【文章內(nèi)容簡介】 儲氣庫論證階段。 第七章 氣田集氣站場工程 蘇里格氣田 地處烏審旗鄉(xiāng)，距榆林市西 86KM，距華北局開發(fā)的東勝氣田杭錦旗南 136KM。蘇里格氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部，具有典型的 “三低 ”(低滲透率 、 低壓力、低豐度 )特征，采用常規(guī)方式開采，難以實現(xiàn)經(jīng)濟有效開發(fā)。為了經(jīng)濟有效地開發(fā)該氣田，在攻克了多種技術(shù)難題的基礎(chǔ)上，以低成本開發(fā)為指導思想，形成了 “井下節(jié)流、井口不加熱、不注醇、中低壓集氣、井口帶液計量、井間串接、常溫分離、二級增壓、集中處理 ”等獨具特色的蘇里格氣田地面工藝建設(shè)模式。 蘇格里氣田集輸系統(tǒng)的立足點是采氣工藝的“井下節(jié)流技術(shù)”，其優(yōu)點是充分利用地熱防止天然氣在集輸過程中水合物的生成；其弱勢是先節(jié)流降壓后增壓過程的壓力能浪費，其次是井下節(jié)流器的打撈。 該流程適用于低產(chǎn)、井網(wǎng)密度大、外輸壓力低的氣田。 杭錦旗集氣站先導性試驗流程 各種工藝評價 以上我們討論了 5個氣田的集氣站工藝流程，各種流程的適應(yīng)能力決定于氣田的自身條件和外部條件。就技術(shù)經(jīng)濟條件而言，應(yīng)進行合理評價后確定一個氣田采用何種技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行平穩(wěn)的集氣站工藝流程。油田集輸系統(tǒng)一般用“集輸系統(tǒng)效率”進行評價，目前國內(nèi)對氣田而言尚沒有評價體系。我們在“十二五”國家重大專項先導性課題 “氣田集輸系統(tǒng) 能耗分布及運行效率優(yōu)化研究 ” 中，取得了一些成果，用來評價氣田集輸系統(tǒng)效率，現(xiàn)提出來進行討論，供大家參考： “氣田集輸系統(tǒng)效率評價計算方法 ”刊登在油氣田地面工程 集輸系統(tǒng)效率評價方法研究 氣田集輸系統(tǒng)效率評價是評價已建氣田集輸系統(tǒng)管網(wǎng)、站場運行效率狀況的指標，它隨生產(chǎn)運行參數(shù)的變化而變化。氣田開采一般經(jīng)過兩個階段，高壓采氣階段和降壓采氣階段。 氣田集輸系統(tǒng)效率可以用能量指標進行評價，用單位能量表示。單位能量是指單位質(zhì)量天然氣從氣井開采出來經(jīng)過節(jié)流處理后所攜帶的能量。在高壓采氣階段由于消耗的水、電量較小，可以忽略不計；放空能耗屬于防止系統(tǒng)超壓與防止水合物凍堵的安全生產(chǎn)保障措施用能，不計入評價范疇。 （ 1）能量平衡原理 天然氣集輸系統(tǒng)的能量平衡關(guān)系遵守熱力學第一定律，即能量守恒原理： F=Fjk+∑ Fjr+∑ Fju (1) 式中： F— 天然氣外輸能量 。Fjk— 氣井井口提供能量； ∑ Fjr加熱爐提供能量； ∑ Fju節(jié)流損失能量，負值。 （ 2）集輸系統(tǒng)效率 η 的計算 集輸系統(tǒng)效率由集氣站效率和管網(wǎng)效率組 成： η=η z η g (2) 式中： η 集氣站效率； η g管網(wǎng)效率。 （ 3）集氣站效率計算 集氣站效率是指集氣站提供給輸氣管道的能量與集氣站生產(chǎn)節(jié)流需要而添加的能量之和與集氣站提供給輸氣管道能量的比值，即可供能量與有效能量的比值，是表述集氣站能量指標的參數(shù)。 集氣站提供給輸氣管道的能量在高壓采氣階段來源于氣井；在降壓采氣階段來源于增壓系統(tǒng)。 集氣站生產(chǎn)節(jié)流需要而添加的能量是指介質(zhì)加熱消耗的燃料氣或介質(zhì)增壓消耗的電能。 參考 《 輸氣管道系統(tǒng)能耗測試與計算方法 》 SY/T66372023單位能量用下式表示： A、單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量 ： HI=Z R1 TJQ KZ247。 (KZ1)【 (PJQ247。 PJH)(KZ1)247。 KZ1】 (3) 式中： HI單位質(zhì)量天然氣從集氣站獲得的能量 ,KJ/KG。 Z節(jié)流前壓力下的天然氣壓縮（節(jié)流）因子； R1天然氣氣體常數(shù)， KJ/()； R1=R247。 ? (4) R通用氣體常數(shù)， KJ/(),R=； ?天然氣的摩爾熵， KJ/() KZ天然氣絕熱指數(shù)； KZ=CP247。 CV (5) CP、 CV 定壓比熱、定容比熱， KJ/(KG.℃ ) CP=（ 1+） /ΡT1/2 (6) TJQ多級節(jié)流后氣體剩余溫度， K； PJQ節(jié)流前壓力， MPA； PJH節(jié)流后壓力 ,MPA； ΡT天然氣相對密度。 從式（ 3）可以看出，單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量與節(jié)流壓差成正比，由于節(jié)流是焦耳 湯普遜效應(yīng)的發(fā)生、能量演變的復雜過程，因此單位質(zhì)量能量與多級節(jié)流后的剩余溫度、天然氣摩爾熵、比熱、密度、氣體常數(shù)等多項參數(shù)有關(guān)。 B、集氣站提供給輸氣管道的能量： 集氣站提供給輸氣管道的能量由兩部分組成，一是單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量，二是末端節(jié)流后為防止水合物生成而加熱補充的熱能。 Q1=Ｇ ρ q ρ t Hi+ G ρ t CV(t2t1） （ 4） 式中： Q1集氣站提供給輸氣管道的能量， kj/h； Ｇ 天然氣的出站流量， m3/h； ρ q 標準狀態(tài)下空氣的密度， kg/m3； ρ t天然氣相對密度； t1末端節(jié)流后氣體溫度， ℃ ； t2氣體外輸溫度， ℃ 。 式（ 7）表明：單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量越大集氣站提供給輸氣管道的能量 Q1越大。 C、集氣站用于節(jié)流生產(chǎn)的能量： 在高壓節(jié)流采氣階段：燃料氣提供的能量 Q2=B W=G ρ t CV(t4t3） kj/h （ 8） 式中 ： B加熱爐消耗的燃氣量， m3/h； W天然氣低位熱值， kj/m3。 t3氣體節(jié)流后進爐溫度， ℃ ； t4氣體出爐溫度， ℃ 。 在降壓采氣階段，為確保管輸系統(tǒng)具有足夠的能量需要增設(shè)增壓系統(tǒng)。當集氣站需要增壓輸送時： Q2=B W+Wd r kj/h (9) Wd增壓機耗電量，（ ） /h； r電能折算系數(shù)， r=3600kj/()。 式（ 8）表明加熱爐消耗的燃氣量越多，集氣站能耗越高。 D、集氣站效率 ： 集氣站輸出能量與總能量之比稱為集氣站效率： Η Z= Q1247。 (Q1＋ Q2) 100% 從式中可以看出，集氣站輸出能量越大、站效越高；集氣站耗氣量越多、站效越低。 E、管網(wǎng)效率 : 介質(zhì)在管道中流動攜帶的能量由兩部分組成：一部分是熱能，一部分是壓力能。介質(zhì)在流動過程中由于管道沿線散熱作用會損失熱能，克服摩察阻力損失壓力能。天然氣攜帶的液相介質(zhì)在進入管道以后，在一定工況下積液量會達到一個定值，影響管道流通能力，此時進口氣量大于出口氣量。管網(wǎng)效率為管道進出口介質(zhì)攜帶能量之比： ηg=(Ｇ 2C2t4+p247。 ρt)247。 [Ｇ 1(C1t3+p1247。 ρt) 100%……… （ 11） 式中：Ｇ ， kg/h； ， kj/(kg.℃ )； ， ℃ ， MPa。 從式（ 11）中可以看出，管道沿線熱損失越小，管網(wǎng)效率越高；管道沿線壓損越小，管網(wǎng)效率越高。液量聚集是一個隨時間變化的過程，隋著時間推移積液量逐步增加，氣體流通面積逐步減少，聚集液量逐步影響管道效率。因此制定合理的通球清液周期，提高管道流通截面積減少摩阻，可以提高管網(wǎng)效率。 地上節(jié)流與井底節(jié)流比較： 根據(jù) 單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量關(guān)系式， HI=Z R1 TJQ KZ247。 (KZ1)【 (PJQ247。 PJH)(KZ1)247。 KZ1】 按照地上節(jié)流與井底節(jié)流后壓力一致的原則，上式可以簡化為 H1=B TJQ 地上節(jié)流工藝為防止節(jié)流過程中水合物的生成需要使用水套爐對氣體進行加熱；井底節(jié)流工藝氣體由于在井筒與地溫進行熱交換，基本恢復到地上節(jié)流時的井口溫度，一般不需要水套爐對氣體進行加熱，單位質(zhì)量天然氣從氣井獲得的能量大于地上節(jié)流工藝，由于節(jié)流過程無燃料消耗，集氣站效率明顯提高，因此從集輸效率而言可以說井底節(jié)流工藝優(yōu)于地上節(jié)流工藝。 第七章 氣田集氣站場工程 ? 節(jié)流及采氣管線工藝計算 ? 井場裝置的作用是調(diào)控氣井產(chǎn)量和調(diào)控采氣管線的起點壓力，另外一個作用是井口放空。由于氣井采氣壓力（生產(chǎn)時的油管壓力）遠高于輸氣壓力（采氣管線的起點壓力），故需設(shè)井場裝置進行大壓差降低壓力，在降壓過程中同時會產(chǎn)生溫降，為了防止生成水合物，井場裝置有時需要具有防凍的功能。因此井場裝置的工藝計算包括天然氣節(jié)流降壓計算和防止水合物生成計算。 第七章 氣田集氣站場工程 ? 1）、井口設(shè)置第一級節(jié)流閥（由采氣專業(yè)完成）的功能是調(diào)控氣井產(chǎn)量，故應(yīng)在臨界狀態(tài)下操作。第二級及以后的節(jié)流閥（由地面集輸專業(yè)完成），其目的是調(diào)控采氣管線的起點壓力，故應(yīng)在非臨界狀態(tài)下操作。根據(jù)計算結(jié)果給出加熱負荷。 ? 2）、采氣管線工藝計算 ? 采氣管線的設(shè)計壓力按照井口壓力設(shè)定，設(shè)計溫度低于 100176。 C。根據(jù)各井產(chǎn)氣量、管線長度計算采氣管線規(guī)格。 第七章 氣田集氣站場工程 ? 加熱爐負荷計算 ? 通過計算給出井場或集氣站加熱爐負荷和設(shè)置臺數(shù)，結(jié)構(gòu)形式、耗氣量等。 ? 分離器計算