长庆气田天然气集输及净化处理工艺技术.pdf

5 4 石 油工 程 建 设 长庆气 田天然气集输及净化处理工艺技术 刘子兵 ，陈小锋 2 ，薛 岗 ，王登海 ，王遇冬 1 ． 西安长庆科技工程有限责任公司，陕西西安 7 1 0 0 1 8 ；2 ． 长庆油田分公司规划计划处 ，陕西西安 7 1 0 0 1 8 摘 要 长 庆 气田 经过近 2 0年 的 开发 建设 。 目前 已投 产 或 已规 划建 产 气田共 9座 ．气 田产 能呈跳 跃 式增 长 ，产 能 总规模 已位 列 国 内之 首 其 中，苏里格 气 田的地质 储 量超 万亿 立方 米 ，它的 成功 开 发是 长庆 气 田油 气 当量 实现 5 0 0 0万 t ／ a 规 划 目标 的 重要保 障 ．其 地 面集 输 系统 的 工 艺技 术成 为 国 内 “ 三低”气田开发的典范 文章按气田建设的先后顺序．分别叙述 了长庆气田区域内各气田地面 集 输 系统 所 采 用 的核 心 工 艺技 术 、各 自的 特 点 及 适 用 的 范 围 同 时 介 绍 了各 气 田 分 别 采 用 的 MDE A脱 硫脱碳 天 然 气净 化 工艺及 丙烷制 冷低 温分 离的天 然气脱 油脱 水处理 工 艺 关键词 集输工艺；高压集气；低温分离；中低压集输；上下古气藏 ；合采工艺；净化处理 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 4 ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 。 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 1 6 0 引言 下古生界碳酸盐岩层系 以下简称下古 和上古 长庆气 田是我 国天然气增储上产的主力气 区， 生界砂岩层系 以下简称上古 。气 田所在 区域为 也是我 国现 阶段天然气领域建设速度最快 、产能 我 国中部 的鄂尔多斯盆地 ，横跨陕甘宁蒙晋 5省 规模最大 的气 区，主要 由苏里格 、靖边 、榆林和 区 气 田工作 区域分散 ，自然环境 十分艰苦 ，北 子洲米脂等九个气 田组成 ，气藏具有典型的低渗 、 部为沙漠 、草原及丘陵区 ，地势相对平坦 ；南部 低压 、低丰度“ 三低”特征 ，开发层位主要位于 为黄土高原，山大沟深．沟壑纵横 ．梁峁交错。 十 ” 卜 ” 卜 ” 卜 ” - n - 4 -n 卜 一 - 卜 n - - 一 - 4 - * - 4 - - ” - - 一 - 4 -w 卜 ” * - 卜 ” ． ． - - 一- - “ 一 - 4 -” - 4 -“ - 6 - 一 n - - u 一- 4 - ” - 4 - “ - 4 - - - 4 - n - 4 -n 一 - 4 -n - 4 - 一十一- 4 - n “ - t -” - 4 -n 一 - -n 一 ” 形式有水泥测试桩和钢管测试桩。 意见 ．从而给故障排查和维修提供 了依据 ．提高了 h ． 安装方便 ，免维护。 科学性和准确性 3 结 论 3 及 时报警定 位与 重点监 测 监控 系统具 有 本 工 程 阴极 保 护在 线 监控 系 统最 早 从 2 0 0 9年 自动 数 据 分 析 功 能 ．当数 据 异 常 时 系 统 会 自动 报 3月开始安装 ，到目前一直运行稳定 ，达到了预期 警 ．同时结合 G I S平 台，能够及时、准确地定位报 的效果。针对管道阴极保护管理的需要 ，本系统主 警点。对于已知的干扰部位 ，能够通过连续监测等 要解决了如下 问题 手段 ．详细监测重点区段运行情况 ．为诊断分析提 1 全线 阴极保护统一 、集中管理。阴极保护 供有效信息。 在线监控专家系统是一套集设备监控、数据 自动采 4 阴极保护数据 自动采集 ，智能采集仪免维 集 、数据 自动存储 、数据查询 、故障诊断于一体的 护 。智能 电位采集仪 和恒 电位仪 自动化 的数据采 管理系统 ，便于管理单位的阴保专业工程师进行全 集 ．能够客观地反映阴极保护的实际状况 ．有效地 线阴极保护的监控与管理 。能够有效地掌握恒 电位 杜绝人为测量误差 ．能够实现阴极保护数据的长期 仪的运行情况和被保护体的保护情况 ．从而实现统 积累．便于掌握管网的阴极保护状况和阴极保护状 一 、集 中管理。 况 的历史变化趋势 。 2 阴极保护状况科学决策分析。系统 内部集 成的阴极保护专家系统 ．能够在充分利用监控数据 的基础上 ．有效地对阴极保护运行过程 中出现的问 题进行诊断．并给出故 障发生的原因和相应的处理 作者 简介 安龙虎 1 9 7 1 一 ，男 ，吉林和龙人 ，高级工程 师 ，1 9 9 4年毕业于 中国石 油大学 华 东焊接 工艺及设备 专业 ，现从 事管道防腐阴极保护技 术工作 收稿 日期 2 0 1 3 - O l 一 2 1 修同 日期 2 0 1 3 - 0 6 0 9 5 8 石 工 程 建 设 1 ． 5 道 达 尔 苏南合 作 区井 口注 醇 、 气液 分输 集输 工 艺 苏南合作区位于苏里格气 田南 区。规划总生产 规模为 3 O亿 m3 ／ a ．2 0 1 1 年开发建设 ．2 0 1 2年 5月 实现首气投产 气田分为 4个 区块 ．建 9井式井丛 简称 B B 9 1 5 6座 ．其中 7 7座井丛后期加密至 1 8 口井 ．共计建井 2 0 9 7口．计划建集气站 4座 ，集 气站生产期保持稳产 采用井丛串接集气 ．井丛进入毗邻 的井丛 。4 座 B B 9井 丛 组成 B B 9 ．3座 或 2座 B B 9井 丛 组 成 B B 9 ” ． B B 9 和 B B 9 建采气干线进入集气站 采用 井下 节流 、井 口注醇和井 口连续计量 ．在 B B 9 ／ B B 9 ” 设 置集 中注醇设 施 ．包括注醇计量橇 ．每 1 座 B B 9井丛对应设置 1台计量泵 ．单井原料气在 气井 1 气井 2 气井 3 井场通过孔板 流量计 连续计 量 ．与该井丛另外 8 口气井的天然气汇集后输至 B B 9 ／ B B 9 ” 采用 2级 2次增压 集气站第 1 级 ．中央处理厂第 2级的 中低压集气 ．开发初期 1 级增压 ，原料气在集气 站经过气液分离后不增压 ．湿气直接经集气干线 输送至中央处理厂 ．当井 口压力降至 2 ． 5 MP a时 ， 采 用 2级 增 压 ．原 料 气 在集 气 站 增 压 后 ．湿 气 输 送至 中央处理厂 采用气 液分输工艺 ．集气站分 离 出来的气 田水 ．通过与集气干线同沟敷设 的管 道单独输送至中央处理厂集 中处理。 集输工艺可概括为 “ 井丛集气、井下节流、井 口注醇 、连续计量 、2级增压 、气液分输 、集中处 理”的中低压集输工艺 苏南合作区地面集输工艺 流 程见 图 7 天 然 气 处 理 部 分 I 外 输 部 分 I l l 一 匾 进厂压力 2 ． 5MP a 出厂压力 5 ． 8MP a 图 7 苏南合作区地面集输工艺流程示意 1 ． 6 靖 边 南等上 下 古气藏 重叠 区域合 采工 艺 上述的地面集输工艺都是针对上 、下古气藏分 别开发情况形成的。 目前 ，长庆气 田开始开发上 、 下古气藏重叠区域 ．即在 同一区域内同时开发上古 和下古天然气 ．二者 由于组分 、压力和开发方式等 不同．地面系统不可能单独采用以上任何一种集输 工艺．经过近两年的技术研究和方案对比．并经现 场应用试验 ．针对不同的区域拟采用下述三种合采 工 艺 。 在苏里格气 田内部小部分区域存在上下古兼顾 气井 ，天然气 中 H S含量最大为 1 9 9 ． 2 8 mg ／ m ，对 于距靖边气 田地面下古管网较远的气井 ．采用集气 站小站脱硫工艺 ．脱硫后的下古天然气与上古天然 气混合 ．并集中输送至天然气处理厂脱油脱水 距 靖边气田地面下古管网较近的气井 ．则采用集气站 小站脱水工艺 ．脱水后的下古天然气进入靖边气田 管网．集中输送至天然气净化厂脱硫 靖边气田的扩边开发造成与周边气 田交替 区域 13益增 多 对 于气 田内的上古 天然气 ．如果距 离 已 建上古集输 系统较近．则就近接人上古集输 系统 而不 能进入上古系统的天然气 ．则采用小站脱水 三甘醇脱水 后 ．进入下古天然气集输系统去净 化 厂脱 硫 靖边南为规划的新开发区域 ．位于靖边气田南 侧和西侧 ，是上 、下古生界气藏复合连片区域 ，二 者规模都较大且 同时开发 ．地面集输系统没有形 成．如果采用小站脱水后混输 ．则对集 中脱硫脱碳 的净化厂规模要求过大 ．且上古天然气 的轻烃也将 影响脱硫运行效果 如采用小站脱硫后混输集 中脱 油脱水 ．则由于小站脱硫后尾气处理不易达标 ；如 6 0 石 油工 程 建 设 在采取 了提高原料气和贫液过滤精度 、加 入消泡 剂和调整工艺运行参数等一系列措施后 ．在第二 净 化 厂 进 行 了调 整塔 盘 构 件 的 改 造 试 验 ．分 析 了 浮 阀塔盘鼓泡传 质的特点后 ．试验采用了喷射传 质 的 C J S T塔板 ，其传质在塔板液层上方 ．液体主 要 以分散相 液滴 存在 ，气相为连续相 。经过 现场试验 ．相对 于浮阀塔盘 ．C J S T塔板具有分离 效率 、生产能力和操作弹性高 的特点 ，溶液发泡 现象 大幅度减少 ．随后在第三净化厂也得到推广 应用 。 2 ． 2上 古 天然 气低 温脱 油脱 水处理技 术 长庆气 田上古生界天然气 中 H ， S和 C O ， 含量 低于 G B 1 7 8 2 0 2 0 1 2 天然气中Ⅱ类天然气的技 术指 标 ，C H 含 量 超 过 9 0 ％ ，同 时含 有 少量 的 C 重组分 ，需要脱油脱水 以满足商品天然气水 、烃 露点的要求 长庆气 田 7座处 理厂全部采用低 温 分离工艺 ，该工艺可以同时脱油 、脱水 以满足水 、 烃露点的控制要求 ，且流程简单 ．投 资低 ．运行 费用低 低温分离工艺 的首要任务是要确定冷凝分离 的温 度 ．该 温 度取 决 于外 输 产 品 气 的露 点 要 求 及 低温分离器的效率 ．如果有增压 ．还与增压的先 后 有关 系 。 苏里格天然气处理厂在总工艺上分为两类 第 一 类是采用了先增压再脱油脱水的前增压工艺 ．例 如第一 、第三、第 四、第五处理厂 ；第二类为脱油 脱水后再增压 的后增压工艺 ．例如第二处理厂 二 者在冷凝分离温度上存在较大的不同．第二处理厂 在 2 ． 4 MP a压力下脱油脱水 ．再增压至 5 ． 2 MP a外 输 ，由于增压后会导致水露点的升高．低温分离温 度 达 到 一 2 5℃ 在制冷工艺方面 ．基本上都采用了丙烷制冷工 艺 壳牌长北 中央处理厂则根据气 田的不同生产阶 段采用 J T阀节流制冷和丙烷制冷相结合的低温分 离工艺 ．即上产期 ．集气干线进厂压力较高 ．采用 J T阀节流制冷 稳产期 ．集气干线进厂压力 降 低 ，采用丙烷制冷工艺 。 在低 温分离工 艺 中预冷换热 器是 回收冷量 的 关键设 备 ．对 降低丙烷制冷负荷 至关 重要 ．经 过 对 比选 择 ．虽然板翅式换热器效 率高 ．但存在抗 堵塞能力较差 、解堵困难等缺点 ，最后全部采用 了管壳式预冷换热器 ．并采用带翅片 的换热管束 提高换热效率 低温分离器是低 温处理工艺 的核 心设备 ．是 控制水 、烃露点的关键保证。它 的分离效率越高 ， 丙烷制冷负荷就越低 需采用高效分离元件 ．集 重力分离 、整流 、漩流分离为一体 ，使其分离效 率 达 到 9 8 ％ 以上 ．保 证 实 际 的露 点 比分 离 温 度 高 3～5 c 【 二 。 3结 束语 长庆气 田自 1 9 9 3年陕 8 l ～陕 8 4井 区先导性 工业试验开始 ．经过十八年的开发建设 ．气 田从无 到有 。从 小 到大 ， 目前 总产 气 规模 达 到 国 内第一 。 长庆气 田地面建设 中．始终坚持在总结试验的基础 上 ．持 续不 断地优 化工艺 技术 ．以实现气 田高效开 发为 目的．地面结合地下，积极采用新技术、新方 法 ．多学科 、静动态联合攻关 ，努力实现 “ 低渗不 低效”的 目标．取得了显著的经济和社会效益．同 时也为我 国气 田的开发建设创 出了一 系列新 的模 式 ．为低 渗 、中低产气 田的高效 益开 发积 累了有 益 的经验 参 考文献 [ 1 ]刘神 ， 王登海 ， 杨光 ， 等． 苏里格气 田天然气集输工艺技术的优化 创新[ J 1． 天然气工业 ， 2 0 0 7 ， 2 7 5 1 3 9 1 4 1 ． [ 2 ]王遇冬． 天然气处理 原理与工艺 第二版 [ M] ． 北京 中 国石化 出 版社 ． 2 0 1 1 ． [ 3 1赵 玉君 ． 张迪 ． 谢 春勤 ． 等． C J S T塔盘在天 然气胺法脱 硫脱碳装 置上的应用【 J 】 ． 石油与天然气化工 ， 2 0 0 9 ， 3 8 6 4 9 0 4 9 3 ． [ 4 ]李亚萍 ， 赵玉君 ， 呼延念超 ， 等． MD E A ／ D E A脱 硫脱碳混合溶液在 长庆气区的应用[ J 1． 天然气 工业 ， 2 0 0 9 ， 2 9 1 O 1 0 7 1 1 0 ． [ 5 ]王登海，王 遇冬． 长庆气 田地面工程技术现状介 绍【J J ． 天然气 工 业 ， 2 0 0 2 ， 2 2 6 8 9 9 1 ． [ 6 ]刘子兵 ， 刘棒 ， 王遇冬． 低温 分离工艺在 榆林气 田天 然气集输 中 的应用[ 天然气工业． 2 0 0 3 ， 2 3 4 1 0 3 1 0 6 ． [ 7 ]李 时宣 ， 王登海 ， 王遇冬 ， 等． 长庆气 田天然气净 化工 艺技术 介绍 [ J I ． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ， 2 5 4 1 5 0 1 5 3 ． [ 8 ] 郭刚 ， 夏政 ， 张小 龙 ， 等． 长庆油 田油气混 输工艺研究与应 用l J 】 石油工程建设 ． 2 0 1 3 ， 3 9 3 5 9 6 2 ． 作者 简介 刘子兵 1 9 7 2 一 ，男 ，四川 南充人 ，高级工程 师 ．1 9 9 4年毕业 于原西 南石 油学院油 气储运 专业 ．现主要 从 事 气 田地 面集 输 工 艺 设计 方 面 的工 作 收稿 日期2 0 1 2 1 0 1 1 ；修 l叫日期 2 0 1 3 - 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