。
 
    图2-6中1为气井,天然气从针形阀2出来后进入井场装置,首先通过加热炉3进行加热升温,然后经过第一级节流阀(气井产量调控节流阀)4进行气量调控和降压,天然气再次通过加热器5进行加热升温,和第二级节流阀(气体输压调控节流阀)6进行降压以满足采气管线起点压力的要求。
    如图2-7所示,流程图中的抑制剂注入器1替换了图2-6中的加热炉3和5,流经注入器的天然气与抑制剂相混合,一部分饱和水汽被吸收下来,天然气的水露点随之降低。经过第一级节流阀(气井产量调控阀)进行气量控制和降压,再经第二级节流阀(气体输压调控阀)进行降压以满足采气管线起点压力的要求。
    2. 常温分离集气站
    天然气在分离器操作压力下,以不形成水合物的温度条件下进行气-液分离,称为常温分离。通常分离器的操作温度要比分离器操作压力条件下水合物形成温度高3~5℃。
    常温分离工艺的特点是辅助设备较少,操作简便,适用于干气的矿场分离。
    我国目前常用的常温分离集气站流程有以下几种。
    (1) 常温分离单井集气站流程
常温分离流程如图2-8所示。采气管线1来气经进站截断阀2后到加热炉3加热,加热后的天然气经节流阀4降压节流后输送到三相分离器5分别分离出气、油、水,天然气经分离器顶部经孔板计量装置6计量后经出站截断阀7输送到集气管线8;天然气的中部分离液烃经液位控制自动放液阀9输送到流量计10计量后通过出站截断阀11输入液烃管线12。分离器底部分离出水经液位控制自动放液阀13通过流量计14计量后经出站截断阀15外输到放水管线16。
 
    在图2-9中与图2-8不同之处在于分离设备的选型不同,前者为三相分离器,后者为气液两相分离器,因此其使用条件各不相同。前者适用于天然气中液烃和水含量均较高的气井,后者适用于天然气中只含水或液烃较多和微量水的气井。
 
    常温分离单井集气站通常设置在气井井场。
    (2) 常温分离多井集气站流程
    常温分离多井集气站一般有两种类型,如图2-10和图-11所示。两种流程的不同点在于前者的分离设备是三相分离器,后者的分离设备是气液分离器。两者的适用条件不同。前者适用于天然气中油和水的含量均较高的气田,后者适用于天然气中只有较多的水或较多的液烃的气田。
    图2-10租图2-11所示仅为两口气井的常温分离多井集气站。多井集气站的井数取决于气田井网布置的密度,一般采气管线的长度不超过5km,井数不受限制。以集气站为中心,5km为半径的面积内,所有气井的天然气处理均可集于集气站内。图2-10中管线和设备与图2-8相同,图2-11中管线和设备与图2-9相同,此处流程简述从略。
 
    (3) 常温分离多井轮换计量集气站流程
常温分离多井轮换计量集气站流程适用于单井产量较低而井数较多的气田。全站按井数多少设置一个或数个计量分离器供各井轮换计量;再按集气量多少设置一个或数个生产分离器,分离器供多井共用。如图2-12所示。
 
    3. 低温分离集气站流程
    在很多情况下,天然气采气压力远高于外输压力。利用天然气在气田集输过程出现的大差压节流降压所产生的节流效应达到的低温条件,在此条件下进行气体、水及液烃分离,称为矿场低温分离。此种分离工艺同时产生两种效果:①增加液烃回收量;②降低天然气露点。因此气田集输系统即可利用这两种效果,对天然气进行液烃回收和脱水。气田集输系统可利用低温分离工艺使天然气的烃露点和水露点降低以满足管输要求,也是气田集输系统的节能措施之一。
    来自井场装置的天然气,经过脱液分离器脱除其所携带的游离水和液烃以及固体杂质后,经注入水合物抑制剂,再进入气一气换热器与低温天然气换热后温度下降,然后通过节流阀产生大差压节流降压,温度进一步下降并达到所要求的低温条件。在此条件下天然气中C5+组分大部分被冷凝下来。C3和C4也有相当一部分成为液相溶于液烃内。所有液相物质沉聚到分离器底部,最终达到分离气、油、水的目的。
    由于低温分离的操作温度一般在O℃以下,通常为-4~-20℃。为了取得分离器的低温操作条件,同时又要防止在大差压节流降压过程中天然气生成水合物,必须采用注抑制剂防冻法以防止生成水合物。
    低温分离工艺通常适用于富气的分离。对于贫气,在通过气-液平衡计算,表明低温分离工艺对液烃回收具有经济价值时,则应采用低温分离工艺。
    比较典型的两种低温分离集气站流程分别如图2-13和图2-14所示。
 
    图2-13流程的特点是低温分离器底部出来的液烃和抑制剂富液混合物在站内未进行分离。图2-14流程图的特点是低温分离器底部出来的混合液在站内进行分离。前者是以混合液直接送到液烃稳定装置去处理,后者是将液烃和抑制剂富液分别送到液烃稳定装置和富液再生装置去处理。
    图2-13流程图所示:井场装置通过采气管线1输来气体经过进站截断阀2进入低温站。天然气经过节流阀3进行压力调节以符合高压分离器4的操作压力要求。脱除液体的天然气经过孔板计量装置5进行计量后,再通过装置截断阀6进入汇气管。各气井的天然气汇集后进入抑制剂注入器7,与注入的雾状抑制剂相混合,部分水汽被吸收,使天然气水露点降低,然后进入气-气换热器8使天然气预冷。降温后的天然气通过节流阀进行大差压节流降压,使其温度降到低温分离器所要求的温度。从分离器顶部出来的冷天然气通过换热器8后温度上升至0℃以上,经过孔板计量装置10计量后进入集气管线。
    从高压分离器4的底部出来的游离水和少量液烃通过液位调节阀11进行液位控制,流出的液体混合物计量后经装置截断阀12进入汇液管。汇集的液体进入闪蒸分离器13,闪蒸出来的气体经过压力调节阀14后进入低温分离器9的气相段。闪蒸分离器底部出来的液体再经液位控制阀15,然后进入低温分离器底部液相段。
    从低温分离器底部出来的液烃和抑制剂富液混合液经液位控制阀16再经流量计17,然后通过出站截断阀进入混合液输送管线送至液烃稳定装置。
    图2-14流程图与图2-13流程图所不同之处是:从低温分离器底部出来的混合液,不直接送到液烃稳定装置去,而是经过加热器1加热升温后进入三相分离器2进行液烃和抑制剂分离。液烃从三相分离器左端底部出来,经过液位控制阀3再经流量计4然后通过气-液换热器5与低温分离器顶部引来的冷天然气换热被冷却,降温到0℃左右。最后,液烃通过出站截断阀,由管线送至稳定装置。从三相分离器右端底部出来的抑制剂富液经液位控制阀6再经流量计7后,通过出站截断阀送至抑制剂再生装置。
    图2-13和图2-14两种低温分离流程的选取,取决于天然气的组成、低温分离器的操作温度、稳定装置和提浓再生装置的流程设计要求。低温分离器操作温度越低,轻组分溶入液烃的量越多。此种情况以采用图2-13低温分离流程为宜。
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