天然气集输系统之集输管网
天然气开采地面集输
集气工艺流程
集气工艺流程包括天然气的收集、预处理 、计量、压缩等环节，以确保天然气质量 、安全和输送效率。
集气工艺优化
为了提高集气效率，需要对集气工艺进行 优化，包括改进预处理技术、采用高效压 缩机等。
脱水工艺
脱水工艺流程
脱水工艺流程包括天然气的预处理、脱水 剂添加、脱水处理等环节，以确保天然气
中水分含量符合要求。
输送工艺优化
为了提高输送效率，需要对输送工艺 进行优化，包括改进管道设计、采用 智能管道监测技术等。
04
CATALOGUE
天然气开采地面集输设备与设施
采气设备
01
02
03
采气树
用于控制和调节天然气井 的开采，连接井口和集气 管道，具备安全阀、生产 阀门、压力表等功能。
采气分离器
用于分离天然气中的游离 水和杂质，保持天然气的 纯净度。
多气源联合集输技术
针对不同气源的特性，发展多气源联合集输技术，实现多种气源的高效利用和优化配置。这有助于提高 天然气的供应保障能力和资源利用率，降低生产成本。
市场发展前景
01 02 03
市场需求持续增长
随着全球经济的发展和人口的增长，天然气市场需求将持 续增长。特别是在亚洲、非洲等新兴市场，天然气需求将 更加旺盛。这将为天然气开采地面集输提供广阔的市场空 间和发展机遇。
为了提高增压效果，需要对增 压工艺进行优化，包括选用高 效压缩机、改进压力控制技术
等。
输送工艺
输送工艺概述
输送工艺的主要任务是通过长距离管 道将处理合格的天然气输送到目的地 。
输送工艺流程
输送工艺流程包括天然气的装载、运 输、卸载等环节，以确保天然气能够 安全、高效地送达目的地。
天然气集输工艺流程
1
2
四、气田集输站场工艺流程
*
图 3—3 常温分离单井集气站原理流程图(一)
1——从井场装置来的采气管线；2—天然气进站截断阀；3—天然气加热炉；4——分离器压力调控节流阀; 5——气、油、水三相分离器； 6——天然气孔板计量装置； 7——天然气出站截断阀;8——集气管线； 9——液烃(或水)液位控制自动放液阀；10——液烃(或水)的流量计; 11——液烃(或水)出站截断阀； 12——放液烃管线； 13——水液位控制自动放液阀； 14——水流量计； 15——水出站截断阀； 16——放水管线。
*
气田集输流程的制定
制定集输流程应遵循的技术准则 国家各种技术政策和安全法规； 各种技术标准和产品标准，各种规程、规范和规定； 环保、卫生规范和规定。
五、气田集输流程的制定
3．集输系统(包括管网和站场)的布局 集输系统的布局可参考以下原则： (1)在气田开发方案和井网布置的基础上，集输管网和站场应统一考虑综合规划分步实施，应做到既满足工艺技术要求又符合生产管理集中简化和方便生活； (2)产品应符合销售流向要求； (3)三废处理和流向应符合环保要求； (4)集输系统的通过能力应协调平衡； (5)集输系统的压力应根据气田压能和商品气外输首站的压力要求综合平衡确定。
*
四、气田集输站场工艺流程
从高压分离器4的底部出来的游离水和少量液烃通过液位调节阀11进行液位控制，流出的液体混合物计量后经装置截断阀12进入汇液管。汇集的液体进入闪蒸分离器13，闪蒸出来的气体经过压力调节阀14后进入低温分离器9的气相段。闪蒸分离器底部出来的液体再经液位控制阀15，然后进入低温分离器底部液相段。从低温分离器底部出来的液烃和抑制剂富液混合液经液位控制阀16再经流量计17，然后通过出站截断阀进入混合液输送管线送至液烃稳定装置。
天然气输差产生原因与控制分析
天然气输差产生原因与控制分析一、什么是天然气输差输差是指在一定特定的时间内，流体介质在输送过程中出现的输入贸易计量值与输出贸易计量值的差值，它分为绝对输差和相对输差。
控制输差是控制输气成本的一个最关键的指标。
而天然气输差是指平衡商品天然气中间计量与交接计量之间流量的差值。
一般来说，输差的计算公式为：Q5=（V1+Q1）-（Q2+Q3+Q4+V2）。
式中：Q5—某一时间输气管道内平衡输气量之差值，m3；Q1—同一时间内的输入量，m3；Q2—同一时间内的输出气量，m3；Q3—同一时间内输气单位的生产、生活用量，m3；Q4—同一时间内放空气量，m3；V1—计算时间开始时，管道计算段内的储存量，m3；V2—计算时间终了时，管道计算段内的储存气量。
而长距高输气管线采用超高压力输气，输送的起点压力一般为1.0～2.5Mpa。
通常每隔一段距离设置中间压气站，以便保持长输管线恒定的输气压力。
长距离输气管线系统通常由集输管网、燃气净化设备、输气干线、压气站、分输阀室、分配站（终点调压计量站）、管理维修站、通讯与遥控设备、阴极保护站（或其他电保护装置）、及管路附件等组成。
气源点采集的燃气，经节流、分离出游离水、油和机械杂质等后从集气管进入集气站。
从集气站出来的燃气进入处理厂进一步净化后进入起点站，在起点站中除尘、凋压，计量后送入输气干线，如果燃气的起点压力较低，则应设置压气站升压。
二、天然气输差问题分析我国为规范市民合法合理使用天然气，制定了以《燃气安全管理条例》和《社会治安条例》为代表的一系列规章制度来保证人们用气安全。
一般来说，仪表或计量系统的测量误差是导致输差的主要原因之一，而输差是误差的最终体现形式。
（一）不了解长输管道的危害性长輸管道一般从民房、学校、工厂、农田里穿过，危险性不言而喻。
但由于对管道安全技术规范不了解，对输送介质的危害特性不清楚，对天然气泄漏可能导致的严重后果认识不足，很多人认为这么厚的钢制管道不会出事，也出不了大事。
天然气管道输送、运行工艺流程
上游清管站来气
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M
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S601
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F601
6306
M
去排污池
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去下J游602清管站
输气站正常输气流程
1、正常供气并向
下游输气流程
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6204 FL602
6402
M
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2、越站输气流程
生活用气
3、清管收球流程 4、清管发球流程
H601 H602
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M
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FL601
上游清管站来气
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去排污池
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去下J游602清管站
输气站正常输气流程
1、正常供气并向 下游输气流程
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6204 FL602
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2、越站输气流程
生活用气
3、清管收球流程 4、清管发球流程
H601 H602
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FL601
天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合 气体。以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量 的非烃类气体。
天然气的用途、输送方式 天然气的基本知识
天然气的用途
燃料
生产原料
输送方式
1 管道输送。输送量大，但输送成本高，沿线需要加设加压站和调节站；
2 液化输送（LNG）。一般用于海运，运输量较大，运输成本仅限于船运费用 ； 3 高压瓶装（CNG）。一般用于民用。量小，成本高。
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M
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PIPESIM在天然气集输设计中的应用
PIPESIM在天然气集输设计中的应用发布时间：2022-07-26T02:37:58.681Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者：陈小军陈艳萍谢恩何小军[导读] 介绍了PIPESIM在实际新建天然气集输设计中的应用：地面工程管网模拟；利用稳态流体模拟工具进行管网模拟。
该软件的使用陈小军陈艳萍谢恩何小军（重庆泰格石油天然气工程有限公司，重庆市江北区400021）（重庆川维石化工程有限责任公司，重庆市长寿区401254）摘要：介绍了PIPESIM在实际新建天然气集输设计中的应用：地面工程管网模拟；利用稳态流体模拟工具进行管网模拟。
该软件的使用提升了天然气集输工程设计的准确性和可靠性。
关键词：天然气集输；PIPESIM；地面工程；管网模拟；1软件介绍在天然气集输工程的实施过程中，从早期工程设计阶段的管线、地面设备以及整体管网设计，到后期日常运营管理阶段，稳态流动模拟可分析当前设备及管网的运行情况，及时发现并解决制约生产效能的瓶颈因素。
虽然目前市面上有若干软件可以进行管网模拟计算，但有的存在输入参数繁琐，专业知识要求较高等缺点。
而PIPESIM软件稳态流动模拟功能可便捷地模拟和发现设计中的不妥之处，以免在生产运行中发现问题导致返工和浪费。
作为行业内领先的稳态流动模拟计算软件，PIPESIM在石油行业内已得到了广泛的应用 [1]。
2 项目基本情况本项目将新建5个井场共15口单井以及配套的5条采气管道，输往就近的采气管道，再通过采气干管输往集气站。
根据气田已建管网及整个气田采用的压力系统：本区块各气井节流到1.0~2.0MPa，通过采气管道输送至集气站，要求集气站进站压力不小于1MPa。
本项目新建采气管道信息如下表所示。
结合区域实际生产经验，气液混输时流速不宜超过12m/s。
本项目采用PIPESIM稳态模拟，输入包括拟建5个井场在内共15口单井的生产数据和采气管道属性，模拟分析新建井场并网后的管道运行情况。
天然气集输+复习题
《天然气集输》课程综合复习资料一、填空题1、商品天然气无规定的化学组成，但有一系列的具体技术指标要求，其主要技术指标有：、、和。
2、根据天然气中C5以上的烃液含量的多少，把天然气划分为干气和湿气。
3、天然气的体积系数是指天然气在地层条件下所占体积与其在地面条件下的体积之比，天然气体积系数可视为仅是气藏压力的函数。
天然气体积系数的倒数称之为天然气膨胀系数。
4、烃类气体在水中的溶解度随压力增加而增大，随温度升高而减小，且随着水中含气饱和度升高，温度对气体溶解度的影响减小。
5、从气井产出的物质，除天然气外一般含有液体和固体物质。
液体物质包括液烃和气田水。
气田水又包含游离水和凝结水。
气田水分为底水或边水和束缚水两类。
固体物质包括岩屑、砂、酸化处理后的残存物等。
6、影响天然气中含水蒸汽量主要因素有：压力、温度、水中含盐量和天然气相对密度。
7、膜分离的原理是高压原料气在膜的一侧吸附，通过薄膜扩散至低压侧，由高压侧经薄膜进人低压侧的气体称渗透气，而仍留在高压侧的气体为渗余气。
8、天然气的主要成分是甲烷及少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上烃类气体，并可能含有氮、氢、硫化氢、二氧化碳及一氧化碳等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。
9、根据天然气中C3以上烃类液体的含量多少，把天然气划分为和。
10、天然气的溶解度是指。
溶解度主要取决于和，同时也与油、水的性质和天然气的组分有关。
11、天然气在高压下的粘度不同于在低压下的粘度。
在接近大气压时，天然气的粘度几乎与压力无关，随温度的升高而；在高压下，随压力的增加而，随温度的增加而。
12、气田集输系统的工作内容包括：收集天然气，并经过、、、使天然气达到符合管输要求的条件，然后输往长距离输气管道。
13、在可燃气体与空气的混合物中加入足够量的惰性气体，可以达到消除爆炸可能性的目的。
在工业上常用的惰性气体有、、。
在开工前及停工后，用惰性气体对系统进行吹扫或置换，以防止事故的发生。
14、集输管道的防火安全保护主要是防止和放空不当引起火灾。
11 工艺流程
7—燃气计量表；
8—表前阀门； 9—灶具连接管；
10—燃气灶；
11—套管； 12—燃气热水器接头
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建筑燃气供应系统
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总立管、水平干管
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1—沥青密封层；
2—套管；
3—油麻；
4—水泥砂浆；
5—燃气管道
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工程实例
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用户引入管
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1.引入管 用户引入管与城镇或庭院低压分配管道连接，在分支
最小DN为6mm，普通长度为4～12m。管子两端一般带有管 螺纹。采用螺纹连接的燃气管网，一般使用的最大DN为 50mm。镀锌钢管安装时不需涂刷防锈漆，其理论重量比不 镀锌钢管重3%～6%。 使用场合:小区低压管道和室内管道系统。
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钢板卷制直缝电焊管
采用中厚钢板采用直缝卷制，以电弧焊方法焊接而成。 钢板的弯卷常用三辊或四辊对称式卷板机。 目前国内直缝焊接钢管的生产情况是: 公称直径DN400 mm(含DN 400 mm) 以下为ERW ( Electric Resistance Welded ，直缝高频电阻焊) 钢管； 公称直径DN 400 mm 以上为LSAW (Longitudinal Submerged Arc Welded ，直缝双面埋弧焊) 钢管。
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螺旋缝电焊钢管
此种钢管一般用带钢螺旋卷制后焊接而成。钢号一般为 普通碳素钢，也可采用16Mn低合金结构钢焊制。现行标准是 《石油天然气工业管线输送系统用钢管》（GB/T9711）。
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薄壁不锈钢管
薄壁不锈钢管的壁厚不得小于0.6mm（DN15及以
上），其质量应符合现行国家《流体输送用不锈钢焊接钢
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燃气管道的敷设方式
天然气集输设计规范
站场设计
站场是集输系统中的关键节点，其设计应考虑工艺流程、 设备选型、安全环保和建筑结构等因素。
站场设计应遵循相关标准和规范，确保工艺流程合理、设 备选型正确、安全环保达标，同时满足建筑结构要求。
储气设施设计
01
集输系统流程应根据天然气来源 、市场需求、运输条件和环保要 求等因素进行选择，确保流程可 靠、高效和经济。
02
常见的集输系统流程包括单井集 输、多井集中集输和区域集输等 ，应根据实际情况进行选择和设 计。
管道设计
管道设计应考虑管道材质、管径、压力等级、防腐措施和管道走向等因素，确保 管道安全可靠、经济合理。
维护保养
制定天然气集输系统的维护保养计划，定期对管道、设备等进行保养，延长其使用寿命，确保系统安 全稳定运行。同时，应对维护保养过程进行记录和归档，以便后续追溯和管理。
05 案例分析
某地区天然气集输系统设计案例
01
案例概述
某地区天然气集输系统设计案例，涉及天然气的采集、运输和储存等环
节，旨在提高该地区天然气的供应效率和安全性。
设计规范的目的和意义
天然气集输设计规范是指导天然气集输系统设计、建设和运 营的重要标准，其目的是确保集输系统的安全、可靠和经济 性。
设计规范的意义在于统一和规范天然气集输系统的设计标准 ，提高系统的安全性能和可靠性，降低建设和运营成本，促 进天然气工业的可持续发展。
02 天然气集输系统设计
集输系统流程
02 03
设计要点
根据该地区的地质、气象和水文等条件，管道的线路和储气 设施；确保系统安全、环保、经济和可靠。
实施效果
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天然气集输系统之集输管网
一、集输管网的构成
集输管网是由不同管径、不同壁厚的金属或非金属管道构成的大面积网状管道结构。
它覆盖气田区域内所有的气井，为气井产出的天然气提供通向各类站场并最终通向天然气处理厂的通道，是天然气集输系统中不可缺少的主要生产设施。
按具体用途和输送条件的不同，集输系统管道可分为如下4类：
(一)采气管道
1．作用
采气管道是指气井与集气站之问的连接管道，其作用是将单井或相互临近的一组气井产出的天然气汇集到集气站。
2．工作特点
采气管道所输送的是井口产出后未经气液分离的天然气，其中不同程度地含有液相水、重烃凝液、固体颗粒等杂质，还含有H2S、CO2、等腐蚀性物质。
为了缩小管道和设备的尺寸，节省钢材和利用压力能，整个采气过程又常常是在比较高的工作压力下进行。
被输送介质的清洁程度差，工作压力高、腐蚀性强，管径相对较小和输送距离较短是采气管道工作的一般特点。
(二)集气支线
1．作用
集气支线是指集气站(或单井站)到集气干线管道入口的管道，其作用是将在集气站(或单井站)经过预处理的天然气输送到集气干线中去。
2．工作特点
所输送介质是已在集气站(或单井站)经过气液分离符合天然气处理厂要求的天然气，气质条件比采气管道好，通常工作压力也比采气管道低。
但除非已在集气站或脱水站脱水，该天然气在一定的压力和温度下仍处于被水饱和的湿状态。
管径一般比采气管道大，输送距离则取决于集气站(或单井站)与集气干线的距离。
(三)集气干线
1．作用
集气干线的作用是接纳各集气支线输来的天然气，将它们最终汇集到天然气处理厂／净化厂。
2．工作特点
集气干线的气质条件、工作压力与集气支线基本一致，管径在集输管网中为最大。
它可以是等直径的，也可以由不同管径的管段组合而成。
变径设置时，随进气点数目的增多和流量的增加而加大其管径。
(四)采集管道
目前，在许多含气面积不大，产量高、气质好的气田，常采用一级布站模式，即没有上述定义的采气管道和集气支、干线，井口天然气通过采集管道直接进入处理厂。
二、集输管网的结构形式
集输管网按其连接的几何方式可分为：放射状管网、树枝状管网、环形管网以及由它们组合而成的组合型管网。
(一)集气支干线的结构形式
1．树枝状结构
(1)特点
沿集气干线两侧分支引出若干集气支线，集气支线又可同样派生下一级的集气支线，各
集气支线的末端与集气站或单井站相连，由此形成树枝状管道网络。
灵活和便于扩展，是这类管网结构的特点。
(2)适用场合
当气井在狭长的带状区域内分布时宜采用这种结构。
沿产气区长轴方向布置集气干线后，两侧分枝的集气支线易于以距离最短的方式通向集气站(或单井站)，再通过采气管道与集气站所辖的各产气井相连接。
但实际生产中完全采用树枝状集输管网的情况并不多，常与后面叙述的其他管网结构方式并用，特别是与放射状管网结构并用。
榆林气田长北区采用了这种结构。
2。
放射状结构
(1)特点
从气田中心(处理厂)向四周给定点辐射的方式引出若干集气干线，再以同样的方式从这些管道的末端引出集气支线。
按这种方法形成的，以主辐射点为中心的管道网络结构称为放射状管网结构。
(2)适用场合
适宜在气井相对集中，气井分布区域的长轴和短轴尺寸相近，气体处理可以在产气区的中心部位处设置时采用。
单独依靠这种方式构成集输管网的情况不多，也是常常与树枝状结构并用。
3．环状结构
(1)特点
集气干线在产气区域内首尾相连呈环状，环内和环外的集气站、单井站以距离最短的方式通过集气支线与环状集气干线连接。
这种集气干线设置方式的特有优点是各进气点的进气压力差值不大，而且环管内各点处的流动可以在正、反两个方向进行。
(2)适用场合
当产气区域的面积大，但长轴和短轴方向的尺寸差异小，且产气井大多沿产气区域周边分布时，采用环状结构管网常常是有利的。
它使环状干线上各进气点的压力差值降低，并提高了集输生产过程中向天然气处理厂连续供应原料气的可靠性。
4．组合式结构
各种管网结构形式具有各自的优缺点，适用于不同的具体使用场合。
大部分集输管网采用包括树枝状、放射状和环状结构在内的组合结构形式，尤以前两种结构的组合应用最为常见，如苏里格气田、靖边气田采用了这种结构。
(二)采气管道的结构形式
采气管线数量比集气管线数量多。
与集气管网一样，采气管网也可分为不同的进站结构，主要有单井直接进站结构、井丛进站站结构、单井串接进站结构和阀组进站结构。
1．单井直接进站结构
单井直接进站是目前在气田中应用最广的模式，是典型的放射状管网，靖边气田采用了单井直接进站的多井集输模式，该模式可以大大简化井口工艺。
2．井丛进站站结构
在开发部署时，通过钻斜井方式把相邻的几口气井集中布置在1个井场。
目前，罗家寨气田最多的井场布置了3口气井；长北气田1座井丛布置1~3口气井，苏里格气田1座井场常常布置了3~7口气井，其结构也多为放射状。
3．单井串接进站结构
单井串接是通过采气管道把相邻的几口气井串接到采气干管汇合后集中进入集气站，是树枝状与放射状组合结构，目前苏里格气田、山西沁水盆地煤层气田广泛采用了这种结构。
单井串接进站的结构模式主要有两种：
(1)井间串接模式
单井采气管道就近接人临近井场，气井顺序相连，根据气井的布置，采气干管按不同方位呈放射状进入集气站。
根据辖井数的多少，一般建设5～12条采气干管。
(2)就近插入模式
根据气井的分布，按相对固定的方向，敷设采气干管，单井采气管道以最短的距离垂直就近接人临近的采气干管。
4．阀组进站结构
把相邻的几口单井集中输送至附近阀组，在阀组对气体进行初步处理后再输送至集气站，是放射状的组合结构，目前在苏里格气田和煤层气领域中有少量应用。
三、集输管网的设置原则
(一)满足气田开发方案对集输管网的要求
1．以气田开发方案提供的产气数据为依据
产气区的地理位置、储层的层位和可采储量；开发井的井数、井位、井底和井口的压力和温度参数(包括井口的流动压力和流动温度)；各气井的天然气组分、开采中的平均组分构成气井凝液和气田水的产出量和组分构成，以上数据是气田开发方案编制的依据，也是集输管网建设所需的基础数据。
2．按气田开发方案确定集输管网的建设规模
开发方案根据气田的可采储量、天然气的市场需求和适宜的采气速度，对气田开发的生产规模、开采期、年度采气计划、各气井的日产量、最终的总采气量和采收率作了具体规定。
集输管网的建设规模应与天然气开发方案确定的生产规模相一致。
(二)与集输站场设置相协调集输管网的设置与集输工艺技术的应用、生产流程的安排和站场的合理布置要求密切相关。
采用不同的集输工艺和不同的集输站场设置方案会对集输管网设置提出不同的要求，会带来有利和不利的因素，影响到集输管网的总体布置和建设投资。
通过优化组合集输管网和站场建设方案可将这两项工程建设的总投资额降到最低。
(三)天然气总体流向合理天然气集输管网的最终输送目的地是天然气处理厂，经处理后的商品天然气再输送到天然气用户区。
集输管网内的天然气总体流向不但要与产气区到处理厂的方向相一致，还应与产气区到主要用户区的方向相一致。
为此要把集输管网设置和天然气处理厂的选址结合起来，把处理厂选址在产气区与主要用户区之间的连线上或与这个连接尽可能接近的区域，并力求处理厂与产气区的距离最短。
(四)符合生产安全和环境保护要求管网中集气干线和主要集气支线的走向与当地的地形、工程地质、公路交通条件相适应。
避开大江、大河、湖泊等自然障碍区和不良工程地质段以及高度地震区，使管道尽可能沿现有公路的地区敷设。
远离城镇和其他居民密集区，不进入城镇规划区和其他工业规划区。
石油英才网。