天然气工程丛书－天然气矿场集输与处理.pdf

第一节 矿场集输及处理的目的、工作内容和作用 ，无效组分主要指。有害组分的过量存在妨碍用户对使用功能、和 目的和主要工作内容 目的 在符合安全、经济、环境保护要求和能够充分利用随天然气采出地面的各种有用资源的情况下， 按照合理的天然气总体流向，把气田或一定产气区域内各气井产出的天然气汇集到集中设置的天然气 净化厂，并通过最终的净化处理将矿场形态的天然气转化为满足用户使用和管道输送要求的商品天然 气。 矿场集输及处理生产的主要工作内容 天然气的矿场采集和输送。 天然气通过从气井到集气站的采气管道输送到了集气站。“输”可以理解为把已在集气站经过矿 天然气在矿场条件下的采集和输送长期以来被统称为矿场集输，但其中的“输”不包括净化处理 以后的商品天然气输送。严格地讲，天然气从井口通过集气站到达净化厂入口的整个密闭流动过程 （其间需要接受矿场预处理）都可视为集气过程。在矿场条件下的“集”和“输”是既有一定区别又相 互关联的两个概念，难以截然分开。“集”可以理解为天然气从气井到集气站的汇集过程，但“集”中 有输， 场预处理的天然气输送到净化厂作原料，但“输”中有集，在各集气站和单井站经矿场预处理的天然 气在输送中进一步汇集到净化厂入口处。两者的区别仅在于气质条件上的差异，“集”的是气井产出后 未经矿场预处理的天然气；“输”的却是经过矿场预处理后已符合净化厂原料气要求的原料气。 矿场预处理。 主要有液分离、调压、计量、进行腐蚀控制以及防止天然气水 天然气矿场预处理是指天然气在接受集中的净化处理前，在集气站或单井站内进行的各种预处理， 个方面的工作一是节流降压、气 合物生成等处理，保证集气过程正常连续进行，满足净化厂对原料气的要求和集输生产管理上的需要； 二是回收、利用已随天然气采出地面的其他各种有经济利用价值的资源；三是全面采集天然气矿场集 输及处理生产中与气田开发直接相关的各种生产数据，为不断调整和优化已有的气田开发方案提供可 靠的资料。 ）天然气净化。 目的是脱除天然气中对使用有害和无效的组分；降低天然气中易凝组分的含量；使商品天然气满 足用户的使用要求，并能在输送过程中始终保持干燥状态。 和有害组分指 时净化过程复杂， 转化为元素硫或其他有用的产品，需要设置酸性气体脱除、脱，又要将脱除下来的 使用中的安全和环境保护要求；无效组分的过量存在既影响使用功能，又浪费输送过程中的能量消耗， 还会降低天然气作燃料使用时的热效率。 易凝组分指天然气中处于气相状态的重烃和水。在系统压力一定的情况下天然气中易凝组分的露 点温度随该组分在气相中的分子分率的降低而下降，将它们的含量脱除到一定的限度以内就能使天然 气的烃露点和水露点温度下降到要求的数值以下，保证天然气在预计的最高输送压力和可能达到的最 低输送温度下仍能保持无腐蚀的干燥状态，最大限度发挥管道的输送能力。 天然气净化是天然气地面生产过程中必不可少的过程之一。即使天然气中不含过量的有害和无效 组分，除去天然气中的部分气相水以降低水露点也仍然是必经的净化处理过程。 主要的矿场集输及处理生产设施 ）集输管网 矿场集输管网是对气田或一定产气区域内，由气井井口到集气站的采气管道和由集气站、单井站 到天然气净化厂之间的原料气输送管道所构成的网状管路系统的统称。它覆盖所有产气井，为天然气 采集、采集过程中以相对集中的方式对天然气进行矿场预处理和最终将天然气汇集到净化厂作原料提 供通道，是天然气地面生产过程中必不可少的生产设施。其结构形式与气井的分布状况、采用的集气 工艺技术、气田所在地的地形和公路交通条件、产气区与净化厂间的相对位置关系等因素有关，但所 有的集输管网都是密闭而统一的连续流动通道系统，在使用功能上是一致的。 集输场站 集输场站是为了满足天然气采集和矿场预处理以及与集输及处理生产直接有关的其他生产操作的 需要而定点设置的专用生产场所。按使用功能的不同，可分为集气站（含单井站）、矿场脱水站、矿场 增压站、清管站和阴极保护站等。场站的种类、数量、布点以及站内的生产工艺流程和设备配置等， 与天然气的气质条件、气井的分布状况和采用的集输及矿场预处理工艺的具体需要有关。在同一位置 设置不同功能的集输场站时，大都统一建设成一个具有综合功能的场站。 天然气净化厂 净化厂是对经过矿场预处理的天然气进行最终的集中净化处理的场所。净化工作的内容、所需采 用的净化工艺方法、各生产装置的生产流程和工艺设备的配置，主要由气质条件和由气质条件所决定 的净化要求来确定。净化含有酸性气体的天然气（尤其是酸性气体中包含有 既要脱除 水、硫回收、尾气灼烧以及其他的各种辅助生产装置。当采用的硫回收工艺方法不足以使灼烧后排放 的尾气中 装置，进一步降低尾气灼烧前其中的 当原料天然气中不含酸性气体或酸气中不含有 生产装置只有脱水装置这一种。 自动控制和数据采集系统 各种集输及处理生产过程在生产场所高度分散的条件下同步进行，工作参数相互紧密相关，任何 一个部位的工作异常都会对其他部分产生影响。天然气特有的物性、苛刻的集输及处理工作条件又使 整个生产过程面临大的安全风险。因此，对生产安全和各生产过程间的工作协调一致性有很高的要求。 只有具备统一的、贯穿集输及处理全过程的生产自动控制和信息传输系统，能够对各生产过程和它们 之间的工作关系做全面的实时监控，才能保证集输及处理生产在安全和各部分间协调一致的情况下进 行，并提高生产管理工作的水平和减少生产操作人员的人数。 对集输及处理过程的监视、控制是在连续采集、传递、储存和加工处理各种生产数据的基础上进 行的。适用于对分散进行而又彼此相关的工业生产过程作自动控制的监视控制和数据采集（ 技术，已在集输及处理生产中得到了广泛应用。 的含量符合大气污染物排放标准的要求时，还需要在硫回收装置的后面再后续尾气处理 含量。 时净化过程得到简化，最简单的净化厂中主要 第二节 矿场集输及处理工程建设的特点和一般要求 形成符合要求的天然气地面配套生产能力 气田开发方案依据天然气资源条件、市场需求和勘探开发投入与产出间的最佳匹配关系规 田开发的生产规模和采气计划。按预期的建设投资和工期控制要求，通过矿场集输及处理工程建设形 成符合要求的天然气地面配套生产能力，是实现天然气勘探开发目标的必要条件之一。 体现和提高气田开发工作的总体经济效益 直接体现气田开发工作的经济效益 气田开发是一项工程建设投资额高、建设周期和建设资金回收期长、投资风险性高的工程建设工 作。其经济效益只能最终通过在能源市场销售商品天然气来实现。在天然气地质勘探和钻井工程完成 后，正是集输及处理生产使气井产出的天然气完成了从矿产物到商品的转变，集中体现了天然气勘探 开发全过程的经济效益。有了经济效益，才能为天然气勘探开发事业积累更多的资金，推动和加快它 的发展。 集输及处理生产费用是影响天然气生产成本和天然气在能源市场竞争能力的主要因素 和一切工业产品生产一样，降低商品天然气的生产成本是提高天然气在能源市场的竞争能力和提 高生产工作经济效益的关键。由于矿场集输及处理工程建设的工程量大、建设投资额高、建设周期长， 生产运行期间安全生产的风险程度高，天然气勘探开发的天然气总生产成本中有相当多的部分是在矿 场集输及处理过程中形成的，因而提高矿场集输及处理工程建设的技术水平和工程建设质量、缩短工 程的建设周期，降低生产运行期间的能量、物料和人工消耗，提高集输及处理生产的安全可靠性和生 产设施的使用寿命，对提高天然气勘探开发的总体经济效益有十分重要的作用。 生产工作条件比较苛刻 工作介质中含有腐蚀性物质和有毒物质 、有机硫和存在于天然气所携带的液相水中的氯离子等。这些 天然气是地层中自然形成的矿产品中的一种，在未经净化处理前其中常含有某些不利于集输及处 理生产安全的有害物质，如 对人体的高度危害作用，使集输及处理生产面临生产设施腐蚀性物质对金属材料的腐蚀作用以及 和人身安全的风险。 集输及处理过程中的天然气通常处于被水饱和的湿状态，为腐蚀作用的发生和天然气水合物的 生成提供了条件 水分离在平衡状态下进行，除去 天然气在井底处于温度和压力都很高的状态，温度高使天然气在井底时的饱和含水量大。采出井 口的过程中天然气的温度大幅度下降到接近常温的程度，压力也有一定程度的降低。但温度下降带来 的饱和含水能力下降幅度远大于压力降低带来的含水能力上升幅度，降温降压的综合效果是天然气在 采出过程中有凝析水析出并由高速流动的气流带出地面。随后的气 以上的温度下与水形成冰 生产的分散性强、工程建设和生产运行管理涉及的地域范围大，不同生产设施之间在工作状 液相水但不改变天然气所处的被水饱和的湿状态，除非在矿场对天然气进行了干燥处理。液相水的存 在为腐蚀作用的发生提供了条件。天然气在降低温度的过程中，还会在 雪状的水合物，阻塞气体流动通道，影响集输生产的连续进行。 天然气易燃、易爆 天然气是可燃气体混合物，集输及处理生产中的泄漏和事故时的自然泄放易于引发燃烧事故。当 外界的空气进入管道和设备内部或外泄的天然气在密闭的工作空间内与空气形成符合一定比例的均匀 混合物时，还可能遇火发生着火爆炸事故。 工作压力高 内个别气井的井口压力甚至高达 由于天然气的密度远低于原油，气井的井口压力比油井的井口压力高得多，一般为数十兆帕，国 以上。为了在矿场集输和这以后的商品天然气输送中充分利 用天然气在井口处已自然具有的压力能，减少集输及处理生产设施的尺寸并降低集输及处理生产设施 的占地面积和金属耗量，一般都使矿场集输及处理过程的工作压力维持在比较高的水平。高的工作压 力使发生内压爆破事故的可能性和事故的危害作用加大。 态、工作参数上相互紧密相关 集输管网覆盖整个产气区域，各种集输站场在管网的有关节点上分散设置 气井分散存在，集输管网覆盖所有的产气井，为使天然气采集过程能以不间断的方式连续进行， 必须在采集的过程中以相对集中的方式即时对天然气进行必要的矿场预处理，在管网的某些节点处分 散设置集输场站。这给集输及处理工程的建设和生产运行管理都带来一些困难，建设施工需要在大面 积范围内以野外施工为主的方式进行，而且需要使管道通过某些自然和人为障碍区；露天埋地敷设的 管道易于因自然环境条件变化或意外的人力作用受到损坏；管道发生爆破事故时还可能使邻近的居民 受到人身伤害和蒙受财产损失。 不同生产过程之间紧密相关和相互影响，要求生产过程中各部分间协调和一致 矿场集输及处理工作的对象是同一天然气物流。虽然工作场所有所不同，但所有的集输及处理工 作都是在天然气通过相互连通的集输管网做连续流动的过程中完成的。在接受最终的净化处理前，相 邻生产过程之间互为条件，在工作参数、运行状态、生产安全等方面彼此关联和相互影响，前一过程 能正常顺利进行和达到预期要求是实现后一生产过程的必要条件。因此，对生产设施自身在使用功能 上的完善和配套程度，不同生产设施之间在生产运行中的协调一致性，对整个生产过程的监视和自动 控制水平，都有比较高的要求。 影响范围广事故的危害作用大 危害作用大 的天然气因事故外泄进入空气中时， 管道、设备发生内压爆破时处在受压状态的天然气和其他气体一样在瞬间释放出它所有的压力能。 由于集输中的天然气压力高、气量大，爆破会对周围环境形成很强的冲击破坏作用。爆破中外泄的天 然气还有遇火发生燃烧、着火爆炸等后续事故的危险。由于天然气的热值比较高，燃烧事故发生时的 高温辐射作用比较强，着火爆炸时的压力也比较高。当含有 燃烧后生成的，当它在空气中达到一定浓度时，也能还可能引发人体急性中毒事故。即使是 使人体出现急性中毒症状。 事故危害作用的影响范围广 管道、设备发生爆破事故时大量自然外泄的天然气以及其中含有的有毒物质随空气流动向周围的 地区扩散，使事故危害作用区的地域范围扩大。各类破坏性事故除使生产设施受到损坏，生产操作人 存在且其 的发生。 员受到人身伤害外，还可能危及邻近区域居民的公共安全和影响到对自然环境的保护。天然气进入空 气后，其中的甲烷比空气轻，易于上升到大气的外层空间影响到对臭氧层的保护。近地空气层中的天 然气也会对空气的环境质量产生一定程度的不良影响。 天然气的资源和销售市场可靠 一定的天然气资源量是进行相应规模的矿场集输及处理工程建设的物质基础。 在预计的开发期内采出符合预期要求数量的天然气，是矿场集输及处理工程建设获得经济效益的 前提条件，而地层中具备可靠的天然气可采储量是保证采出目标实现的物质基础。因此，地层中具备 可靠的可采储量是实施矿场集输及处理工程建设的先决条件。 在一定的区域范围内存在可靠的天然气销售市场。 天然气这样的商品在一般情况下只能通过输送管道向用户提供，用户在管道能够达到和建造商品 天然气输送管道的费用在经济上可被接受的情况下形成。天然气销售市场的存在表现在两方面一是 有足够的用户、总用气量与矿场集输及处理生产的规模相一致；二是用户区处在产气区为中心的适宜 天然气运程以内，且天然气的销售价格能够为用户所接受。 天然气售价主要由天然气的勘探开发成本（包括矿场集输及处理），商品天然气由产气区输到用户 区的输送费用和销售商的销售利润这三部分组成。前两种成本对售价影响最大，即使勘探和开发的成 本足够低，过长的输送距离也可使天然气的输送费用上升到用户难以接受的程度。在经济的天然气运 程范围内存在用气量足够大的用户，这是实施矿场集输及处理工程建设必须具备的第二个基本条件。 要求矿场集输及处理工程建设与气田自身的产气特点和所在地的环境条件相适应 与气田的气质条件相适应 气质条件对矿场集输及处理工程建设的影响。 这里的气质主要指井口处天然气的组分构成；气井凝液的组成和数量；气田水产量和气田水中溶 解物的种类和浓度，也包括天然气在井口处的流动压力和流动温度等物理因素。它与矿场集输及处理 工作的内容、适宜生产工艺方法的选取以及生产中安全和环境保护措施的制定都有密切的关系。 采用与气质条件相适应的腐蚀防护技术。 腐蚀防护对保证集输生产过程的安全持续进行，提高生产设施的使用寿命，降低天然气生产成本 以及增强对大气环境的保护效果都具有重要的作用。集输及处理过程中腐蚀作用的机理和作用的强弱 程度与天然气中腐蚀性物质的种类、含量和天然气所处的干湿状态有关，在某些情况下也与集输及处 理所采用的生产工艺技术方法和生产流程的安排有关。依据气质条件选择合适的腐蚀防护技术方案， 有助于提高防护效果和降低防护费用。 注入缓蚀剂减缓腐蚀性物质对金属材料的电化学腐蚀速度；用耐腐蚀的涂层材料把腐蚀性物质与 金属材料隔离开来；对酸性气体含量特别高的天然气进行矿场干燥处理使腐蚀性物质在干状态下失去 腐蚀作用，都是可行的腐蚀控制方法，以其中的第一和第三种最为常用。当腐蚀环境有 蚀剂只能减缓和 分压值达到一定限度以上时，在使用缓蚀剂的同时还必须采用抗硫的材质来制作管道和设备，因为缓 的电化学腐蚀作用，并不能阻止 由于使天然气干燥要花费较多的工程建设投资和生产运行费用，多数情况下集输生产是在湿状态 下进行的。但干燥除具有最好的腐蚀防护效果外还兼有能防止集输管道低点积液和防止天然气水合物 生成的功能。当天然气中的酸性气体含量特别高，用干燥以外的其他方法控制腐蚀的效果不太可靠， 且集输管道经过地区的地形起伏变化特别大，防止水合物生成和管道低点积液的总费用也很高时，采 作选择性脱除；如何安排各种具体的生产工艺流程，这都主要 用干燥天然气的方法来防止腐蚀常常是适宜的。 ）根据气质条件选择适宜的集输及处理工艺技术和安排生产流程。 集气过程中的气液分离应在常温下进行还是在低温下进行；从天然气中回收和利用哪些有用的物 质和用它们来生产哪些产品；需要从天然气中脱除哪些有害和无效的组分以及应该采用何种的净化工 艺方法；是否需要对酸性气体中的 由天然气的气质条件来决定。这样才能充分利用资源，并在集输及处理工程建设投资和生产运行费用 低、环境保护效果好的情况下最大限度提高集输及处理工程建设的经济和社会效益。 使集输管网的结构和集输场站的布局与气井分布状况、单井产量、井数、井间距、气田气所在 地的自然地理条件和当地的社会经济发展状况相适应 尽可能使相互邻近的一组气井共用一个集气站以减少集气站的数目，灵活采用放射状、树枝状和 这两种方式相结合的集输管网结构形式以适应气井的分布状况和降低管网的总钢材耗量。多井集气时 尽可能采用高压集气以简化井场的集气生产设施和避免在井场设置常驻的生产操作人员。把这些原则 与实际相结合常常能取得很好的技术经济效果。 集输管网覆盖区的地形，工程地质条件的差异，江河流动、现有公路的走向，居民分布状况以及 工程建设和生产运行中的社会依托条件，也都会对管网的理想布局产生影响和形成某些限制。同样需 要把这些因素有机结合起来，谋求最佳的集输管网和场站的布局方案。 与气田开发方案和钻井部署相结合，根据开发方案、开发井部署和产量开发指标统一规划，分 期实施 按气田开发方案的要求，结合钻井部署统一规划集输及处理工程建设，使生产设施的使用功 能和生产能力和合理配套。 由于集输及处理生产的工作场所分散，各部分生产之间紧密相关，统一规划能使各部分生产设施 在生产能力、使用功能、相互关系上协调一致。不出现局部性的生产能力和使用功能不足，也不出现 这两方面的过剩和不必要的重复设置，既达到开发方案要求的配套生产能力，又最大限度降低工程建 设的投资。 ）根据用户在不同时期对用气量的不同需要分阶段形成不同的天然气生产能力，缩短对工程建 设资金的占用期。 当用户用气量由小到大分阶段增长时，最好使集输及处理工程建设在统一规划的指导下分期实施、 分阶段形成要求的生产能力。缩短对工程建设资金的占用量和占用期，使投资尽快见到效果，也降低 了用户用气量不符合预期给工程建设的经济效益带来的风险。 有关安全生产、职业卫生和环境保护的要求符合国家的有关规定 这些要求的强制执行性 国家以颁布有关法律、行政法规的方式对这个方面的要求作了强制性的规定，并设置专门的监 察机构或指定政府机构中有监察职能的部门对这些规定的执行情况进行日常的监督和管理。符合这些 规定、满足这些规定中的各项具体要求，是进行任何工程建设和工业生产必须首先具备的条件，任何 违背上述要求的单位和个人都要被追究法律责任。 对环境保护工作的主要要求 编制和报批矿场集输及处理工程建设的环境影响报告，以已经批复的环境影响报告为依据，按照 “三同时”的原则完成报告中规定的各项环境保护工作，将工程建设和生产运行对自然环境和自然界生 态平衡的影响降低到允许的限度以内。具体表现在维护地表原有的自然状态，使之不因工程建设发生 不允许的人为改变；控制生产运行期间的大气污染物和水污染物等的排放，使其符合国家环境保护标 部分构 提高集输及处理工程建设的经济效益 准中的有关要求。 对安全生产的要求 集输及处理中的生产安全包括生产操作人员和邻近地区居民的人身安全、集输及处理生产设施的 安全这两个方面。控制腐蚀以提高管道、设备在内压下工作的安全可靠性；避免埋地管道和管道穿跨 越结构因自然环境条件发生变化或意外人力作用受到损坏；防止天然气燃烧和着火爆炸的发生；防止 含的天然气泄漏和事故时的自然泄放造成人体急性中毒，是安全生产工作的重点。 在安全生产工作中需要对生产设施的安全和泄漏防止给予高度的重视。人身伤害和管道、设备外 部的燃烧以及着火爆炸事故一般都是因生产设施受到破坏或存在严重的天然气泄漏所引起的。 职业卫生要求 职业卫生是指与劳动者所从事的职业劳动直接有关的那一部分人体卫生要求。国家在工业生产中 以强制方式施行职业卫生管理的目的，是保证劳动者工作环境内的各项职业卫生条件符合要求，劳动 者的健康不会因从事职业劳动的原因而受到损害。 和 职业卫生要求与工作环境中可能出现的有毒、有害物质的种类和影响人体健康的其他各种因素有 关，在国家颁布的职业卫生标准中有具体规定。天然气矿场集输及处理中的职业卫生要求，主要是指 工作环境空气中的含量；有噪声发生的工作场所的噪声等级；工作环境空气中的粉尘物含 量等。 在实际达到的集输及处理生产规模和商品天然气销售量与预期值相符的情况下，工程建设投资额、 建设资金占用期、经常性的生产运行费用、生产设施的安全和使用寿命，是影响集输及处理工程建设 经济效益的主要因素。 降低工程建设投资额，缩短对建设资金的占用期 采用成熟、先进和符合气田开发实际需要的集输及处理生产工艺技术；简化集输及处理生产工艺 流程；降低集输管网和各种工艺设备的金属耗量；减少生产人员和降低生产过程的能耗，这是降低集 输及处理工程建设投资额的根本性措施。 按用户对用气量的实际需要和用气增长趋势分阶段形成不同的天然气地面配套生产能力和缩短工 程建设周期，有利于减少建设资金占用量、缩短贷款付息期和尽快回收建设投资。也是提高集输及处 理工程建设经济效益的有效措施。 降低集输及处理生产过程中的操作费用 优化工程设计，为降低操作费用创造条件。 操作费用是生产运行中所花费的各种经常性开支，主要由能量、物料消耗和人工费用这 成。它和固定资产折旧费一样，是影响天然气集输及处理生产成本高、低的重要因素。能量消耗包括 燃料、电力和新鲜水的耗量（其中的水耗量折合为当量的能耗量计入）。物料消耗包括控制腐蚀、防止 水合物生成和天然气净化中使用的缓蚀剂、水合物抑制剂、固体吸附剂、胺液、催化剂以及其他化学 药剂等。人工费与劳动力的市场价格和用工人数相关，劳动力价格一定的情况下随生产操作人员的人 数上升成正比例增加。 工程设计中采用物料、能量消耗低的先进生产工艺技术和选用低能消耗设备；使整个生产过程具 有足够高的自动控制水平以减少生产操作人员的人数，是降低生产操作和人工费用的关键。 ） 不断改进和完善生产管理机制， 通过提高生产的运行管理水平来降低物料、 能量消耗和人工费用。 在生产工艺技术一定的情况下，生产中的能量、物料和人工消耗还与生产管理机制、生产操作人 员的技术熟练程度、生产管理工作的水平有关。完善的生产管理和熟练的操作不仅保证设计规定的各 项消耗指标受到控制，还能实现比设计值更低的消耗，并继续改进现用的生产工艺技术。 第三节 矿场集输及处理技术的现状和发展趋势 国内已形成了一整套符合中国陆上气田开发实际情况、能满足集输及处理生产需要的天然气矿 防止生产事故发生和延长生产设施的使用寿命 避免因生产事故造成经济损失。 事故造成的经济损失包括更换在事故中受到损坏的设备、医治和赔偿事故中受到人身和财产伤害 的人员、事故中的天然气放空以及事故造成的一定时期的生产停顿所带来的全部损失。它们将被计入 天然气集输及处理的生产成本中去，影响到集输及处理生产的经济效益。 使生产设施达到或超过合理的预期使用寿命，避免因提前更换生产设施增大生产费用。 生产设施在未达到合理使用寿命前出现安全工作能力不足的现象或受到损坏时将被迫提前对它进 行更换，使固定资产的投资额上升，影响到集输及处理生产的成本和经济效益。正确的使用和操作， 特别是腐蚀防护措施的有效执行，可使集输及处理生产设施达到甚至超过预期的使用寿命。不合理的 提前更换生产设施除增加费用外还会造成一定的停工期，影响到集输及处理生产的年开工率，使经济 损失进一步增大。 充分利用随天然气采出地面的各种有用资源，增大气田开发的经济效益 气井凝液和矿化度高的气田水中常含有多种有用物质，在天然气组分中除甲烷外也存在某些比甲 烷更具经济利用价值的烃类组分、甚至是稀有的气体（如氦气）。在有市场需求和经济效益的情况下回 收和利用这些物质，向市场提供更多种类的商品，可以为集输及处理生产带来更多的经济效益。 钻井过程中有时会意外发现只产高浓度卤水的盐井或只产温泉水的水井，这两类资源也同样具有 经济利用价值。 使集输及处理生产设施长周期满负荷工作和减少生产过程中的天然气损耗，提高天然气的年集 输及处理量和天然气的商品率 生产设施的生产能力和生产操作人员的数量都是以达到设计预期的天然气年集输及处理量为目标 来配置的，所花费的费用不会因年实际生产量的降低而减少。能量和物料消耗随天然气的年产量下降 会有所降低，但下降率达不到与年生产量下降率成正比例的程度。因此，通过长周期满负荷工作以提 高天然气的年集输及处理量是提高集输及处理生产经济效益的有效措施。 天然气商品率是指最终形成并实现销售的商品天然气量占天然气年采气总量的百分比，它是天然 气集输及处理生产工艺技术和生产管理完善程度的重要标志。在年采气量一定的情况下，天然气的销 售收入与商品率成正比。 场集输及处理生产工艺技术 天然气的采集和矿场预处理技术能够满足生产的需要 目前与天然气采集和矿场预处理相关的各种生产工艺技术均已比较完善和配套。集气过程可以在 高压或中、低压条件下进行；集气过程中的天然气气液分离可以在常温或低温下实现；现有加热、注 入水合物抑制剂和对天然气作干燥处理的技术可以用来有效防止天然气水合物的生成，保证集输过程 的连续进行。 作为例行矿场预处理的调压、计量、气液分离技术和回收利用气井凝液中有用物质所需的制冷、 冷量交换、液相混合物蒸馏等专用生产工艺技术已能适应不同工作压力、不同气质条件、不同集输生 常采用选择性脱除 产工艺和不同产品目标的需要，并能在实现各种生产目标的同时，有效利用天然气在地层中已具有的 压力能。 向净化厂输送原料气的方式目前有湿气输送和干气输送两种，使天然气进入和在输送中保持干燥 的技术；在湿气输送中定期清除管内积液和腐蚀产物的清管技术以及防止天然气水合物生成的技术， 均处在成熟应用的阶段。已有的清管技术除能满足管道投运前的清管和对运行中的管道作定期清管外， 还能对投产前或运行一段时间以后的管道进行智能清管。判定管壁在生产运行中受到的损伤、钢管横 向几何形状的改变和管道继续安全工作的可靠性，并为管道的维修和运行参数的调整提供依据。 现有的天然气净化技术能够满足国家标准对商品天然气的气质要求 已有的酸性气体脱除技术可使天然气中酸性气体的残余含量降低到符合要求的程度。 用胺类物质的水溶液在吸收塔内与含酸性气体的原料天然气逆流接触以吸收天然气中的酸性气体； 使吸收酸气后的富液降压和加热再生（释放出酸气）后重复使用；通过燃烧和催化反应将酸性气体中 的 含量与 转化为元素硫，这些国际通行的酸性气体脱除方法已在国内成熟使用。无论酸气的种类和含量 含量之比）高的天然气时，常如何不同，都能达到预期的净化效果。在净化碳硫比（ 的工艺以降低净化过程能耗。 ）现有的天然气干燥技术可以使商品天然气对水露点的要求得到满足。 现有多种方法可使天然气进入干燥状态，但净化过程中的干燥总是用脱除天然气中一部分饱和水 的方法来实现的。露点降的要求不太高时一般都用液体脱水剂（通常是三甘醇）与天然气逆流接触以 吸收天然气中的水分，吸水后的甘醇富液降压加热再生后重复使用。只有当天然气需要在低气温地区 做长距离输送、对露点降有更高要求时才使用脱水深度更深的分子筛脱水方法。以多孔的固体颗粒状 以下，已足以使 。在湿状态下集输及处理这类天然气和 分子筛为吸附剂进行的气体脱水干燥可使天然气中的气相残余含水量降低到 在任何低气温条件下输送和储存的天然气保持干燥。 矿场集输及处理生产过程的自动控制技术已达到比较高的水平 在现代计算机技术和通信技术基础上建立和发展起来的数据采集、传输、储存和处理技术，近年 来在集输及处理生产的自动控制中得到广泛应用。 、数据传输设施、各种控制机构以及相应软件构成的监视由主控计算机、远程控制终端 控制和数据采集系统（ 可 ）在使用上具有管辖地域范围大，全面采集、交换、储存和处理各类生 产数据的功能强，能够对分散度很高的多个生产过程进行统一的全面监视和实时控制的优点。 以在任意的，包括环境条件恶劣的地区以无人值守的方式设置，自动完成数据采集、就地控制，向控 制中心传递信息，接受和执行来自控制中心的各种控制指令。这种控制方式特别适用于控制回路数不 多、生产设施高度分散而各部分间又紧密相关的工业生产过程，它能把自动控制和日常性的生产管理 工作紧密结合起来，保证生产过程的安全连续进行，自动完成各种生产报表的编制，并为生产的运行 优化提供技术支持。目前新建的矿场集输及处理工程建设大多采用这种自动控制方式，原有工程进行 技术改造时也大多改用这样的控制方式。 现有的腐蚀防护技术已能基本适应酸性气田开发中腐蚀防护工作的需要 酸性气体环境中的电化学腐蚀防护技术。 国内有相当多的一部分气田产出的天然气中含 时，是电化学腐蚀防护中需要考虑的主要因素。和随天然气产出地面的气田水中含有的 和 注入缓蚀剂和涂刷防护涂层是目前用来减缓金属材料受电化学腐蚀速度的两种主要做法，前者广 泛应用于管道、设备，后者多用于含盐量高的气田水输送管道和储罐的内表面。国内已自行研制和使 用了多种适用于环境的缓蚀剂，在有针对性的使用不同类型的缓蚀剂；合理确定缓蚀剂的 注入位置和注入量；采用合适的注入工艺使缓蚀剂在被保护的金属表面上有效成膜；对缓蚀效果进行 在线连续监测，并按检测结果进一步改进和优化缓蚀剂以及缓蚀剂注入工艺等方面都积累了一定的经 验。缓蚀效果在线连续监测技术的应用还使腐蚀危害作用严重、生产安全危险性高的生产关键部位受 在通常的集输温度下不再对金属材料有任何形式的腐蚀作用。这是天然气矿场集和 到可靠的监视和有效的保护，避免局部性的严重腐蚀引起管道、设备爆破。 在防护涂层应用技术上，已筛选并使用过多种耐氯离子腐蚀、便于涂刷和使涂层具有足够的致密 性和耐冲刷性的涂层材料。在用挤涂工艺对气田水输送管道作包括环焊缝在内的内壁长距离连续涂刷 和用电火花方法对涂层的致密性作连续检测方面也取得了一定的经验，现有的涂层技术可以基本满足 高含盐量气田水输送和储存中的防腐需要，但涂层的致密性和使用寿命这两项主要技术指标还有待提 高。 环境中开裂导致管道、设备低应力脆性断裂的技术。防止金属材料在湿 事前评定金属材料的抗硫能力，选择合适的材料制作湿环境下工作的管道和设备，这是防止 作用引起管道、设备在允许的工作压力下发生爆破的根本措施。金属材料的抗硫能力评定可以在 实验室内进行，也可以通过与使用环境相同的现场实际使用经验来作判定。实验室评定方法在国外和 国内均已标准化，长期的应用实践已证明这套标准化了的评定方法具有很高的可靠性。 ）通过干燥使天然气中的腐蚀性物质失去发生腐蚀作用的条件，不再能对金属材料产生腐蚀作 用。 干燥处理使天然气进入并保持干燥状态后与天然气共存的液相水和水中的氯离子都不复存在，天 然气中的 输中最为彻底的腐蚀控制方式，但干燥花费的工程建设投资和日常操作费用都比较高，国内只在矿场 集输酸性气体含量很高的天然气时才采用。这一做法除腐蚀防护效果可靠外，免去了输送过程中为防 止水合物生成所需花费的费用。它还使管道低点积液的问题自然得到解决，降低或取消管道的腐蚀裕 量，并提高管道的输送效率和使用寿命。当集输管道所在地区的地形起伏特别大、气温比较低时，采 用干燥方法防止高酸性气体的腐蚀常常是适宜的。用液体脱水剂与天然气逆流接触以吸收天然气中的 水汽；使天然气通过固定的固体吸附剂床层；使天然气节流降温、除液后再在隔绝液相水的情况下将 天然气加热到一定的温度，都可以使天然气进入并保持干燥状态。 ）埋地集输管道外表面土壤腐蚀防护技术。 在埋地管道外表面包覆使土壤与管道金属隔离开来的保护层，再用阴极保护技术中的外加电流法 或牺牲阳极法对金属材料进行电法保护，这是当前对埋地集输管道进行土壤腐蚀防护的通行作法。致 密而又完整的防腐绝缘层在土壤腐蚀防护中起主要作用，既使金属材料与土壤环境隔离，又为电法保 护金属提供了电绝缘的条件，电法保护只是弥补防腐绝缘层受到局部的穿透性损伤时防护能力的不足。 目前普遍采用两层或三层结构的聚乙烯或熔结环氧涂层作为防腐绝缘材料，有时也采用聚乙烯胶粘带。 在防腐能力、使用寿命、机械强度和抗冲击能力以及电绝缘性方面都能较好满足埋地管道外壁防腐的 要求。 使用性能可靠的外壁防腐绝缘材料；根据不同的土壤环境条件分别采用外加电流或牺牲阳极的防 护工艺；使用结构紧凑、尺寸小、重量轻、不需要作中间维护并可以随管道埋地设置的绝缘接头代替 绝缘法兰使管道分段电绝缘；在有条件的地方利用风力或太阳能为阴极保护提供电源；能够降低输电 线路和地面杂散电流对阴极保护效果的不利影响；对阴极保护的运行数据进行自动的采集、储存和处 理，这是现有电流保护技术的特点。 矿场集输及处理生产中的安全生产、职业卫生和环境保护技术现状 生产设施的安全和生产中的人身安全。 时，面临的安全生产风险高。控矿场集输及处理含酸性气体的天然气，尤其是酸气中又含有 急性中制腐蚀以防止管道、设备发生爆破或严重泄漏事故以及由此引起的燃烧、着火爆炸、人体 毒等后续事故的发生，是保证生产设施和人身安全的首要措施。监测危险区域空气中的天然气和 浓度并设置越限报警装置；在气井井口处设置高、低压安全截断装置；对生产装置分区、对管道分段 设置事故紧急截断阀，将事故中的天然气自然泄放量和其中有毒物质的绝对外泄量都限制在规定值以 内。根据各生产环节的具体情况编制和严格执行安全生产操作规程，并针对可能出现的突发事件制定 含量；地面管道和机器工作时的噪和 由于现有的腐蚀防护技术已能有效防止 应急预案，是腐蚀控制以外最常采取的安全生产技术措施。 和的发生，矿场集输及处理含硫天然气的生产安 全可靠性有了很大的提高。但在湿状态下输送含酸性气体的天然气时，缓蚀剂的针对性和电化学腐蚀 的防护效果还有待进一步提高。 ）职业卫生技术现状。 在集输和处理含硫天然气时，工作环境空气中的 声；净化厂液硫固化成型以及包装和运输中产生的硫磺粉尘，是影响工作环境职业卫生的主要因素。 目前常把控制工作环境空气中有毒物质含量的措施与防天然气燃烧和着火爆炸的安全生产措施结合起 来，同时满足这两方面的要求，再对噪声和粉尘采取防治措施。 防止和减少天然气泄漏、对密闭工作环境强制通风；对天然气压缩机和高风压风机作降噪、隔噪 处理；限制天然气在地面管道中的流速和节流降压中的降压比；减少硫磺粉尘的生成量和在粉尘多的 部位设置负压抽吸过滤装置，这是最常用的职业卫生作法，使用的技术是工业生产中成熟应用的一般 技术。 ）与矿场集输及处理生产有关的环境保护技术。 天然气通过泄漏或事故中的自然泄放进入空气中，排放的生产污水中所带有的水污染物和天然气 净化厂排放的含硫尾气中的 产和职业卫生措施相同。降低生产污水生成量和水中的污染物浓度并将其治理到符合排放要求，提高 硫回收过程的收率以减小尾气中的 ，是影响环境保护的主要因素。防止泄漏和自然泄放的措施与安全生 通过海上气田开发，积累了海上天然气矿场集输及处理工程建设和生产运行管理的经验，掌握 了相关的技术 浓度，是环境保护的主要工作内容。 目前普遍采用物理和生物化学处理相结合的方法来处理含醇和含胺这两类生产污水，可以将生产 污水中的水污染物含量降低到排放标准允许的限度以内，已采出地面的气田水则尽可能在保持密闭的 情况下回注地层。近年来，国外的硫回收技术有了很大提高，国内新引进硫回收装置的设计收率为 ，大大降低了净化过程中排放的大气污染物（）总量和它在所排，实际运行中达到 废气中的浓度。 特殊的生产工作环境条件使海上矿场集输及处理天然气的生产工艺技术具有某些不同于陆上气 田的特点 对集输及处理生产的安全可靠性、生产装置的紧凑设置和限制生产操作人员的人数，有比陆 上气田开发更为严格的要求。 海上气田孤立于远离陆地的海洋中，事故时比较难以获得及时的外来支援和救助。除天然气集输 及处理自身具有的各种潜在危险因素外，海上周期性和突发性的海况变化使安全生产的风险性增大。 在海上对事故造成的生产设施损坏作修复、更换时，其费用比陆地高出很多，安全对集输及处理生产 工作经济效益的影响比陆上气田更为显著。因此，提高海上集输及处理的安全生产技术的完备性和可 靠性，比陆上气田开发中的要求更为严格。 许多集输及处理生产设施需要在空间有限的海上平台上设置或在海底直接设置，简化生产流程、 缩小生产装置平面和空间尺寸的要求变得更为突出。向海上派驻生产