高压天然气井气田集输方案设计.doc
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1、摘 要随着高压集输技术的完善和设备技术的发展,针对那些未开采的高压气田,必须开发新的集输设计技术及方案。高温高压气田集输技术取得了很多的进步,例如从优选决策的高效率、设计可靠性以及风险经济分析逐步扩展到考虑技术、安全和环保等方面的影响。本方案根据气田开发初期基础条件、生产数据和组分信息,按照相关规范和标准进行设计。根据目标区块天然气物性特点,提出可选井口集气工艺方案为多井环状集气、多井阀组间集气和多井串联集气三种,最终优选多井串联集气运输流程。在此基础上,对布站位置进行优化。对输送管径进行优化调整,确定输送温度、流量以及进出站压力级制。为满足气田滚动开发需要,确定2022年之前与之后的集气站、
2、天然气处理厂,利用CAD对天然气处理厂、集气站的站内工艺流程图、平面布置图等进行绘制。对站内及矿场最长使用年限的设备进行购买,其余设备采用租赁形式,以实现投资最低。在此基础上模拟站内部分工艺流程,验证所提出的工艺可行性较高。对目标区块天然气管道运行状态进行分析,提出针对管道腐蚀、水合物形成等事故的处理方案,对气田辅助设施如自动控制与仪表、给排水及消防、供配电工程进行了系统设计,提出气田节能方案,使最大程度降低气田运行费用。关键词:气田集输;管线工艺;滚动开发;布站设计ABSTRACTWith the improvement of high-pressure gathering and tran
3、sportation technology and the development of equipment technology, new gathering and transportation design technologies and schemes must be developed for those high-pressure gas fields that have not been exploited. The gathering and transportation technology of high temperature and high pressure gas
4、 fields has made a lot of progress, for example, from the high efficiency of optimal decision-making, design reliability and risk economic analysis to the consideration of the impact of technology, safety and environmental protection.According to the basic conditions, production data and component i
5、nformation in the initial stage of gas field development, the design is carried out in accordance with relevant specifications and standards. According to the physical characteristics of natural gas in the target block, the optional wellhead gas gathering technology scheme is put forward, which incl
6、udes multi-well annular gas gathering, multi-well valve group gas gathering and multi-well series gas gathering. Finally, the multi-well series gas gathering transportation process is optimized. On this basis, the location of stations is optimized. Optimizing and adjusting the diameter of the convey
7、ing pipe, determining the conveying temperature, flow rate and the pressure level system of the inlet and outlet stations. In order to meet the needs of rolling development of gas fields, gas gathering stations and gas processing plants before and after 2022 are determined, and the process flow char
8、ts and layout charts of gas processing plants and gas gathering stations are drawn by CAD. Purchase the equipment with the longest service life in the station and the mine, and lease the remaining equipment to achieve the lowest investment. On this basis, the process flow inside the simulation stati
9、on is simulated, and the feasibility of the proposed process is verified. The operation status of natural gas pipelines in target blocks is analyzed, and emergency treatment schemes for pipeline corrosion and hydrate formation accidents are put forward. The auxiliary facilities such as automatic con
10、trol and instrumentation, water supply and drainage, fire fighting and power supply engineering are systematically designed, and energy saving schemes for gas fields are put forward to minimize the operation cost of gas fields.Key words: gas field gathering and transportation; pipeline technology; r
11、olling development; station layout designII目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1天然气集输设计的目的和意义11.2 国内外高压气井集输的现状1第二章 设计基础22.1自然条件22.1.1地理位置22.1.2地形地貌22.1.3气候气象22.1.4地震效应32.2社会条件32.2.1城镇规划及社会交通环境条件32.2.2公用设施社会依托条件32.3 天然气组分参数32.4 气藏温压特征42.4.1 温度特征42.4.2 压力特征42.5 采出水型及采水量42.6 集输气压力级制确定5第三章 气田集输方案设计63.1编制原则及遵循的标准规
12、范63.1.1编制原则63.1.2遵循的标准规范63.2 开发规划63.2.1 建产期63.2.2 稳产期73.2.3 建产期配产73.3 井场集输方案的确定73.3.1 井场基础规划73.3.2 集输方案一83.3.3 集输方案二93.3.4 集输方案三103.3.5 方案对比与优选113.4 滚动开发方案设计与优选133.4.1 方案设计基础133.4.2 2020年集输方案设计与优选133.4.3 2021年集输方案设计与优选143.4.4 边缘井集输方案设计14第四章 输气管道工艺设计164.1 本设计所采用的规范164.2 管道各项参数的优选164.2.1 设计输量204.2.2 设
13、计压力214.2.3 管径优选214.2.4 输气温度224.3 水合物生成状况分析及治理234.3.1 水合物生成状况分析234.3.2 水合物治理244.4 集输管材设计254.4.1 管材优选254.4.2 强度设计254.4.3 管道防腐254.5 管网布局254.5.1 集气管网的布局原则254.5.2 敷设方案264.5.3 施工作业带26第五章 站场布站工艺设计275.1站场布站设计原则275.1.1 站场设计原则275.1.2 站场布站原则275.2 井场工艺设计285.2.1 工艺流程图285.2.2 设计方案概述285.2.3 主要设备295.3 集气站工艺设计295.3.
14、1 工艺流程图295.3.2 主要设备选型及计算305.4 阀组间工艺设计355.4.1 工艺流程图355.4.2 阀组355.5天然气处理厂工艺设计375.5.1 概述375.5.2 天然气处理厂工艺流程图375.5.3 天然气分离与除尘385.5.4 天然气脱水385.5.5 天然气脱二氧化碳38第六章 辅助工程406.1 自动控制及仪表406.2 给排水设计406.3 消防416.4 供配电工程416.5 节能与环保416.5.1 节能措施416.5.2 大气污染防治措施426.5.3 水污染防治措施426.5.4 噪声污染防治措施42结 论43参考文献44致 谢45附录A 井位坐标46
15、2020 年井位坐标分布表(37 口井)462021 年井位坐标分布表(61口井)482022 年井位坐标分布表(54口井)51V沈阳工业大学本科生毕业设计第一章 绪论1.1天然气集输设计的目的和意义伴随着经济发展的迅猛态势,以及日益上涨的能源需求,最近几年我国的石油资源呈衰竭态势,国内很多油田已处在稳定产油期,继续开采陆上原油已不合时宜,并且,考虑到越来越严重的环境污染,人们对清洁燃料愈发渴望,燃料领域会逐渐淘汰掉石油、煤炭等不可再生能源。天然气作为高热值且对环境友好的燃料,人们对其需求日益增大。1.2 国内外高压气井集输的现状天然气集输技术的发展,由单个气田的集输单元发展到多气田集输系统组
16、合再到形成大型的集输系统,经历了较长时间。针对油气田开发生产中出现的高效脱水以及正在建设的长庆气田和塔里木气田地面工程怎样恰当利用地层压力能来使用集、输气压力并与净化处理装置完善配套,怎样根据不同气体的性质和压力来优选脱水、脱硫、脱碳等技术关键和难点,我国科研人员进行了大量科研攻关,并取得了丰硕的成果。在地面集输工艺方面,克拉2气田采用集中注醇、多井高压集气、气液混输、文丘里流量计连续计量的集气工艺。在气田开发中前期,充分使用气田压力能,使得气体不需增压集输,天然气处理采用低温分离、节流制冷同时脱水脱径,并采用大型燃压机组进行增压输送。随着世界范围内对环境保护要求日益严格,而近年来低质天然气的
17、生产又越来越多,现有的天然气集输处理技术和回收副产品(轻烃、硫、氦等)的费用也逐渐增加另外一部分市场偏远小气田的资源开发成本也较高。第二章 设计基础2.1自然条件2.1.1地理位置新疆玛河气田D 区块所处地区交通便捷;地方电网较为发达;气田内部通信状况良好。图2-1为D区块的地理位置。图2-1 D区块的地理位置2.1.2地形地貌主要地形由平原、固定沙丘组成,地貌多为农耕植被、草地及沙柳。2.1.3气候气象D区块详细气象数据参见表 2-1。表2-1 D 区块所在区域的气象要素统计表气象要素单位D区块所在区域平均气压hPa869.7气温年平均6.936.5极端最高极端最低-29.0平均相对湿度%5
18、3341.6年平均降水量mm年平均蒸发量mm2504.5风速平均 m/s3.1最大 m/s19.0最多风向N地面温度平均9.2极端最高67.3极端最低-32.8暴雨月份7-8月日照时数时2903.022.0大风日数天雷暴日数天28霜日数天53.3最大积雪深度cm14冻土深度标准冻深cm103.9最大冻深cm1462.1.4地震效应玛河气田所在区域地震活动弱,根据历史记载几乎没有较大地震发生,气田及管道经过地区地震动峰值加速度为0.05g或小于0.05g。2.2社会条件2.2.1城镇规划及社会交通环境条件D区块位于玛河气田东南部,气田区域公路交通情况较好,距离河流远,无水路运输。2.2.2公用设
19、施社会依托条件D区块地方电网较为发达,气田内部已建成12芯通信光缆,可满足周边集气站通信需求。2.3 天然气组分参数玛河气田天然气组分参数见表2-2。 表2-2 天然气组分参数序号组分夏季,mol%冬季,mol%序号组分夏季,mol%冬季,mol%1C191.3991.59n-C70.1010.0972C25.2875.29210n-C80.0080.0053C31.0361.03611n-C90.0050.0024i-C40.1780.17812n-C100.0050.0015n-C40.1950.19513CO20.6660.6676i-C50.0890.08814N20.7560.757
20、7n-C50.0390.03915H2O0.1500.0608n-C60.0950.08316合计100100从表中可知,玛河气田天然气中C1占主要组分,其次为C2。除含碳化合物外,还含有N2和H2O,其中N2在夏季与冬季基本占取相同比例,而H2O在夏季占取比例比冬季明显。不含硫化物,故不需要对硫化物进行处理。由于冬天温度低,导致天然气密度大,热值就会相对于夏天比,有所升高。2.4 气藏温压特征2.4.1 温度特征 (2-1)式中,为气层中部温度,;为气层中部深度,。 米东区气田属于同一温度系统,其平均温度梯度为。2.4.2 压力特征 (2-2)式中,为气层实测压力,;为气层中部海拔,。2.5
21、 采出水型及采水量气田采出水型为CaCl2型,井产水量0.5m3/104Nm3。采出水相关指标见表2-3。表2-3 D区块地层水分析表取值地层水离子含量总矿化度水型pH值Na+Ca2+Mg+Cl-SO42-HCO3-范围值(g/l)0.4346.5980.0629.970.010.3670.32627.980.193.3840.3060.5911.6145.55CaCl26.07.0平均值(g/l)4.965.8560.22617.6171.0790.42930.1686.02.6 集输气压力级制确定集输气进厂压力天然气处理厂原料气进厂压力为2.5MPa。表2-4 各站压力设置井口压力(MPa
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