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  • 塔里木高壓氣田集輸和處理經驗談
    責任編輯:icynet    瀏覽:3797次    時間: 2015-06-02 10:59:14      

    摘要:塔里木盆地具有豐富的天然氣資源,截至 2011年底,塔里木油田先后建成投產了克拉 2、迪那 2、英買 7、羊塔克、玉東 2、牙哈、桑南東、吉拉克、塔中 6、柯克亞等 10 個氣田,已建成集氣站 21 座,氣田集輸能力達到 277×108m3/a;天然氣處理廠 12座,處理能力達到 297..

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    塔里木盆地具有豐富的天然氣資源,截至 2011年底,塔里木油田先后建成投產了克拉 2、迪那 2、英買 7、羊塔克、玉東 2、牙哈、桑南東、吉拉克、塔中 6、柯克亞等 10 個氣田,已建成集氣站 21 座,氣田集輸能力達到 277×108m3/a;天然氣處理廠 12座,處理能力達到 297×108m3/a,基本形成了以輪南集氣總站為天然氣總外輸口的總體流向。多年來塔里木油田堅持應用和集成新工藝、新技術,相繼建成了牙哈、克拉 2、英買力、迪那等大型高壓氣田,攻克了一系列難題,形成了塔里木盆地大型復雜高壓氣田地面工程技術,為西部能源基地的建設提供了強有力的支撐。

    1、地面工程特點

    1.1 天然氣快速上產,地面建設節奏加快

    塔里木油田自 2000 年以來,實現了跨越式的發展,天然氣產量從 7.5×108m3/a,增長到 2011 年170.5×108m3/a。伴隨天然氣產量的快速發展,地面建設任務重、節奏快。大型高壓氣田建設時間平均需要約 14 個月,而國外類似氣田的建設周期普遍超過 2 年,加上前期論證時間,一般要超過 3 年。

    1.2 高壓高產氣田比重大,地面工藝技術復雜

    在塔里木油田已開發的氣田中,高壓氣田的比例越來越多,高壓氣田的地質儲量占氣田總儲量的97.3%。氣田的類型復雜,有蠟含量高、凝固點高的凝析氣田、特高凝析油含量凝析氣田、異常高壓氣田、異常高溫氣田等。

    克拉 2 氣田單井產量300×104~400×104m3/d,井口壓力 54~58MPa;迪那 2 氣田屬于高壓高溫凝析氣田,井口壓力達到 65~82MPa、井口溫度達到62~110℃。這些氣田不僅壓力高、溫度高,同時原料氣中含有 CO2、Cl-,使得地面工藝技術復雜,集輸、處理工藝、設備材料選擇差異大。

    1.3 安全環保責任大,安全設施要求更高

    在高壓高產氣田中,由于在集輸和處理過程中天然氣壓力高、氣流量大,一旦設備和管線發生爆破,瞬間釋放出來的破壞能量極大,將會對周圍環境形成很強的沖擊破壞作用,其影響范圍廣。基于高壓高產氣田同時含有的 CO2、Cl-的特性,在管材和設備選型、防腐蝕泄漏、凈化工藝的選擇、安全防護等方面的投資要遠遠高于常規氣田。

    1.4 氣候惡劣,環境復雜,地面建設難度增大

    塔里木油田高壓氣田均處于沙漠戈壁和山區,地形起伏大,管道線路經過地區的不良地質現象主要有崩塌、滑坡、高地下水位和軟弱地基等。惡劣的氣候和復雜的地理環境,使地面工程的建設難度增大。

    2、取得的技術成果

    2.1 形成滿足不同類型高壓氣田開發的工藝

    塔里木油田已投產的高壓氣田具有高溫、高壓、高產、高腐蝕性等特點,經過十幾年的跨越式發展,塔里木油田攻克了一系列技術難題,逐漸摸索出適應高壓氣田、凝析氣田特點的地面集輸及處理工藝技術,形成了 3 種主體工藝模式:

    一是,超高壓特高產氣田工藝模式——高壓常溫集氣、單井計量、簡化井口、濕氣輸送、集中處理、J-T 節流制冷。

    二是,超高壓凝析氣田工藝模式——高壓集氣、氣液混輸、集中處理、J-T 節流制冷。

    三是,高壓循環注氣工藝模式——高壓常溫集氣、高壓注醇、密相輸送、集中處理、高壓循環注氣。

    2.2 形成地面工程主體技術

    2.2.1應用優化的高壓集氣處理工藝

    塔里木油田的高壓氣田為充分利用氣藏壓力能,簡化后續工藝,克拉 2 氣田、英買力氣田、牙哈氣田、迪那 2 氣田全部應用了高壓集氣技術,集氣壓力超過了 10MPa,優化了集輸處理工藝,節省了工程建設投資,降低了能耗。

    2.2.2應用了長距離氣液混輸技術

    克拉 2、英買力、牙哈、迪那 2 等高壓氣田均采用氣液混輸的輸送工藝,簡化了地面工藝流程、減少了管線投資,降低了運行管理費用。英買力氣田西、東集氣干線管道公稱直徑為 350mm,長度分別為 75km 和65km,是目前我國最長的氣液混輸管道,與氣液分輸方案相比可節約投資約 9 500 萬元。

    2.2.3應用高壓注氣循環技術

    為提高凝析油收率,增加穩產年限,牙哈凝析氣田采用循環注氣部分保壓采氣工藝,注氣能力300×104m3/d,注氣壓力高達52MPa。牙哈氣田已實現凝析油穩產 50×104t/a 約 12 年,地層壓力保持在原始壓力的 80%以上。

    2.2.4采用多種高壓天然氣處理技術

    塔里木油田的高壓氣田氣質組分差別較大,為滿足產品外輸要求和經濟效益最大化,針對不同氣田的氣質特點和產品需求,采用多種天然氣處理技術,以滿足產品要求。克拉 2 氣田屬純天然氣氣藏,C3+以上重烴含量少(但含微量 C3+~C14+重烴),液化氣和輕烴回收價值小,主要采用 J-T 閥節流制冷工藝進行處理,以控制外輸天然氣的烴、水露點為主。牙哈、英買力、迪那2凝析氣田,C3+以上重烴含量高,具有回收液化氣和輕烴的經濟價值。

    為了更好地回收液化氣和輕烴等產品,牙哈、英買力、迪那2 凝析氣田開發先后采用了 J-T 閥+溴化鋰制冷、3S工藝、J-T 閥+丙烷制冷、多級閃蒸+提餾凝析油穩定工藝等技術手段,一方面控制烴、水露點;另一方面對凝析油進行穩定,同時,盡可能多的回收液化氣和輕烴,創造更高的經濟效益。

    2.2.5采用先進的自控技術

    塔里木油田高壓氣田形成了集輸系統和處理廠相對獨立,自成一體的氣田建設、管理模式,各氣田的調控中心均設置在處理廠中央控制室。利用先進網絡通信技術和信息管理軟件,采用 SCADA 系統操作方式實現氣田井場、站、廠、線生產控制、管理的網絡自動化,以及科學調度管理和優化運行。

    2.3 推廣應用了多項實用技術

    2.3.1應用安全評價分析技術

    在塔里木油田高壓氣田的建設中,安全評價技術得到廣泛應用,特別是危險與可操作性分析技術(HAZOP)在工程設計中發揮了越來越重要作用。 例如:迪那 2 處理廠,通過 15 天的 HAZOP 分析,從整體布局、增設管線腐蝕監測、增設工藝處理流程的壓力和溫度監測、在各排污閥門增設雙閥等方面,提出了 195 項建議。從本質上避免各類事故發生的可能性,提高了迪那 2 凝析氣田運行操作安全的可靠性。

    2.3.2推廣防腐與腐蝕監測技術

    塔里木油田高壓氣田針對氣田介質的不同特點,采用多種防腐措施控制管線和設備的腐蝕。目前,塔里木油田非酸性高壓氣田的內防腐措施:一是,22Cr 雙相不銹鋼管;二是,復合鋼管;三是,鋼+緩蝕劑方案。 為掌握和監控防腐技術的使用效果,對管道和設備實行在線腐蝕監測,以確保腐蝕得到較好的控制。常用的腐蝕監測方法有:管道腐蝕監測、腐蝕探針、超聲波定點檢查管道/設備壁厚。

    2.3.3應用新設備新材料

    在塔里木油田高壓氣田的建設中,采用大量的新設備、新材料,保證了氣田的安全、高效開發。22Cr 雙向不銹鋼、復合鋼管的應用有效控制了管道和設備的腐蝕;采用音速火炬,降低了火炬高度,縮小火炬筒直徑;采用高效分離設備提高了分離效率;采用段塞流捕集器有效防止了清管產生的段塞流對下游設備的影響。

    2.3.4采用了信息化管理技術

    信息化管理技術的應用,實現了從井口到處理廠的全過程自動監控,避免了人為因素造成的誤操作,改變了氣田地面工程建設和生產運行管理的工作方式,提高了生產管理水平,降低了操作成本、精簡了組織機構,促進了減員增效。各氣田的調控中心設置在處理廠中央控制室,實現了井口、集氣站的無人值守。

    2.3.5采用系統優化及仿真技術

    在氣田集輸系統優化過程中,設計人員通過對仿真模擬軟件,如,TGNET、TLNET、HYSYS、ProFES-Transient、PIPEPHASE、OLGA 等的應用,有針對性地對大型管網在各種可行的方案下進行快速靜態和動態仿真計算分析,全面優化氣田地面工藝。借助這一現代化手段,為快速找到最優方案設計和優化工藝過程提供了便利。

    2.4 取得了多項核心科研成果

    塔里木油田針對氣田快速發展的業務需求,開展了一大批科研項目的研究,科技創新支撐了天然氣地面核心技術快速發展。科研成果彰顯了主營業務驅動、目標導向的科技項目研發理念,有力地支撐了天然氣業務的快速發展。

    例如,國家科技攻關項目“塔里木盆地高壓凝析氣田開發技術研究及應用”,采用“先期采油、氣液同采、后期蒸油”的開發模式,先后指導了柯克亞、牙哈和吉拉克-桑南 3 等類似油氣藏的高效開發。通過循環注氣的開采技術,在保持地層壓力的條件下,使牙哈氣田凝析油采收率達到 54.7%,連續穩產約 13 年,實現了科學高效的氣田開發。

    2.5 強化地上地下整體優化

    氣田的開發注重多專業一體化優化,以實現氣田的高效開發。牙哈凝析氣田的開發實現了凝析氣藏、注氣、采油、地面工程等多專業融合,真正做到了地上地下整體優化,實現了氣田的效益最大化。英買力氣田群、迪那 2 氣田采用衰竭開發方式,開發方案中充分體現了利用地層能量、節約能源的原則,充分利用了氣藏壓力能,減少了工程投入。

    2.6 注重前期工作和總體規劃

    塔里木油田十分重視氣田開發的前期工作和總體規劃,通過對氣田總體布局、工藝流程、設備選擇統籌優化,節省了大量的投資。克拉 2 氣田在項目前期進行了充分的論證工作,使氣田總體布局、工藝流程、線路走向、設備選擇得到統一優化,節省投資近 5 億元。

    2.7 先試采后建產,實現氣田持續穩產

    試采是開發前期評價階段獲取氣藏動態資料,盡早認識氣藏開發特征,確定開發規模的關鍵環節。大北、克深氣田是十二五期間塔里木油田重點開發的氣田,為保證氣田長期的開發效益,準確掌握氣藏資料,先期進行試采,獲取準確的流體組分、相態特征和氣藏動態資料后再進行規模化開發。

    2.8 推廣標準化設計,集成先進技術

    自 2008 年以來,塔里木油田有效地開展了標準化設計工作,分析氣藏特性,在特性中找共性,選成熟可靠的技術進行集成。在標準化設計過程中,采用動態管理模式,不斷對標準化成果進行修訂和完善。采用標準設計工期同比縮短 40%,建設工期同比縮短 20%。

    3、對今后高壓氣田建設的幾點建議

    3.1 進一步重視開發基礎數據的錄取

    地質勘探、采油采氣等地下生產數據是開展地面工程設計、建設的基礎和依據。地質數據、采油采氣數據的準確性和正確性是確定地面工程建設規模、采用何種處理工藝技術的根本,具有重要的生產實際意義。因此,要重視并取全取準地下基礎數據,保證足夠的試采時間,給予充足的資金支持和保障。通過試采提供的數據評價氣藏性質、采氣工藝、材料的適用性,找出存在的問題,為后續油氣田的正式開發和地面工程規劃設計提供全面準確的技術資料。

    3.2 盡快開展針對氣田氣質條件的專用緩蝕劑研制

    對于含 H2S、CO2、Cl-天然氣采用碳鋼+緩蝕劑方案,緩蝕劑決定了防腐效果。緩蝕劑對應用環境的要求很高,針對性很強。不同介質或材料要求使用不同的緩蝕劑,甚至同一種情況下,當操作條件改變時,所采用的緩蝕劑也要改變。由于不同氣田開發所面臨的腐蝕環境的差異,因此,專用緩蝕劑研制必須提前進行。

    3.3 加強管網系統應力分析,確保系統安全

    應對高壓管道、高溫管道、大口徑管道、壓縮機出口管道、放空管道等管網系統進行應力分析,采取相應的控制措施消除和減小沖擊、位移、氣流脈動以及共振影響,保證高壓氣田的運行安全。

    3.4 加強安全評估,合理確定安全距離

    高壓高產氣田的生產建設要堅持本質安全的理念和節約土地的原則,安全距離只是保證安全的輔助措施。從保證生產人員、生產設施、周邊居民和重要設施的安全角度,安全距離主要考慮防火距離。安全距離的確定,應采用“基于風險”的方法,即,通過評估可能發生的事故后果和事故發生的概率,確定風險等級,針對不同的風險進行風險管理。

    4、結語

    塔里木油田地面工程經過約 20 年的建設,從無 到有,從簡單到復雜。特別是近 10 年天然氣跨越式大發展,高壓氣田在塔里木油田得到了科學、高效的開發,新工藝、新技術的應用,使得塔里木油田高壓天然氣田地面工程技術水平不斷提升,通過實踐和創新,開創了一套適合塔里木油田特點的地面工程建設、生產、管理體系。同時,進一步加強基礎工作,推廣成熟可靠的工藝技術,走可持續發展的綠色之路。


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