天然氣儲運工程
天然氣的輸送目前主要有兩種方法,一是用管路加壓輸送,二是將天然氣液化后用專用的油輪運輸。與輸油不同,天然氣的生產和集輸、外運必然是上下游一體化的,從氣田至用戶,天然氣的開采、收集、處理、運輸和分配是在連續密閉的系統中進行的。天然氣輸氣干線沿線往往有多條分輸管道,與各用氣的城市管網相連,在城市附近往往設有調節輸量用的地下儲氣庫,形成巨大的輸配氣系統。
與油井一樣,氣井產物除天然氣外一般還含有液體和固體雜質。天然氣的主要成分是可燃的烴類氣體,一般包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等,其中甲烷的比例遠遠高于其他烴類氣體。同油田一樣,從井口到天然氣外輸之間所有的生產過程均屬于氣田集輸生產范疇。氣田集輸系統的作用是收集天然氣,經降壓、分離、凈化使天然氣達到符合管輸要求的條件,然后輸往外輸管道首站。
1.井場工藝
從氣井井口產生的天然氣,首先要經針形閥節流,這是控制氣井壓力大小的設施。針型閥可以是一級節流,也可以是多級節流。對高壓氣井,為了防止以及節流壓差過大會產生水合物和劇烈震動,危及氣井正常生產和人身安全,因此常采用多個針型閥串聯的多級降壓方式,對氣井進行控制。
由于氣體節流要吸熱,天然氣流經針型閥時溫度將大大降低,甚至產生冰堵,迫使氣井停產,因此,井場設計、配套了水套爐或者換熱器,采用加熱的方法對節流后的天然氣進行保溫。
之后天然氣被送入分離器進行分離。從井口采出的天然氣或多或少地含有不同比例的液體、固體雜質,如不經處理,則可能對井場的設備、管線、閥門和儀器產生堵塞。井場分離器用重力分異、離心分離或碰撞分離等物理原理,實施氣液的初步分離,同時出去游離水和固體雜質。
從井場分離器分離出的天然氣,經過溫度計量和流量計量后,進入集氣干線;分離出的水則通過計量后進入污水池,處理達標后集中排放。
2.單井集氣的井場流程
氣井井場的流程分為單井集氣流程和多經濟其流程兩大類。
天然氣從井口采出后,先經過一級節流降壓、水套爐加熱,再經過二級節流降壓,然后進入分離器中,是天然氣中的機械雜質、游離水和凝析油被分離出來。天然氣經過計量后被送入集氣干線,而分離后的液體經過油水分離、計量后,將水回注或處理后排放,液烴則運往煉油廠處理。
單井常溫分離集氣工藝流程一般適用于氣田建設初期氣井少、分散、氣井壓力不高、用戶近、供氣量不大、不含或微含硫的單井生產和氣處理,其缺點是井口(井場)數量偏多,每個井場都必須有人職守,造成定員多、管理分散、污水不便集中處理等困難,但對井距遠、采氣管線長的邊遠井,這種集氣方式仍然十分適宜。
3.集氣站流程
如果把多口井的天然氣集中到某一處進行集中處理,則稱之為多井集氣流程或集氣站流程。
在常溫集氣站流程中,每個井都是通過放射狀集氣管線到集氣站集中的,其主要流程是二級節流、一級加熱、一級分離,適用于氣體基本不含固體雜質和游離水(或在井場上已經進行完初步處理)的請況。任何一口井的天然氣到集氣站后,首先經過一級節流,把壓力調到一定值(以不形成水合物為準),在經過熱換器加熱至預定溫度,然后進行二級節流,把壓力調到規定值。經節流降壓后的天然氣在通過分離器,將氣體中所含的固體顆粒、水滴甚至少量凝析油脫出后,經流量計計量,通過匯管口使每口井的天然氣集中起來,最后進入集氣干線。而分離出的液體再次進行油、水分離和計量后,統一進行處理。
多井常溫分離的集氣站流程與單井集氣流程相比,具有所需設備和操作人員少,人員集中、便于管理的優點。
當氣體中含雜質較多時,其流程可多設計一次分離器分離流程。
若井口天然氣的凝析油含量較高,則應采用低溫分離的集氣站流程,盡可能高效地分離和回收凝析油。
4.天然氣凈化
天然氣是很好的清潔能源和化工原料。天然氣中含有水蒸氣,有些還含有硫化氫和二氧化碳等酸性氣體。酸性氣體會使管線和設備腐蝕,同時也不符合化工原料的要求,必須進行脫除。
(1)天然氣脫硫
天然氣脫硫實際上就是脫除氣體中常含有的有機硫化合物和二氧化硫、二氧化碳等酸性氣體,也稱天然氣凈化。
(2)脫水方法
從天然氣中脫出水分,常規的是溶劑吸收和固體干燥劑吸附兩種方法。目前廣泛使用的是三甘醇吸收脫水和分子篩吸附脫水。
(3)天然氣凝液回收
天然氣凝液回收工藝主要有吸附法、油吸收法、冷凝分離法。(石油知識編輯部)