天然气集输工艺研究现状和主要问题

王超(大庆油田设计院，黑龙江 大庆 163712)

0 引言

天然气集输工艺可有效提高天然气输送效率，是当前较为优秀的能源运输解决方案，在天然气集输工艺实施过程中，技术工作人员需要对工艺自身进行具体分析与论证，确保工艺所属各个环节都能得到有效保障，每一个环节都能满足实际的需求指标，不存在安全隐患。天然气集输工艺需以实际需求为导向，以安全高效运输为目标，流程设置需要充分考量天然气运输过程的各项指标，做好密封与各项安全保障，并以此建立长效的天然气运输机制。天然气集输工艺需要与当前天然气生产工艺完美匹配，满足能源运输与使用指标，并针对天然气压力进行精准计算，确保输送压力与运输需求之间科学平衡。在实际工作中，建立更为科学有效的集输监督检测机制，可有效提高整体工作安全性与可靠性，确保运输过程的每一个环节都能在实际监控之中，避免出现失控问题。

1 天然气集输工艺的流程

天然气集输工艺是现代能源运输过程在安全与可靠层面标准不断抬升的结果，工艺自身所形成的能源运输解决方案，可有效减少天然气在运输过程所可能存在的各类风险，并提高天然气的利用效率，提高实际使用过程的稳定性。天然气集输工艺在方案与流程设置过程中，需要首先考量天然气井所属区域的地质与气候状况、用户的实际使用需求以及天然气井自身的各项数据指标，在提高运输质量与安全性的前提下，有效控制成本，并最终完成整体运输机制的构建。天然气技术工艺需要在密封性以及长期可靠性层面做出必要的工程处理，在工艺应用中，工作人员也要对天然气集输管道内部的气体成分实施全面分析，精密计算集输工艺所属各类设备与管道的内部压力。天然气集输工艺需要辅以高精度数据监控设备，确保工程人员可实时掌握集输设备内部各项数据，避免在集输过程中出现失控现象。

2 天然气集输工艺研究现状

天然气集输工艺控制过程中，需要注重对天然气温度与流量的有效掌控，并使用合理的手段，确保天然气压力维持在规定范围之内。当前较为常用的天然气集输工艺可分为：井口加热节流地面工艺模式、井口注醇高压集输模式、井下节流井口不加热不注醇集输模式。

2.1 井口加热节流地面工艺模式

天然气开采后，其自身的运输效能较差，如果不能加以良好的处理与控制，将会给运输环节带来很大的安全隐患。井口加热节流地面工艺模式需要强化对天然气温度与流量的控制，天然气在开采后，需要使用指定设备对其进行加热，提高天然气的整体流动效能，随后配备相对完善的节流控制手段，实现对天然气输送流量的控制，确保天然气集输过程控制效果。井口加热节流地面工艺模式中，需要着重强调对高压力天然气输送的特殊处理，高压力天然气加热过程不能一次完成，而是分次进行。当天然气从地下开采出来后，利用气液分离模式，完成对天然气实际流量与压力的计算，天然气井配合使用多井式加热炉，有效完成对大压力天然气井内部天然气体的加热与流量控制控制，并提高实际的输送效率，确保天然气集输过程的安全可靠。

2.2 井口注醇高压集输模式

井口注醇高压集输模式需要在井口位置注醇，完成对天然气的压缩，随后统一运送至指定的天然气处理地点，再进行天然气的加热与节流过程，最后统一将其输送至目的地。在这种模式中，天然气加压过程与加热节流过程被分割成两个不同的环节，其有效利用集气站所现有的天然气处理能力，大幅度提高整个控制工作的实际能力，降低天然气井位置的实际配属设备，降低工艺复杂度。但是，井口注醇高压集输模式的核心在于注醇，而这一过程会额外产生高昂的注醇费用，天然气集输过程成本显著提升。在实际应用过程中，工程技术人员为了降低此项工艺的实际成本，往往会采用多井段同时注醇的优化方式，提高注醇效率，降低注醇消耗，提高了整体工艺的应用难度与运输成本。

2.3 井下节流井口不加热不注醇技术模式

井下节流井口不加热不注醇技术模式应用过程中，工作人员需要将节流器安装在天然气井下侧的油管之中，并利用地下温度，完成对天然气的加热过程，无需使用额外的加热设备，而天然气井下侧油管内部所安装的节流器，亦可有效满足天然气集输过程在节流层面的需求。井下节流井口不加热不注醇技术模式充分利用地下热能，避免因天然气加热而需要实施的额外投入，节约设备消耗，并有效提高相关企业生产效益。另外，天然气井在油气开采过程中，水合物与液态烃有着很好的流动性，确保了天然气集输效率。但是，这种工艺对天然气井所处地质环境有着很高要求，只有在一些低孔、低渗透且产能较低的天然气井井位中有所使用。

3 当前天然气集输工艺所存在的主要问题以及对应的处理手段

当前，从实际应用角度分析，天然气集输工艺的应用依旧存在众多问题，很多工艺并没有起到应有的工程效果，例如输入压力控制不足、流量控制效能低下、温度控制不好等等，这些问题不仅让天然气集输过程效率变得较为低下，也让整个集输过程的安全可靠性受到一定威胁。现代能源企业以经济利益为首要目标，因此，天然气集输过程需要同时考虑到工程成本，不能单纯为了提高集输效果而无限制应用各类工艺。另外，天然气自身含有大量有害物质，这些物质不仅会造成设备的腐蚀，也对整个集输过程带来很大的安全威胁，因此需要辅以有害物质分离工序，并同时注重对天然气的防爆处理。

3.1 气层气地顶集输工艺

气层气地顶集输工艺主要应用于自喷枯竭式天然气井。自喷枯竭式天然气井在实施集输工艺时，通常会选择利用地底压力对天然气进行输送，而这种输送方式可有效降低天然气开采与输送成本。但是，随着天然气的不断开采，地底压力将会慢慢下滑，地底压力抵御集气管压力时，天然气集输过程就无法依靠地底压力肚子完成。针对这一状况，天然气开采企业可将油气井分为高压井与低压井，其中，高压井内天然气压力较高，拥有较好的集输效率，可将其输送至较远区域，而低压井内气体压力不足，可将其输送至加工地点附近的生活或工业生产之中，满足周边区域社会活动与日常生活所需。另外，为了提高天然气集输过程的可靠性，可考虑配合使用注醇高压集输工艺以及井口加热节流手段，提高天然气集输过程在流量与温度层面的控制效果，满足指定区域在天然气使用层面的需求。

3.2 井间串联工艺

井间串联工艺对天然气井实际布局以及区域内的实际天然气产能有着很高要求，不同天然气井之间的距离不能过大，每一个井的实际产量有需要保持在较低水平，此时，可将这些产能较低的天然气井通过合理的工程手段串联到一起，最终形成一体式集输流程，形成规模优势，进而提高天然气的加工效率。井间串联工艺在实施前，工程技术人员需要对每一个天然气井的实际流量与压力进行全面考察，并使用必要的监控设备，实施掌控区域内所有井的实际流量，并对其进行有效计算。井间串联管网的最终流量受每一个井的实际流量影响，工程人员通常会采用旋进漩涡流量计，完成整个区域的流量监控与计算。

3.3 天然气集输脱水工艺

天然气内部含有大量的有毒有害物质，这些物质不仅会对人体和环境带来很大的影响，也会严重削减集输设备的使用寿命，因此需要对其进行分离处理，尤其是天然气内部所含有的硫化物的时候。天然气集输脱水工艺实施过程中，工程人员需同时利用分离器、压缩机、泵送设备以及各类安全阀门，精准计算每一个环节的具体目标与实现过程。其中，安全阀需要根据集输过程天然气内部气体的具体组成成分进行选择，通常情况下，如果天然气内部含水量较低，需要选用全启式的安全阀，避免脱水过程出现泄漏。

3.4 集输过程的防火防爆

天然气集输过程的防火防爆问题始终是困扰工程人员的首要难点，集输防火防爆的应对重点为轻质烃，因为轻质烃极易燃烧，且有着极高的爆燃效果。如果区域内天气出现变化，如雷雨天气等，需要停止轻质烃液化气相关的处理工作，并同步做好接地防雷处理，避免集输设备内部出现火花，接地电阻不能大于10Ω，并做好防静电处理。天然气集输现场不能存在任何明火，相关设备在控制试运、试压过程中，也要全面控制管道内部的氧气含量，降低爆燃发生的可能性。对于进入运行使用状态的天然气，如果在集输设备维护过程中，必须进行焊接等为高危险操作，则需严格按照指定的工程顺序来进行。操作前，集输管道内气体需要彻底排空，并利用高压水蒸气对管道内进行清扫，清扫完成后需进行取样检查，样本数量需满足整体覆盖，并做好爆炸安全测试。另外，焊接动火设备需要与整个集输管道现场进行隔离，设置好隔离盲板，一旦因操作失误而出现火宅，亦可有效控制火情范围与危害程度。隔离盲板通常为钢质绝缘板，并需要具备极高的耐火性，其实际厚度也要满足应用需求，可应对一定时间的火焰燃烧与高压冲击。

4 结语

综上所述，天然气集输工艺的发展是确保天然气能源高效可靠利用的根本，而不同工艺之间也在应用效果和适用场景方面有着很大的不同。因此，工程人员需要根据实际的客观条件，制定更具针对性的天然气集输方案，有效控制天然气运输流量，提高集输流程整体安全性，并控制因集输方案实施而产生的工程成本，进一步提高天然气技术工艺在实际应用过程中的工程价值。