天然气基础03天然气第二章7.docx

第二章天然气管输系统第—节 概述天然气密度小，体积大，、管道输送几乎成了唯一的方式从气田的井口装置开始， 经矿场集气、净化、干线输气，直到通过配气管网送到用户，形成了一个统一的密闭的输 气系统（图2-1）整个系统主要由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网和 与这些管网相匹配的站、场装置组成图2 — 1输气系统示意图1—井场装置；2--集气管网；3 一集气站：4 一矿场压气站：5一天然气处理厂;6--输气首站；7 一截断阀；8 一干线管道；9 一中间压气站：10 一城市配气站及配气管网：11 一地上储气库；12 一地下储气库一、矿场集气气田集气从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一系列过程，到向干输气 为止包括井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站等一）、天然气的开采天然气的开采是指将埋藏于地下数百甚至数千米深的储气层中的天然气引至地面的 过程它包括气田开发和天然气采收两个方面1.气田的开发一个气田的开发工作可分为勘探和开发两个阶段勘探阶段的任务是发现和探明气 田，搞清气田地下的基本情况；开发阶段的任务是充分合理地利用地层的能量，采用先进 的工艺技术，实现气田的高产稳产，把已探明的储量充分开采出来，达到较高的最终采收 率。

对小型气田，少数探井就能满足开发工作的需要，一般是边勘探边开发，不易划分出 两个阶段气田的开发方式有两种，即消耗式开发和保持压力式开发消耗式开发是利用气田本 身的能量（地层压力）的消耗来开发气田，直到地层压力枯竭；保持压力式开发是采用补 充外来能量（人工注气、注水）来开发气田除了经济价值很高的凝析气田用保持压力式 开发外，绝大多数气田都是按消耗式开发的2. 气井的开米气田的开发方案做好后就要进行气井的开采，气井的开采包括无水气井的开采和气水 同产井的开采两种无水气井是指在产气过程中只产气或有少量凝析水或少量凝析油，气井生产基本不受 水或油干扰的气井无水气井是纯气藏（无边水和底水或边水底水不活跃）的气井这类 气井的开采主要依靠天然气的弹性能作为动力把天然气开采出来，即衰竭式开采气水同产井是指在生产过程中有地层水产出，而且水对气井的生产有明显干扰的气 井除少数气井投产时就产地层水外，多数气井是在气藏开发的中后期，由于气水界面上 升，或米气压差过大而引起水锥后才产地层水气水同产井的开采比较复杂，除了选择合 理的工作制度控制生产外，还要根据气井的产水情况，采用多种方法进行排水米气常用 的米气方法有：控制临界流量米气、利用气体本身能量带水米气、泡沫排水米气、抽油机 抽水米气、气举排水米气等。

3. 井口装置（1）气井的井身结构在每口已经钻成的气井中，都装设有钢质套管，在套管与井壁和套管与套管之间都是 用水泥固结，以防止井壁坍塌及地层间油、气、水窜漏气井内装设了一根油管，其上部 挂在米气树上，下部直至井筒内的气层中部，一般是通过油管来米气，这样可以保护套管， 也便于排出井内积液和进行修井、增产等作业由上可知，气井的井身结构由井筒、产气层、套管和加固水泥、油管等组成气井井 身结构的复杂程度取决于气田的地质情况、气井的深度及产量、能量和开采中的某些特殊 措施一般油气井的套管分为表层套管、技术套管和油层套管油管尺寸为50〜100mm图 2 — 2是气井的井身结构图2）井口装置在气井的地面上装设有控制米气量的设备，称为井口装置它主要由套管头、油管头 和米气树三部分组成其作用是：悬挂下入井中的油管柱；密封油管和套管间的环形空间； 通过油管或环形空间进行米气、压井、洗井、酸化、加缓蚀剂等作业；控制封闭井内流体； 操纵气井的开关和调节气井的压力及产量大小图2 ——为井口装置图1） 套管头套管下到井里，下部用水泥固定，上部的重量就支承在套管头上，井里 下有几层套管，套管头能够把几层套管互相隔开，使井口稳定加固。

套管头分为表层套管 头和法兰套管头两类目前，已很少用套管头，大多使用的是水泥返至井口的加固井口装置2） 油管头油管头用来悬挂井内的油管和密封油套管之间的环形空间油管头有锥 座式和直座式两种在新式米气井口一般都用直座式油管头3） 米气树油管头以上的部分称为米气树，米气树由闸阀、针形阀和小四通组成 其作用是进行开关气井、调节压力和气量、循环压井、下压力计测压测量井口油套压力等 作业气田集气有两种流程：单井集气和多井集气单井集气的井场除采气树外，还将节流（包括加热）、调压、分离、计量等工艺设施 和仪表都布置在井口附近，每口气井有独立完整的一套气体在井场初步处理后，经集气 管网汇集于总站进一步调压、处理、计量后外输多井集气流程，在井场只有采气树，气体经初步减压后送到集气站，一个集气站汇集 不超过10 口井的气体，在站上分别对各井的气体进行节流（包括加热X调压、分离、计 量和预处理，然后通过集气管网集中于总站，外输至净化厂（处理厂）或干线多井集气 流程主要用于气田大规模开发阶段，它处理的气体质量好，节约劳力，便于实现自动化管 理，经济效益高无论是单井或多并集气都可以采用树技状或环状集气管网环状管网可靠性好，但投 资较大。

一个气田究竟采用何种集气流程和管网，要根据气田的储量、面积，构造的大小、 形状、产层数，产层特性，产气量，井口压力和气体的组成与性质，以及采用的净化工艺， 通过综合技术经济比较来确定二）、干线输气输气干线从矿场附近的输气首站开始，到终点配气站为止长距离干线输气管管径大， 压力高，距离可达数千公里，年输气量高达数百亿立方米，是一个复杂的工程系统，也是 一个独立经营的企业为了长距离输气，需要不断供给压力能，沿途每隔一定距离设置一座中间压气站（又 称压缩机站），输气首站就是第一个压气站，当地层压力足以将气体送到第二个压气站时， 首站可暂时不建压缩机车间，此时的首站就是一个调压计量站终点配气站本质上也是一 个调压计量站，担负着向城市或用户配气管网供气的任务干线输气管网是一个复杂的工程，除了图2-2所示的线路和压气站两大部分外，还有 通信、自动监控、道路、水电供应、线路维修和其它一些辅助设施和建筑图2-2干线输气管示意图1井场；2集气站；3有净化装置的压气首站；4支线配气站;5. 6铁路和公路穿越；7中间压气站；8, 9河流穿越和跨越；10地下储气库：11阴极保护站：12终点配气站（三）、城市配气城市配气的任务是从配气站开始，通过各级配气管网和气体调压所保质保量地根据 用户要求直接向用户供气。

配气站是干线的终点，又是城市配气的起点和总枢纽气体在配气站内经过分离、调 压、计量和添味后输入配气管网城市配气管网也有树枝状和环状两种，按压力有高压、 次高压、中压和低压四级，上一级压力的管网只有经过调压所调压后才能向下一级管网供 气配气管网的形式和压力等级要根据城市的规模、特点，用户多少.用气量大小该地 区的地形条件等来决定储气库一般都设在城市附近，以调节输气与供气之间的不平衡当输气量大于向城市 供气量时，气体储存起来反之，则从储气库中取出气体以弥补不足三大管网、各类场站和储气库组成的整个输气系统也是一个密闭的水动力学系统，一 处的流量变化、压力波动，或多或少都会影响到其它地方由于气体的可压缩性，这方面 的影响不会象输油管那样严重也不会有水击、但一处的故障和灾害性事故，可能造成部 分甚至整个系统的集气、输气和配气的中断，给城市带来极为严重的影响由于气体的密 度小、体积大，储存困难，这方面的影响比输油管大得多正因为整个输气系统是密切相关地联系着，关系到几十亿、几百亿的投资，关系到工 业、农业，关系到成千上万人的生活，所以它的设计、施工和管理都须十分认真对待，经 多方论证而决定第二节天然气管输系统天然气的输送基本为两种方式：天然气的输送有管道输送和非管道输送（如液化输送） 两种。

一、非管道输送方式：天然气的液化输送方式，是将从油气井采出的天然气在液化厂中进行降温压缩升压， 使之液化，然后分装于特别的的绝热容器内，用交通工具如油轮、油槽火车、汽车运至城 镇等用户，天然气液化输送，首先应将天然气液化，而使天然气液化的低温条件很困难， 工艺设备复杂，技术条件严格，投资也大，因此液化输送天然气的方式目前采用得较少 对于高度分散的用量小的用户，偏远山区不便铺设输气管线，或铺设管线管理困难又不经 济的地区，例如高寒山区等，天然气液化输送方式有其特殊的灵活性和适应性天然气液 化后，其体积比气态天然气的体积缩小数百倍，这不仅给交通工具输送带来方便，而且比 用管道输送时，可以大大地提高输送能力为此，人们正在研究技术先进的、设备优良的、 经济效益高的天然气液化工艺技术非管道输送天然气的特点是：优点：液化气体可装在专门的容器里，用车、船等运输工具运输，因而运输方便如 果液化天然气与较大规模的储存设施结合起来，可达到较高的储运效率缺点：在陆地上，非管线输送只能作为一种向分散的、流动的或临时性的小型用户供 气的方式，且盛装液化气需用专用的耐压容器等二、 管道输送方式：天然气的管道输送方式，是将油气井采出的天然气通过与油气并相连接的各种管道及 相应的设施、设备网络输送到不同地区的不同用户。

天然气管道输送方式输送的天然气含 量大，给用户供应的天然气稳定，用户多、地域广、距离长、供应连续不断因此管输天 然气事业发展迅速，是目前天然气输送的主要方式我国天然气管道输送站于50〜60年 代，70年代加快发展，目前已建成和投入使用的输气管道数千公里四川已建成环形输气 干线以及许多与气田相连接的各种输气管线网络，形成了与供电系统相似的集天然气采、 输、供为一体的庞大系统，为四川和西南的经济腾飞发挥着越来越大的作用陕北气田的 天然气已源源输往北京管道输送天然气的特点是：优点：管道是一个密闭、连续的输送系统，所以它不需要常规的运输工具与装卸设备， 不需要建筑和占用道路，能量消耗只发生在输送过程中，即克服流体流动中的阻力，它能 够达到最大的输送能力和输送速度，能量利用也十分合理另外，它还具有安全可靠、对 环境无污染、便于实现自动化管理等许多优点缺点：埋设在地下的输气管线经常受到腐蚀破坏，需要采取防腐措施，施工与维修也 不方便目前，普遍使用的是管道输送天然气管输天然气是在密闭系统里进行的连续输送， 天然气从气井采出直到每一个用户，中途没有停顿、转运因此，天然气输送中的各个环 节是紧密联系、相互配合。

相互影响的，在生产过程中应统一调配，使整个天然气管道输 送系统正常运转管输天然气的优越性促进了天然气运输业的发展目前，管道输气正向着长距离、高 输压、大管径、薄壁管、高度自动化遥控以及向高寒地区和海洋延伸等方向发展三、 天然气管输系统的基本组成天然气管输系统是一个联系采气并与用户间的由复杂而庞大的管道及设备组成的采 输、供网络一般而言，天然气从气井中采出至输送到用户，其基本输送过程（即输送流 程）是：气井（或油井）-油气田矿场集输管网-天然气增压及净化-输气干线-城镇或工 业区配气管网-用户天然气管输系统虽然复杂而庞大，但将其系统中的管线、设备及设施进行分析归纳， 一般可分为以下几个基本组成部分，即：集气、配气管线及输气干线；天然气增压站及天 然气净化处理厂；集输配气场站；清管及防腐站天然气管输系统各部分以不同的方式相 互连接或联系，组成一个密闭的天然气输送系统，即天然气是在密闭的系统内进行连续输 送的从天然气井采出的天然气（气田气），以及油井采出的原油中分离出的天然气（油 田伴生气），经油气田内部的矿场集输气支线及支干线，输往天然气增压站进行增压（天 然气压力较高，能保证天然气净化处理和输送时，可不增压）后，输往天然气净化厂。