天然氣集輸工藝研究現狀和主要問題

王超(大慶油田設計院，黑龍江 大慶 163712)

0 引言

天然氣集輸工藝可有效提高天然氣輸送效率，是當前較為優秀的能源運輸解決方案，在天然氣集輸工藝實施過程中，技術工作人員需要對工藝自身進行具體分析與論證，確保工藝所屬各個環節都能得到有效保障，每一個環節都能滿足實際的需求指標，不存在安全隱患。天然氣集輸工藝需以實際需求為導向，以安全高效運輸為目標，流程設置需要充分考量天然氣運輸過程的各項指標，做好密封與各項安全保障，并以此建立長效的天然氣運輸機制。天然氣集輸工藝需要與當前天然氣生產工藝完美匹配，滿足能源運輸與使用指標，并針對天然氣壓力進行精準計算，確保輸送壓力與運輸需求之間科學平衡。在實際工作中，建立更為科學有效的集輸監督檢測機制，可有效提高整體工作安全性與可靠性，確保運輸過程的每一個環節都能在實際監控之中，避免出現失控問題。

1 天然氣集輸工藝的流程

天然氣集輸工藝是現代能源運輸過程在安全與可靠層面標準不斷抬升的結果，工藝自身所形成的能源運輸解決方案，可有效減少天然氣在運輸過程所可能存在的各類風險，并提高天然氣的利用效率，提高實際使用過程的穩定性。天然氣集輸工藝在方案與流程設置過程中，需要首先考量天然氣井所屬區域的地質與氣候狀況、用戶的實際使用需求以及天然氣井自身的各項數據指標，在提高運輸質量與安全性的前提下，有效控制成本，并最終完成整體運輸機制的構建。天然氣技術工藝需要在密封性以及長期可靠性層面做出必要的工程處理，在工藝應用中，工作人員也要對天然氣集輸管道內部的氣體成分實施全面分析，精密計算集輸工藝所屬各類設備與管道的內部壓力。天然氣集輸工藝需要輔以高精度數據監控設備，確保工程人員可實時掌握集輸設備內部各項數據，避免在集輸過程中出現失控現象。

2 天然氣集輸工藝研究現狀

天然氣集輸工藝控制過程中，需要注重對天然氣溫度與流量的有效掌控，并使用合理的手段，確保天然氣壓力維持在規定范圍之內。當前較為常用的天然氣集輸工藝可分為：井口加熱節流地面工藝模式、井口注醇高壓集輸模式、井下節流井口不加熱不注醇集輸模式。

2.1 井口加熱節流地面工藝模式

天然氣開采后，其自身的運輸效能較差，如果不能加以良好的處理與控制，將會給運輸環節帶來很大的安全隱患。井口加熱節流地面工藝模式需要強化對天然氣溫度與流量的控制，天然氣在開采后，需要使用指定設備對其進行加熱，提高天然氣的整體流動效能，隨后配備相對完善的節流控制手段，實現對天然氣輸送流量的控制，確保天然氣集輸過程控制效果。井口加熱節流地面工藝模式中，需要著重強調對高壓力天然氣輸送的特殊處理，高壓力天然氣加熱過程不能一次完成，而是分次進行。當天然氣從地下開采出來后，利用氣液分離模式，完成對天然氣實際流量與壓力的計算，天然氣井配合使用多井式加熱爐，有效完成對大壓力天然氣井內部天然氣體的加熱與流量控制控制，并提高實際的輸送效率，確保天然氣集輸過程的安全可靠。

2.2 井口注醇高壓集輸模式

井口注醇高壓集輸模式需要在井口位置注醇，完成對天然氣的壓縮，隨后統一運送至指定的天然氣處理地點，再進行天然氣的加熱與節流過程，最后統一將其輸送至目的地。在這種模式中，天然氣加壓過程與加熱節流過程被分割成兩個不同的環節，其有效利用集氣站所現有的天然氣處理能力，大幅度提高整個控制工作的實際能力，降低天然氣井位置的實際配屬設備，降低工藝復雜度。但是，井口注醇高壓集輸模式的核心在于注醇，而這一過程會額外產生高昂的注醇費用，天然氣集輸過程成本顯著提升。在實際應用過程中，工程技術人員為了降低此項工藝的實際成本，往往會采用多井段同時注醇的優化方式，提高注醇效率，降低注醇消耗，提高了整體工藝的應用難度與運輸成本。

2.3 井下節流井口不加熱不注醇技術模式

井下節流井口不加熱不注醇技術模式應用過程中，工作人員需要將節流器安裝在天然氣井下側的油管之中，并利用地下溫度，完成對天然氣的加熱過程，無需使用額外的加熱設備，而天然氣井下側油管內部所安裝的節流器，亦可有效滿足天然氣集輸過程在節流層面的需求。井下節流井口不加熱不注醇技術模式充分利用地下熱能，避免因天然氣加熱而需要實施的額外投入，節約設備消耗，并有效提高相關企業生產效益。另外，天然氣井在油氣開采過程中，水合物與液態烴有著很好的流動性，確保了天然氣集輸效率。但是，這種工藝對天然氣井所處地質環境有著很高要求，只有在一些低孔、低滲透且產能較低的天然氣井井位中有所使用。

3 當前天然氣集輸工藝所存在的主要問題以及對應的處理手段

當前，從實際應用角度分析，天然氣集輸工藝的應用依舊存在眾多問題，很多工藝并沒有起到應有的工程效果，例如輸入壓力控制不足、流量控制效能低下、溫度控制不好等等，這些問題不僅讓天然氣集輸過程效率變得較為低下，也讓整個集輸過程的安全可靠性受到一定威脅。現代能源企業以經濟利益為首要目標，因此，天然氣集輸過程需要同時考慮到工程成本，不能單純為了提高集輸效果而無限制應用各類工藝。另外，天然氣自身含有大量有害物質，這些物質不僅會造成設備的腐蝕，也對整個集輸過程帶來很大的安全威脅，因此需要輔以有害物質分離工序，并同時注重對天然氣的防爆處理。

3.1 氣層氣地頂集輸工藝

氣層氣地頂集輸工藝主要應用于自噴枯竭式天然氣井。自噴枯竭式天然氣井在實施集輸工藝時，通常會選擇利用地底壓力對天然氣進行輸送，而這種輸送方式可有效降低天然氣開采與輸送成本。但是，隨著天然氣的不斷開采，地底壓力將會慢慢下滑，地底壓力抵御集氣管壓力時，天然氣集輸過程就無法依靠地底壓力肚子完成。針對這一狀況，天然氣開采企業可將油氣井分為高壓井與低壓井，其中，高壓井內天然氣壓力較高，擁有較好的集輸效率，可將其輸送至較遠區域，而低壓井內氣體壓力不足，可將其輸送至加工地點附近的生活或工業生產之中，滿足周邊區域社會活動與日常生活所需。另外，為了提高天然氣集輸過程的可靠性，可考慮配合使用注醇高壓集輸工藝以及井口加熱節流手段，提高天然氣集輸過程在流量與溫度層面的控制效果，滿足指定區域在天然氣使用層面的需求。

3.2 井間串聯工藝

井間串聯工藝對天然氣井實際布局以及區域內的實際天然氣產能有著很高要求，不同天然氣井之間的距離不能過大，每一個井的實際產量有需要保持在較低水平，此時，可將這些產能較低的天然氣井通過合理的工程手段串聯到一起，最終形成一體式集輸流程，形成規模優勢，進而提高天然氣的加工效率。井間串聯工藝在實施前，工程技術人員需要對每一個天然氣井的實際流量與壓力進行全面考察，并使用必要的監控設備，實施掌控區域內所有井的實際流量，并對其進行有效計算。井間串聯管網的最終流量受每一個井的實際流量影響，工程人員通常會采用旋進漩渦流量計，完成整個區域的流量監控與計算。

3.3 天然氣集輸脫水工藝

天然氣內部含有大量的有毒有害物質，這些物質不僅會對人體和環境帶來很大的影響，也會嚴重削減集輸設備的使用壽命，因此需要對其進行分離處理，尤其是天然氣內部所含有的硫化物的時候。天然氣集輸脫水工藝實施過程中，工程人員需同時利用分離器、壓縮機、泵送設備以及各類安全閥門，精準計算每一個環節的具體目標與實現過程。其中，安全閥需要根據集輸過程天然氣內部氣體的具體組成成分進行選擇，通常情況下，如果天然氣內部含水量較低，需要選用全啟式的安全閥，避免脫水過程出現泄漏。

3.4 集輸過程的防火防爆

天然氣集輸過程的防火防爆問題始終是困擾工程人員的首要難點，集輸防火防爆的應對重點為輕質烴，因為輕質烴極易燃燒，且有著極高的爆燃效果。如果區域內天氣出現變化，如雷雨天氣等，需要停止輕質烴液化氣相關的處理工作，并同步做好接地防雷處理，避免集輸設備內部出現火花，接地電阻不能大于10Ω，并做好防靜電處理。天然氣集輸現場不能存在任何明火，相關設備在控制試運、試壓過程中，也要全面控制管道內部的氧氣含量，降低爆燃發生的可能性。對于進入運行使用狀態的天然氣，如果在集輸設備維護過程中，必須進行焊接等為高危險操作，則需嚴格按照指定的工程順序來進行。操作前，集輸管道內氣體需要徹底排空，并利用高壓水蒸氣對管道內進行清掃，清掃完成后需進行取樣檢查，樣本數量需滿足整體覆蓋，并做好爆炸安全測試。另外，焊接動火設備需要與整個集輸管道現場進行隔離，設置好隔離盲板，一旦因操作失誤而出現火宅，亦可有效控制火情范圍與危害程度。隔離盲板通常為鋼質絕緣板，并需要具備極高的耐火性，其實際厚度也要滿足應用需求，可應對一定時間的火焰燃燒與高壓沖擊。

4 結語

綜上所述，天然氣集輸工藝的發展是確保天然氣能源高效可靠利用的根本，而不同工藝之間也在應用效果和適用場景方面有著很大的不同。因此，工程人員需要根據實際的客觀條件，制定更具針對性的天然氣集輸方案，有效控制天然氣運輸流量，提高集輸流程整體安全性，并控制因集輸方案實施而產生的工程成本，進一步提高天然氣技術工藝在實際應用過程中的工程價值。