論頁巖氣田地面工程進展及工藝

王鵬

摘要：根據頁巖氣田的調研結果，總結了該氣田地面采集管網及脫水處理工藝。頁巖氣田采用了高壓采氣、中壓集氣、集中脫水的總體地面工藝流程，氣井與集氣站采取了井站同臺的設計方式，井口氣體經過高壓采氣管線直接輸向集氣站，為了防止天然氣在集氣管網中形成水合物堵塞管道，井口氣在集氣站進行了加熱、節流、分離的過程，初步分離出其中的游離水。

關鍵詞：頁巖氣田;集氣站;脫水站

頁巖氣田位于重慶山區，該區塊總共將布置平臺63個，氣井253口，預計年產氣量最大將達到48×108m3/a。本區塊產出的天然氣將通過川氣東送管道最終向下游輸送。

1 集氣工藝

1.1 集氣站工藝

1.1.1 工藝流程

氣田生產井分布很密，氣井與集氣站采用井站同臺的設計模式，因此，氣井距集氣站很近，直接經采氣管網氣液混輸進入集氣站。因此，該區塊采氣管線采取高壓采氣的方式，每口單井的井口都主要設置緊急切斷閥、除砂器等標準設備，并不對井口采出氣做專門的節流處理。

頁巖氣田集氣站的主要作用是收集井口來氣并對其進行加熱、調壓與分離計量。井口來氣由于壓力較高在集氣站分為兩次節流，每次節流之前先進入加熱爐將其加熱至一定溫度，保證其節流過程中不會出來水合物，經二級節流后，天然氣壓力為5.0-6.2MPa。匯管分為計量匯管和生產匯管，需要計量的單井來氣進入計量匯管后接入計量分離器，其它井口來氣進入計量匯管接入生產分離器。即使天然氣在進入集氣管網前經過了加熱處理以防止其在集氣管網中出現水合物，但以防萬一，集氣站預留注醇設施、設置清管設施。

根據井口部署和接入氣井數量，集氣站可分為2井式、4井式、6井式、8井式、10井式和12井式，每一類型集氣站都采取標準化配置。加熱爐除2井式采用雙盤管之外，其余4井式一12井式均采用四盤管，即一個加熱爐管2口井;集氣站采用輪換計量方式，單井計量時間為24小時，計量周期為5-10天，一個計量分離器管轄4-6口井。

1.1.2 標準集氣站流程

1.1.2.1 02井式集氣站

2井式集氣站配置最為簡單，即單井對應一套流程，完成加熱、節流、分離、計量的過程。2井式集氣站標準化流程見圖1所示。

1.1.2.2 4井式、6井式集氣站

4井式、6井式集氣站在配置方式上是一樣的，即每兩口井的井口來氣進入一套加熱節流模塊進行加熱節流后再根據需求選擇一口井的井口氣進入計量匯管，接入計量分離器，其余井井口氣進入生產匯管接入生產分離器。

1.1.2.3 8井式、10井式、12井式集氣站

8井式、10井式、12井式集氣站配置思路是相似的。這三種集氣站均采用兩口井井口來氣進入同一套加熱節流模塊，即8井式集氣站設置4臺加熱爐，10井式設置5臺而12井式設置6臺。同樣根據需求將加熱節流后天然氣分別導入計量匯管和生產匯管，進入計量匯管的井口氣分別進入兩套計量分離器進行單井分離計量，其余井口來氣進入一套生產分離器進行氣液分離。

1.2 集氣管網工藝

1.2.1 集氣管網建設規模及基礎數據

根據開發方案，設計規模為50×108m3/a，故該氣田最大年產氣量48×108m3/a。前人研究發現，天然氣與用戶的交接壓力為4.0-4.2MPa，但其進脫水站的最低壓力為4.5MPa。因此，在4.5MPa的條件下（天然氣進脫水站壓力），通過管網壓力計算50億產能集輸管網的最高工作壓力為6.2MPa，結合試驗井組己建管網的設計壓力，確定50億方集氣管線設計壓力為6.4MPa 。

1.2.2 管道布置方案

根據氣藏分布和初步開發部署，該區塊集輸管網總體布置為“輻射+環形”管網，兩條主要集氣干線能夠覆蓋大部分集氣站。分別進入兩個脫水站，氣田西南方向未接入1， 2號脫水站的3個集氣站直接進入3號集氣站。此種集氣方式安全性好、靈活度高。

2 處理工藝

頁巖氣田所產天然氣不含H2S，含有極少量的CO2，因此要使該氣田產氣達到外輸氣標準，針對其的處理工藝的主要目標是降低其水露點。該氣田目前采用了集中脫水的方式處理氣田產氣。井口氣經過集氣站的集氣和初步分離后由集氣管網輸送至集中脫水處理站，脫水站采用了三甘醇脫水工藝流程，進站天然氣首先經過過濾分離后進入加熱爐加熱至脫水所需溫度，然后進入脫水模塊，最后經調壓計量后外輸。

3 總結

氣田氣通過集氣管網分別送入三座集中脫水站，進行三甘醇脫水。為了減少地面工程占地面積，所有地面工藝流程均經過模塊化分，將天然氣處理過程都進行標準化設計，設備全部進行撬裝化組裝，對這些撬裝化設備進行不同組裝分解，可以適應氣田產量變化。

參考文獻：

[1]岑康，江鑫，朱遠星等.美國頁巖氣地面集輸工藝技術現狀及啟示[J].天然氣工業，2014，34（06）：102-110.