天然气一体化装置在集气站的应用

崔振 都阳 马范鑫

摘要：苏里格气田是目前我国所发现的陆上最大的整装性气田，其具有低压、低渗、低丰度的特点。然而苏里格气田的开发对于我国油气行业发展起着至关重要的作用。随着苏里格气田持续开发，集气站的数量日益增加，采用单井来气汇入集气站处理的常规集气方式，集气站地面建设中存在工艺流程复杂、施工周期长、占地面积大等问题。为了满足油气田地面工程建设快速上产和现代化管理地面建设的需要，我们进一步提出了天然气一体化集成装置。该装置的应用进一步提高了生产、管理、建设效率，为苏里格气田的高速开发奠定了基础。

关键词：苏里格气田  集气站 天然气一体化装置 地面工程

一、天然气一体化装置简介

天然气一体化集成装置集远传截断、气液分离、采出水闪蒸、外输计量等功能于一体，替代了常规集气站建设中的进站区、分离区、外输区等生产单元。该装置由分离/闪蒸罐、电动三通阀、孔板流量计等主要设备组成，主要功能为进站截断、气液分离、流程切换、外输计量、清管、自用气供给、闪蒸、放空分液、自动排液。通过机械、动力、数据监测与控制等技术全方位结合，实现“独立运行、远程关断、自动排液、安全放空、动态监测、智能报警”的目的。

二、天然气一体化装置与传统集输处理装置对比

与常规设计相比，一体化集气装置在设备体积上有较大优势，为减少设备元件数量，缩小装置尺寸，需要研发新型高效的设备以达到降低投资、方便拉运、减小占地面积的目的。根据苏里格气田天然气低压集输工艺，采用了电动三通球阀、组合式分离闪蒸罐与新型电仪接线箱等主要设备。

（1）电动三通球阀

常规集气站中进站流程包括生产、放空及截断三套流程，流程的切换通过3个阀门控制来实现，装置占地面积较大。而集气橇设备采用了电动三通球阀，集成进站区多个控制阀门，减小了设备占地面积。三通球阀阀体有3个接口，其中水平方向为两出口，底部垂直方向为天然气进口，通过调整阀芯位置，实现截断或者连通的流程切换。通过在三通球阀阀体上加装电动执行机构，在替代原进站机关设备的同时，实现了远程紧急截断和放空的功能。

（2）组合式分离闪蒸罐

天然气增压时，为了满足压缩机机组对天然气组分的要求，需要对天然气中的液体进行分离，同时为了防止装置内放空时形成火雨影响环境及安全，需要对放空气体进行分离，同时还需要对分离出的气田采出水进行闪蒸。

为满足集气橇设备集成化的需求，将原集气站的分离器及闪蒸罐流程进行优化组合，形成了组合式分离闪蒸罐。该设备通过隔板将一个腔体分解为分离及闪蒸两个腔体。分离腔体综合重力分离、旋流分离、过滤分离三种分离功能，分离精度完全满足气田集气管线的输送要求。闪蒸分液腔体综合了放空分液、采出水闪蒸和放空水封的功能，整体上减少了设备数量和占地面积，缩短了装置长度。

闪蒸腔采用双筒结构，上下筒通过联通管相连，上筒体接收放空天然气和采出水，放空天然气在上筒体进行气液分离，分离出的液体和进闪蒸腔采出水在下筒体进行闪蒸，闪蒸出的天然气和放空天然气经出口水封筒后接至火炬，闪蒸后的液体排至装置外的采出水储罐。

（3）新型电仪接线箱

根据装置内的用电点、数据采集点、控制点的数量和分布特点，定制了多功能配电箱和仪表接线箱，装置接入电缆6路，配出38路，减少电缆铺设32路，数量减少了85%，不仅减少了电缆长度和铺设的工作量，而且增强了装置的集成度及美观性。

三、天然氣一体化装置存在问题及改进措施建议

（1）由于集成布局，分离闪蒸罐排污部分在整个设备中略显拥挤，这为后期的检维修作业带来了许多不便。另外该一体化集成装置的排液主要由电动球阀和疏水阀两路进行排液，疏水阀是需要定期进行清理的，然而由于集成的原因，给后期疏水阀的拆装带来不必要的麻烦。为进一步改进，我们可以采用两路电动球阀控制，去除疏水阀。

（2）集气橇所采用的分离器为卧式双筒分离器，属于重力分离。该工艺流程对橇体自带集液包体积有一定要求，充足的体积能保证游离水流出分离器前在积液区有足够的停留时间，以便气泡有足够的时间上升至液面并进入气相。

在生产过程中由于单井产液量大，疏水阀排液不及时，分离器经常出现液位高的情况，多数时候需要通过电动球阀辅助排液，疏水阀使用效率较低。设备排液后液位最低值保持在50～60 cm，这部分存液无法通过疏水阀排出，而积液包顶部对应的液位值为67cm，这种设计导致了积液包的有效利用容积大幅减小，影响了分离效果。

四、天然气一体化装置的应用效果

（1）建产效率

天然气一体化装置的应用是模块化建设的基础。适应了苏里格气田的高速发展趋势。天然气一体化装置生产完成后运送至集气站连入对应生产管网就可以投入使用。

（2）数据采集与监控

天然气一体化装置能够实现数据整体监控及测量，设备的集成进一步带动了数据的集成，我们将一套装置的所有监控数据可以集成布置在一个操作界面，对于作业区视频监控人员来说这无疑是非常方便你的。结合图像数据能够精准操作。对于异常点也能及时发现，进一步确保数据采集的准确性。

（3）优化工艺流程

一体化装置的应用进一步将集气站流程进行的了简化，并且优化了气液分离器工艺。解决了疏水阀排水不利的弊端。采用电动球阀排液进一步实现了远程操作。未来通过自控编程我们能够实现电动阀的自动开关，实现球阀“高液位自动开启，低液位自动关闭”的智能控制效果，从而解放员工，提高工作效率。

总结

目前天然气一体化装置在集气站的应用是发展趋势。应用天然气一体化装置进一步优化了现有集气站的工艺流程，促使集气站内设备布局更加简洁，流程布局更简单。并且其撬装的特点大大节约了土地的占有量，进一步降低了集气站建站规模，降低永久性征地费用，提升了投资效益。最后其高程度的集成，将工厂化、模块化建产模式引入了苏里格气田，为今后苏里格的大发展奠定了技术基础。

参考文献

[1] 李庆.一体化集成装置在油气田地面工程优化中的应用及发展方向[J].石油规划设计，2011，22（5）：12-14.

[2] 朱天寿.天然气集气一体化集成装置的研制与应用[J]. 石油规划设计，2014，25（5）：24-26.

[3] 李庆.油气田一体化集成装置的进展及认识[J]. 油气田地面工程，2012，31（10）：91.

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