低滲透氣藏一體化集成氣體流量計(jì)應(yīng)用效果評價(jià)
發(fā)布時間:2019-09-11 發(fā)布作者:
摘要:蘇里格氣田西區(qū)屬于典型的低滲透氣藏,隨著氣田的持續(xù)開發(fā),集氣站建站周期長、占地面積大、工藝流程復(fù)雜、維護(hù)內(nèi)容繁雜等問題突出,為適應(yīng)氣田低成本、高質(zhì)量發(fā)展要求,新型的集氣站一體化集成氣體流量計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。針對蘇里格氣田西區(qū)集輸特點(diǎn),結(jié)合蘇47-3集氣站改擴(kuò)建工藝要求,詳細(xì)介紹了一體化集成氣體流量計(jì)的使用功能及特點(diǎn),通過蘇47-3集氣站現(xiàn)場運(yùn)行情況,評價(jià)工藝流程的優(yōu)化及應(yīng)用效果,分析存在的問題及下步運(yùn)行建議,F(xiàn)場生產(chǎn)運(yùn)行證明,一體化集成氣體流量計(jì)滿足生產(chǎn)需要,適應(yīng)氣田滾動開發(fā)、高質(zhì)量建設(shè)的要求。
隨著氣田開發(fā)的不斷深入,開發(fā)區(qū)域由富集區(qū)逐步轉(zhuǎn)移至低品位區(qū),地面工程建設(shè)主要面臨建設(shè)周期長、安全環(huán)保形勢嚴(yán)峻、占地面積大、建設(shè)成本高等困難。為確保地面工程建設(shè)更好地配套產(chǎn)能建設(shè),集氣站一體化集成氣體流量計(jì)應(yīng)運(yùn)而生,但是實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在部分問題,本文針對蘇里格氣田47-3集氣站一體化集成氣體流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀,開展運(yùn)行效果評價(jià),為今后的一體化集成氣體流量計(jì)推廣應(yīng)用提供主要技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
1集氣站集輸工藝現(xiàn)狀
蘇里格氣田按照標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),集氣站天然氣集輸主要分為以下幾個單元:進(jìn)站區(qū)、分離器區(qū)、壓縮機(jī)區(qū)、外輸區(qū)、自用氣區(qū)、氣田采出水罐區(qū),如圖1所示。
集氣站天然氣集輸工藝流程為:井口來氣通過 進(jìn)站閥組進(jìn)入進(jìn)站總機(jī)關(guān),再進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液 兩相分離,經(jīng)天然氣壓縮機(jī)組增壓后通過流量計(jì)計(jì)量后外輸至下游,如圖 2 所示。
從圖2可以看出,集氣站工藝流程分布在多個區(qū)域。為優(yōu)化集氣模式及工藝流程,引入天然氣一體化集成氣體流量計(jì)。
2天然氣一體化集成氣體流量計(jì)
天然氣一體化集成氣體流量計(jì)并非簡單的設(shè)備拼裝或者設(shè)備橇裝,而是將各類不同工藝及功能的設(shè)備有機(jī)整合為安全性能高、自動化程度高、數(shù)字化程度高、機(jī)械化程度高、多功能集合的生產(chǎn)設(shè)備。
蘇里格氣田47-3集氣站一體化集成氣體流量計(jì)將標(biāo)準(zhǔn)集氣站內(nèi)的核心設(shè)備橇裝化,集中在占地48m2的底座上,根據(jù)集氣站不同生產(chǎn)單元的工藝特點(diǎn)及流程,將進(jìn)站總機(jī)關(guān)區(qū)、分離器區(qū)、外輸區(qū)、自用氣區(qū)四個生產(chǎn)單元的進(jìn)站集氣匯總、緊急截?cái)、氣液兩相分離、自動排液、放空分液、閃蒸分液、計(jì)量外輸、自用氣供給、流程切換、智能控制、單獨(dú)運(yùn)行、遠(yuǎn)程監(jiān)控12項(xiàng)功能集于一體。主要設(shè)備有電動三通球閥、組合式分離閃蒸罐、流量計(jì)、疏水閥、電儀系統(tǒng)、放空系統(tǒng)、自用氣分離器等[1-4]。
2.1電動三通球閥
標(biāo)準(zhǔn)化集氣站進(jìn)站總機(jī)關(guān)的集氣、放空、截?cái)嗳咨a(chǎn)流程通過不同閥門控制,控制節(jié)點(diǎn)多,管道布置復(fù)雜、占地面積大。采用電動三通球閥有效控制閥門數(shù)量,同時利用電動氣體流量計(jì),有效實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程緊急截?cái)嗪头趴盏墓δ,并且降低了進(jìn)站控制閥門數(shù)量。三通閥三種流程狀態(tài)如圖3所示。
一體化集成氣體流量計(jì)使用電動三通球閥共12個,其中10個安裝在一體化集成氣體流量計(jì)集氣干管處,組成進(jìn)站總機(jī)關(guān)的控制閥門組,規(guī)格為PN40、DN80,具備緊急切斷和流程切換的功能;另外2個為天然氣外輸電動三通球閥,規(guī)格均為PN40、DN200,具備流程切換的功能。
2.2組合式分離閃蒸罐
一體化集成氣體流量計(jì)將集氣站的分離器及閃蒸罐的功能有機(jī)集合起來,實(shí)現(xiàn)氣液分離、放空氣體閃蒸分離、采出水閃蒸分離三大功能,形成一套完整的組合式分離閃蒸罐,如圖4所示。通過隔板將一個腔體分解為分離和閃蒸兩個腔體,分離腔體綜合重力分離、旋流分離、過濾分離三種分離功能,分離精度完全滿足氣田集氣管道的輸送要求。閃蒸分液腔體綜合了放空分液、采出水閃蒸和放空水封的功能,整體上減少了設(shè)備數(shù)量和占地面積,縮短了氣體流量計(jì)長度2.7m。
分離腔的處理能力為50萬m3/d,工作壓力為1.0~3.6MPa,設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa,處理精度達(dá)到60μm,分離腔長度為4.2m。
閃蒸腔采用雙筒結(jié)構(gòu),上下筒通過聯(lián)通管相連,上筒體接收放空天然氣和采出水,放空天然氣在上筒體進(jìn)行氣液分離,分離出的液體和進(jìn)閃蒸腔的采出水在下筒體進(jìn)行閃蒸,閃蒸出的天然氣和放空天然氣經(jīng)出口水封筒后接至火炬,閃蒸后的液體排至氣體流量計(jì)外的采出水儲罐[5]。
閃蒸腔的處理能力為30萬m3/d,工作壓力為0.2~0.3MPa,設(shè)計(jì)壓力為4.0MPa,處理精度達(dá)到300μm,分離腔長度為3.7m。
2.3新型電儀接線箱
根據(jù)氣體流量計(jì)內(nèi)的用電點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、控制點(diǎn)的數(shù)量和分布特點(diǎn),定制了多功能配電箱和儀表接線箱,氣體流量計(jì)有接入電纜6路、配出電纜38路。
3天然氣一體化集成氣體流量計(jì)運(yùn)行效果評價(jià)
3.1蘇47-3集氣站建設(shè)情況
蘇47-3集氣站位于蘇里格氣田西區(qū),區(qū)塊氣井產(chǎn)液嚴(yán)重(平均液氣比大于0.85m3/萬m3),該站建于2011年,前期設(shè)計(jì)為清管站,主要設(shè)備有一具閃蒸分液罐(DN1000)、一套收球筒(DN400)、一具采出水罐(30m3)、一具放空火炬和一個阻火器平臺。該站采用上古儲層中低壓集氣工藝,2018—2019年計(jì)劃投產(chǎn)新氣井18口,配產(chǎn)14.4萬m3/d,鑒于該區(qū)域儲層含水,除原有閃蒸分液罐繼續(xù)配合使用外,新增一體化集成集氣氣體流量計(jì)一套、DPC2083型壓縮機(jī)組一套,集成集氣氣體流量計(jì)參數(shù)見表1。
主要工藝流程改造:將新增一體化集氣氣體流量計(jì)的閃蒸腔作為放空分液罐使用,放空總管接入閃蒸腔,將原有的閃蒸罐作為采出水閃蒸罐使用,天然氣一體化集氣氣體流量計(jì)分離腔排污管道接入排污總管,進(jìn)入采出水閃蒸罐;閃蒸腔排污與旁通排污管道、分離器腔應(yīng)急排污管道接入原閃蒸分液罐至采出水罐管道,直接排入采出水罐。
3.2蘇47-3集氣站擴(kuò)建后運(yùn)行效果評價(jià)
該站于2018年12月投產(chǎn),目前投產(chǎn)氣井9口,平均日產(chǎn)氣量2.0萬m3,平均日產(chǎn)液3.1m3,一體化氣體流量計(jì)運(yùn)行平穩(wěn),日常維護(hù)工作量大幅降低,安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)減少,天然氣集輸流程簡易化,集氣站排污放空風(fēng)險(xiǎn)大幅減低,氣液分離效果明顯,有效地優(yōu)化了地面工藝流程及氣田開發(fā)模式。
3.2.1優(yōu)化工藝流程
標(biāo)準(zhǔn)化集氣站采氣集輸工藝生產(chǎn)單元復(fù)雜,原工藝流程切換繁瑣,采用天然氣一體化集成氣體流量計(jì)后二者對比如圖5所示。
3.2.2提高設(shè)備自動化程度
天然氣一體化集成氣體流量計(jì)使用電動三通球閥12個,在疏水閥旁通加裝普通電動球閥2個,組成遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程截?cái)嗟淖詣踊刂萍象w。其中普通電動球閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制接入數(shù)字化平臺實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,在平臺添加智能控制程序,實(shí)現(xiàn)“高液位自動開啟,低液位自動關(guān)閉”的功能。該功能有效解決了原有分離器疏水閥的自動排液模式存在的問題,提高排液效率。
3.2.3減低數(shù)字化配屬附件
數(shù)字化布線采用集約化布置,配置多功能儀表箱及配電箱,電纜鋪設(shè)減少了32路,減少比率達(dá)85%。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化線路大幅減少,線路鋪設(shè)風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。3.2.4減少設(shè)備占地面積標(biāo)準(zhǔn)化集氣站設(shè)計(jì)的進(jìn)站總機(jī)關(guān)區(qū)、分離器區(qū)、外輸區(qū)、自用氣區(qū)四個生產(chǎn)單元的占地面積528m2,天然氣一體化集成氣體流量計(jì)占地面積僅48m2,占地面積降低90.9%,現(xiàn)場安裝圖如圖6所示。
3.2.5縮短施工周期
天然氣一體化集成
氣體流量計(jì)在現(xiàn)場安裝過程中與管網(wǎng)連接點(diǎn)共17處,而標(biāo)準(zhǔn)化集氣站與管網(wǎng)連接點(diǎn)達(dá)100余處,相比較而言,現(xiàn)場施工工作量降低80%以上;標(biāo)準(zhǔn)化集氣站進(jìn)站總機(jī)關(guān)區(qū)、分離器區(qū)、外輸區(qū)、自用氣區(qū)四個生產(chǎn)單元的建設(shè)周期由42d降低至30d,降低35%。前期氣體流量計(jì)設(shè)計(jì)時間降低25%。
3.2.6降低設(shè)備投資
天然氣一體化集成氣體流量計(jì)因?qū)?biāo)準(zhǔn)化集氣站的四個生產(chǎn)單元集約成一個,大幅降低了閥門使用數(shù)量、管路鋪設(shè)長度、儀表線路使用數(shù)量和現(xiàn)場維護(hù)費(fèi)用。投資降低約20%。
3.3天然氣一體化集成氣體流量計(jì)運(yùn)行存在問題及改進(jìn)措施
該氣體流量計(jì)目前總體運(yùn)行平穩(wěn),但是運(yùn)行過程中存在部分問題。
3.3.1設(shè)備空間分布密集
因高度集成化的設(shè)備空間布局,造成設(shè)備間距過小,如疏水閥腔體與積液包的間距僅30cm,加之設(shè)備加裝保溫后,空間進(jìn)一步減小,影響正常操作,由此導(dǎo)致設(shè)備日常操作、日常維修和檢修時操作空間不足,維護(hù)難度增加。
改進(jìn)措施:充分考慮設(shè)備運(yùn)行集成度的人性化設(shè)計(jì),閥體之間預(yù)留距離應(yīng)大于1m,集氣干管間距大于1m。
3.3.2設(shè)備積液包利用率低下
集氣橇所采用的分離器為臥式雙筒分離器,屬于重力分離。該工藝流程對橇體自帶積液包體積有一定要求,充足的體積能保證游離水流出分離器前在積液區(qū)有足夠的停留時間,以便氣泡有足夠的時間上升至液面并進(jìn)入氣相。
該站氣井產(chǎn)液大(目前平均液氣比大于3m3/萬m3),疏水閥排液不及時,需普通電動球閥輔助排液,設(shè)備排液后液位較低值保持在50~60cm,這部分存液無法通過疏水閥排出,而積液包頂部對應(yīng)的液位值為67cm,這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致了積液包的有效利用容積大幅減小,影響了分離效果。排液設(shè)備示意見圖7。
積液包容積:
V=πR2×L=2826(cm3)
實(shí)際利用空間:
V1={2arccos[(R-r)/R]/360×πR2-(R-r)×R2-(R-r)2}×L=658.7(cm3)
集氣橇積液包容積利用率:
I=V1/V=658.7/2826=23%
式中:V為積液包體積,cm3;V1為積液包實(shí)際利用體積,cm3;R為積液包半徑,cm;r為積液包實(shí)際利用半徑,cm;L為積液包高,cm;I為積液包容積利用率。
通過計(jì)算,設(shè)備積液包有效利用空間僅為23%,對高產(chǎn)液氣井來氣處理緩沖能力不足,容易因疏水閥排液不及時造成液位快速上升。雖然普通電動球閥智能控制功能能夠在一定程度上輔助排液,但未能從根本上優(yōu)化設(shè)備自動排液問題。
改進(jìn)措施:對于該設(shè)備的排液優(yōu)化不足問題,可通過降低疏水閥進(jìn)液口高度,增大集氣橇積液包有效利用空間,提高分離效果。
3.3.3電動排污線路設(shè)計(jì)存在缺陷
分離腔應(yīng)急排污(電動閥排污)排入采出水罐,且應(yīng)急排污未經(jīng)過疏水閥,遠(yuǎn)程開電動閥排污時易造成采出水罐進(jìn)氣情況,存在采出水罐帶壓、噴液風(fēng)險(xiǎn)。
改進(jìn)措施:將疏水閥另一路排污流程改成去閃蒸罐排液流程,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程排污后進(jìn)入采出水閃蒸分液罐。改造前后的對比如圖8所示。
3.3.4壓縮機(jī)組自用氣進(jìn)氣管道設(shè)計(jì)存在缺陷
天然氣壓縮機(jī)組自用氣使用分離器出口管道來氣,通過電動三通球閥控制。當(dāng)壓縮機(jī)組正常運(yùn)行時,該管道設(shè)計(jì)滿足運(yùn)行要求,當(dāng)壓縮機(jī)組空載或者檢維修試機(jī)時,無法滿足自用氣使用要求,因電動三通球閥要求全開全關(guān),而無法半開半關(guān),導(dǎo)致壓縮機(jī)組無充足自用氣。
改進(jìn)措施:將天然氣壓縮機(jī)組自用氣管道上的電動三通球閥改成普通球閥,確保天然氣壓縮機(jī)組有充足的自用氣源。改造前后如圖9所示。
4結(jié)束語
(1)天然氣一體化集成氣體流量計(jì)完全能替代標(biāo)準(zhǔn)化集氣站四個生產(chǎn)單元的12項(xiàng)功能,并且優(yōu)勢突出,工藝安裝簡便,自動化程度高,運(yùn)行安全可靠,維護(hù)工序減少。
(2)通過運(yùn)行效果評價(jià),該氣體流量計(jì)將原有工藝流程減少80%以上,設(shè)備占地面積降低90.9%,建設(shè)周期降低35%。
(3)電動三通球閥的使用有效減少現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn),減化管道布局,提高了安全風(fēng)險(xiǎn)控制。
(4)該氣體流量計(jì)的投用有效降低了維護(hù)費(fèi)用、維護(hù)強(qiáng)度和用工數(shù)量。
(5)不同地質(zhì)條件區(qū)域應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況針對性開展設(shè)計(jì),提高設(shè)備現(xiàn)場實(shí)用性。
(6)蘇47-3集氣站應(yīng)用的天然氣一體化集成氣體流量計(jì)運(yùn)行效果良好,能適應(yīng)低滲透氣藏集氣站集輸模式,建議推廣應(yīng)用。