高同福 周三平

(1.西安石油大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 陜西 西安 710065;2.陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)油氣勘探公司，陜西 延安 716000)

延長(zhǎng)氣田采氣一廠是陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)的第一個(gè)采氣廠，下設(shè)兩個(gè)井區(qū)，共13個(gè)集氣站，產(chǎn)能5.0×108m3/a，13個(gè)集氣站工藝流程相同，最終天然氣輸送至LNG工廠。

1 集氣工藝

目前，國(guó)內(nèi)常用的氣田集氣工藝主要有三種模式，即：高壓集氣工藝、中低壓集氣工藝和中低壓串聯(lián)集輸工藝。

1.1 高壓集氣工藝

高壓集氣工藝是低產(chǎn)氣田應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的工藝。主要特點(diǎn)是井口不加熱、不節(jié)流，氣井天然氣高壓通過采氣管線輸往集氣站集中加熱、節(jié)流、計(jì)量、處理。該工藝的特點(diǎn)是井場(chǎng)流程簡(jiǎn)單，不設(shè)任何操作點(diǎn)，只設(shè)置緊急切斷閥，當(dāng)采氣管線出現(xiàn)超、欠壓情況時(shí)自動(dòng)切斷。對(duì)于生產(chǎn)井?dāng)?shù)量較多的低產(chǎn)氣田，在投資控制和生產(chǎn)管理方面具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。為防止集氣過程中水合物凍堵，該工藝需在集氣站內(nèi)建注醇泵房，集中向單井注入抑制劑。

1.2 中低壓集氣工藝

中低壓集氣工藝一般用在單井產(chǎn)量較高或生產(chǎn)井?dāng)?shù)量較少的氣田。該工藝在井場(chǎng)設(shè)加熱爐，加熱后天然氣經(jīng)節(jié)流后通過中低壓采氣管線輸往區(qū)域脫水增壓站或集中處理站進(jìn)行分離、脫水處理達(dá)到外輸氣質(zhì)條件后增壓外輸。該工藝在井口設(shè)單井加熱站，投資高、管理點(diǎn)分散。

1.3 中低壓串聯(lián)集氣工藝

中低壓串聯(lián)集輸工藝是近幾年新發(fā)展起來的新工藝，在礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)和小站建設(shè)方面具有一定的降本潛力。該工藝的突出特點(diǎn)是利用地層溫度場(chǎng)實(shí)施井下節(jié)流，省去了其它工藝地面需要設(shè)置的加熱爐，簡(jiǎn)化了集氣站流程。管網(wǎng)方面，井口中低壓天然氣就近串入集氣干管，節(jié)省了部分單井管線投資。

中低壓串聯(lián)集輸工藝實(shí)際應(yīng)用須具備兩個(gè)條件：一是必須具有一定規(guī)模，才能顯現(xiàn)其效益，規(guī)模過小由于配套工藝投資過高將影響總體效益。二是目前技術(shù)條件下井下節(jié)流工藝僅適用于直井，由于材料尚不過關(guān)，節(jié)流裝置在井下極易失效，因此裝備的篩選極為重要。

目前只在長(zhǎng)慶蘇里格氣田規(guī)模應(yīng)用。蘇里格氣田屬于限期開發(fā)，采用低產(chǎn)高配模式進(jìn)行開采，穩(wěn)產(chǎn)期和開發(fā)周期短，規(guī)模采用低壓集輸工藝在井到站的礦場(chǎng)集輸管網(wǎng)投資和氣候溫暖季節(jié)運(yùn)行費(fèi)用上見到一些效益，但從根本上沒有解決氣田越冬生產(chǎn)問題，含飽和水天然氣增壓輸往處理廠的外輸管網(wǎng)需伴注甲醇，因此，在抑制劑注入、含醇污水處理和天然氣集中處理上仍需較大投入。

1.4 延長(zhǎng)氣田集氣工藝

根據(jù)以上各種集氣工藝比較可以看出，高壓集氣工藝更適合延長(zhǎng)氣田，通過兩年的建設(shè)，延長(zhǎng)氣田采氣一廠于2012年順利投產(chǎn)。采用高壓集氣工藝的生產(chǎn)井根據(jù)天然氣組分和氣井壓力、溫度條件進(jìn)行工藝設(shè)置。井口不設(shè)置任何設(shè)備，僅設(shè)緊急切斷閥一套，遇有緊急情況，切斷閥門保護(hù)管道。同時(shí)設(shè)注醇口向井口注醇。

2 冰堵抑制劑方案

國(guó)內(nèi)氣田多采用甲醇作為冰堵抑制劑，實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證了其在集輸環(huán)境下的應(yīng)用效果。同屬鄂爾多斯氣藏的中石化大牛地氣田在開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)階段采用了乙二醇作為抑制劑，通過運(yùn)行實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，乙二醇應(yīng)用存在較多問題。首先是防凍效果不好，乙二醇用量很大，由于氣井出水存在不均勻性，注入乙二醇后仍會(huì)偶爾出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象，而乙二醇本身沒有解堵功能，出現(xiàn)凍堵仍需注甲醇解堵或關(guān)井自然解堵。因此，為防止凍堵只能提高乙二醇注入量，減少凍堵發(fā)生。其次是乙二醇水溶液回收處理困難，主要原因是由于氣井產(chǎn)出水礦化度很高，乙二醇再生塔和重沸器結(jié)垢現(xiàn)象十分嚴(yán)重，設(shè)備運(yùn)行幾個(gè)月后就要進(jìn)行填料更換和設(shè)備清洗，額外增加很大的工作量和運(yùn)行成本。而甲醇由于具有解堵功能，在實(shí)際應(yīng)用中大大減少了由于管道凍堵造成的天然氣放空損失，防凍效果明顯優(yōu)于乙二醇;其再生回收時(shí)，水質(zhì)對(duì)再生設(shè)備的影響也遠(yuǎn)沒有乙二醇明顯。因此，采用的抑制劑回收、再生工藝，最大限度的節(jié)約了運(yùn)行成本。鑒于工藝成熟，延長(zhǎng)氣田高壓集氣井仍然采用甲醇做為抑制劑。注醇方式采用集氣站一井一泵集中向井口注醇，注醇管道與采氣管道同溝敷設(shè)。

3 站場(chǎng)工藝流程

集氣站的主要功能為采集氣井天然氣、節(jié)流、分離、計(jì)量、通過集氣管線外輸，同時(shí)站內(nèi)設(shè)置脫水裝置、注醇和放空系統(tǒng)。

延長(zhǎng)氣田集氣站的流程為高壓集氣、低溫分離流程。即氣井天然氣高壓進(jìn)站后，先進(jìn)行加熱，再進(jìn)行節(jié)流，節(jié)流后溫度控制在-15℃;節(jié)流后的低溫天然氣進(jìn)入分離器進(jìn)行低溫分離，滿足天然氣外輸水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)要求，分離后的天然氣進(jìn)入除油分離器進(jìn)一步清除油滴和雜質(zhì)，再經(jīng)出站總計(jì)量后進(jìn)入集氣干線外輸?shù)絃NG站。分離出的液相進(jìn)入油水緩沖罐，由罐車定時(shí)拉運(yùn)，集中處理。

圖3.1 站場(chǎng)工藝流程圖

4 站外管道陰極保護(hù)

陰極保護(hù)有強(qiáng)制電流法和犧牲陽(yáng)極法。

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金(即犧牲陽(yáng)極)相連，使被保護(hù)體極化，以降低腐蝕速率的方法。犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法不需要外界電源、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、對(duì)附近非保護(hù)金屬構(gòu)筑物無干擾，但輸出電流小且不可調(diào)，保護(hù)范圍小，在高土壤電阻率環(huán)境中不宜使用，適用于小型較短管線和小型站區(qū)。強(qiáng)制電流陰極保護(hù)法是將被保護(hù)金屬體與外加電源負(fù)極相連，由外部電源提供保護(hù)電流，以降低腐蝕速率的方法。

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)法需外部電源，但輸出功率大、輸出電流連續(xù)可調(diào)，保護(hù)范圍大，使用壽命長(zhǎng)，可在高土壤電阻率環(huán)境中應(yīng)用，適用性強(qiáng)，適用于長(zhǎng)輸管線、集輸管網(wǎng)和大型站區(qū)。

延長(zhǎng)氣田管網(wǎng)較多，相對(duì)分散，集氣干線為長(zhǎng)輸管道，如采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)，保護(hù)范圍小、投資高、調(diào)試繁瑣、保護(hù)壽命較短;如采用強(qiáng)制電流法進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)范圍大，可將采氣管網(wǎng)和集氣干線聯(lián)合進(jìn)行區(qū)域保護(hù)，管理方便;同時(shí)可以滿足后建管線可以納入已建的陰極保護(hù)系統(tǒng)，更為經(jīng)濟(jì)。因此，本著經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、便于管理的原則，該氣田站外管道采用強(qiáng)制電流法進(jìn)行陰極保護(hù)。

5 結(jié)束語

延長(zhǎng)氣田處于開發(fā)之初，開發(fā)數(shù)據(jù)較少，借鑒了類似氣田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，目前系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。