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一种枯竭气藏储气库用地面集输系统

2021-01-31 20:58:43

一种枯竭气藏储气库用地面集输系统

　　技术领域

　　本发明属于地下储气库的地面工艺流程及设备技术领域，具体涉及一种枯竭气藏储气库用地面集输系统。

　　背景技术

　　很多天然气用户在冬季和夏季的用气量差别比较大，一般冬天的用量要高于夏季的用量，在比较极端的情况下，冬季用量会是夏季用量的6～10倍，必须通过气库进行季节调峰，即夏季市场用气量低于管道输气能力时，将富余气量存入地下储气库，在冬季用户用气量大于管道输送能力时，从地下储气库中采出天然气向用户供气。此外，一天内不同时段用气量也会有不同，也需要气库进行调峰，称为日调峰。在起到季节调峰作用的同时，当输气干线发生突发性重大自然灾害或管道泄漏等事故造成短时间供气中断时，它还可兼作应急后备气源，大大提高了供气的可靠性。

　　目前世界上成功应用的天然气地下储气库主要分布于美国、俄罗斯与欧洲等发达地区。国内储气库主要是以大港油田为代表的凝析油气藏储气库与金坛岩穴储气库。由于储气库地质结构的差异，注气工艺和采出气的处理工艺即集输系统就存在一定的区别。当前针对枯竭气藏的地面集输系统的报道和研究较少，因此，需要研究适合枯竭气藏地下储气库的地面集输工艺，使得工艺参数、工艺设备、工艺流程满足枯竭气藏天然气特点，同时优化集输流程，降低工程费用。

　　发明内容

　　本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题提供一种枯竭气藏储气库地面集输系统，该集输系统能够实现枯竭气藏储气库地面注气与采气流程的管道与设备共用。

　　本发明提供的技术方案是：

　　一种枯竭气藏储气库用地面集输系统，安装在储气库井口与外输管道之间，并通过管道及阀组连接，所述集输系统包括段塞流捕集器、空冷器、旋风分离器、过滤分离器、三甘醇脱水装置、天然气压缩机、放空火炬、计量分离器、采出水储罐、井口采气树和安装在管道上的阀组及放空阀组；

　　所述集输系统在注气时，关闭与段塞流捕集器和空冷器相连的所有阀组，从外输管道进入的气体直接进入旋风分离器、过滤分离器和三甘醇脱水装置旁通，然后进入天然气压缩机经压缩后通过井口采气树注入储气库；

　　所述集输系统在采气时，关闭注气管道阀组，采出气依次经过计量分离器、段塞流捕集器、空冷器、旋风分离器、过滤分离器和三甘醇脱水装置，之后进入外输管道；

　　位于段塞流捕集器下游的管道上连接有注入装置，注入装置向所述集输系统注入水合物抑制剂，所述水合物抑制剂的制备方法包括如下步骤，

　　步骤1：在容器中加入N-二甲氨基异丁烯酸乙酯、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、1,3-二乙烯基-2-咪唑啉酮和200ml去离子水，再加入乳化剂0.22～0.42g，在氮气保护下升温至70℃，混合均匀得到单位量值的混合液A；

　　步骤2：把0.1g过硫酸钾溶于18ml去离子水中，溶解完毕后向步骤1得到的单位量值的混合液A中缓慢滴加，滴加完毕后继续反应5h；

　　步骤3：反应结束后过滤凝聚物，离心分离，干燥，得到固体产物即为所制备的产品；

　　N-二甲氨基异丁烯酸乙酯、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、1,3-二乙烯基-2-咪唑啉酮的物料量为0.1～0.5mol︰0.05～0.3mol︰0.05-0.3mol。

　　具体的，所述水合物抑制剂的制备方法包括如下步骤，

　　步骤1：在容器中加入N-二甲氨基异丁烯酸乙酯0.35mol、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪0.18mol、1,3-二乙烯基-2-咪唑啉酮0.15mol和200ml去离子水，再加入乳化剂0.32g，在氮气保护下升温至70℃，混合均匀得到单位量值的混合液A；

　　步骤2：把0.1g过硫酸钾溶于18ml去离子水中，溶解完毕后向步骤1得到的单位量值的混合液A中缓慢滴加，滴加完毕后继续反应5h；

　　步骤3：反应结束后过滤凝聚物，离心分离，干燥，得到固体产物即为所制备的产品。

　　优选的，所述乳化剂为SDS、AEO-9中一种或两种的组合物。

　　优选的，所述乳化剂为SDS、AEO-9两种的组合物，SDS和AEO-9的质量比为1︰1。

　　本发明采用积液控制器可有效减少管道内积液，可消除段塞流。本发明提供的水合物抑制剂是通过高分子与水合物的吸附作用实现的。其中的2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪嵌段中环形官能团上的两个氨基具有良好的亲水性，N-二甲氨基异丁烯酸乙酯嵌段和1,3-二乙烯基-2-咪唑啉酮嵌段中的环形官能团均能和水合物形成氢键，使水合物在高分子链上无规则形成，且分子链可以进入形成的水合物空腔，阻止或延缓了了气体分子进入空腔。水合物抑制剂可以干扰水合物的正常生长，三种嵌段之间有协同作用，相互配合显著延缓了水合物的形成速度。

　　附图说明

　　图1是本发明结构示意图；

　　1外输管道、2段塞流捕集器、3空冷器、4旋风分离器、5过滤分离器、

　　6三甘醇脱水装置、7天然气压缩机、8井口采气树、9放空火炬、

　　10采出水储罐、11放空汇管、12采出气集输管道、

　　13注气及外输管道、14外输放空管道、15段塞流捕集器放空管道、

　　16旋风分离器放空管道、17注气放空管道、18井口放空管道、

　　19注气管道、20外输放空阀组、21外输管道阀组、22外输节流阀组、

　　23注气管道阀组、24旋风分离器放空阀组、25空冷器旁通阀组、

　　26段塞流捕集器旁通阀组、27段塞流捕集器出口阀组、

　　28段塞流捕集器放空阀组、29空冷器进口阀组、30空冷器出口阀组、

　　31三甘醇脱水装置进口阀组、32三甘醇脱水装置旁通阀组、

　　33三甘醇脱水装置出口阀组、34外输管道阀组、35天然气压缩机旁通阀组、

　　36外输管道安全阀组、37天然气压缩机进口管道阀组、

　　38天然气压缩机出口阀组、39井口注气管道、40计量分离器出口阀组、

　　41井口注气管道阀组、42井口采气管道阀组、43井口采气管道安全阀组、

　　44采出气管道放空阀组、45段塞流捕集器排液管道阀组、

　　46旋风分离器排液管道阀组、47过滤分离器排液管道阀组、

　　48注气放空管道阀组、49采气管道安全阀组、50段塞流捕集器入口阀组、

　　51采气旁通管道、52旋风分离器出口管道、53旋风分离器进口管道、

　　54井口注气管道放空阀组、55排液汇管、56计量分离器、

　　57计量分离器入口阀组、58计量分离器排液阀组、59井口管道、

　　60井口放空管道阀组。

　　具体实施方式

　　如图1所示为用于枯竭气藏储气库地面集输系统，安装在储气库井口与外输管道1之间，并且通过管道及阀组连接。本发明所述的枯竭气藏储气库内存储的枯竭气是指采出气组分中：CH4摩尔含量为92％～100％；C2H6摩尔含量为0～3％；C3H8摩尔含量0～1％；H2S含量为0～10ppm；H2摩尔含量为0～1％的气体。

　　所述的地面集输系统包括段塞流捕集器2、空冷器3、旋风分离器4、过滤分离器5、三甘醇脱水装置6、天然气压缩机7、放空火炬9、计量分离器56、采出水储罐10、井口采气树8和安装在管道上的阀组及放空阀组。

　　所述的段塞流捕集器2气相出口依次通过段塞流捕集器出口阀组27、空冷器进口阀组29与空冷器3连接，段塞流捕集器2的液相出口通过段塞流捕集器排液管道阀组45与排液汇管55连接，所述的段塞流捕集器2通过段塞流捕集器旁通管道与注气管道19连接，段塞流捕集器旁通管道上依次设置段塞流捕集器旁通阀组26和空冷器旁通阀25，所述的段塞流捕集器2与空冷器3连接的管道同时与段塞流捕集器旁通阀组26和空冷器旁通阀25之间的管道连通。

　　所述的空冷器3出口通过旋风分离器进口管道53与旋风分离器4连接，旋风分离器进口管道53上设置有空冷器出口阀组30。

　　所述的旋风分离器4的气相出口通过旋风分离器出口管道52与过滤分离器5连接，所述的旋风分离器4的液相出口通过旋风分离器排液管道阀组46与排液汇管55连接；空冷器出口阀组30与旋风分离器4之间的旋风分离器进口管道53上设置旋风分离器放空管道16，旋风分离器放空管道16上设置旋风分离器放空阀组24，旋风分离器放空管道16与放空汇管11连接。

　　所述的过滤分离器5气相出口通过三甘醇脱水装置进口阀组31与三甘醇脱水装置6连接，同时过滤分离器5依次通过三甘醇脱水装置旁通阀组32、外输管道阀组34、天然气压缩机进口管道阀组37与天然气压缩机7连接，所述过滤分离器5的液相出口通过过滤分离器排液管道阀组47与排液汇管55连接。

　　所述的三甘醇脱水装置6气相出口依次通过注气及外输管道13和注气管道19与外输管道1连接，注气及外输管道13上依次设置有三甘醇脱水装置出口阀组33和外输管道安全阀组36，注气管道19上依次设置有外输节流阀组22和外输管道阀组21，所述的注气管道19依次通过注气管道阀组23、旋风分离器进口管道53与旋风分离器4连接所述的三甘醇脱水装置6的液相出口直接与排液汇管55连接。

　　天然气压缩机7依次通过井口注气管道39、井口管道59与井口采气树8连接，井口注气管道39上设置有天然气压缩机出口阀组38，井口管道59上设置有井口注气管道阀组41，天然气压缩机出口阀组38和井口注气管道阀组41之间的井口注气管道39上设置注气放空管道17，注气放空管道17上设置井口注气管道放空阀组54，注气放空管道17与放空汇管11连接；所述的天然气压缩机7处设置有天然气压缩机旁通管道，天然气压缩机旁通管道上设置有天然气压缩机旁通阀组35，天然气压缩机旁通管道一端连接在天然气压缩机进口管道阀组37和外输管道安全阀组36之间的管道上，另一端连接在天然气压缩机出口阀组38之后的井口注气管道39上，所述的天然气压缩机旁通管道通过注气放空管道阀组48与注气放空管道17连接。。

　　所述的井口采气树8分别通过井口管道59、采气旁通管道51与计量分离器56连接，井口管道59上设置有井口注气管道阀组41，采气旁通管道51上设置有井口采气管道阀组42、井口采气管道安全阀组43和计量分离器入口阀组57，所述的井口注气管道阀组41和井口采气树8之间的井口注气管道59上设置有井口放空管道18，井口放空管道18上设置有井口放空管道阀组60，井口放空管道18与放空汇管11连接。

　　计量分离器56气相出口通过采出气集输管道12与段塞流捕集器2连接，采出气集输管道12上从计量分离器56气相出口处依次设置有计量分离器出口阀组40、采气管道安全阀组49和段塞流捕集器入口阀组50，所述的采气管道安全阀组49和段塞流捕集器入口阀组50之间设置段塞流捕集器放空管道15，段塞流捕集器放空管道15上设置有段塞流捕集器放空阀组28，段塞流捕集器放空管道15与放空汇管11连接，所述的采出气集输管道12上设置采出气管道放空阀组44，采出气管道放空阀组44位于计量分离器出口阀组40与采气管道安全阀组49之间，采出气管道放空阀组44同时与放空汇管11连接；计量分离器56液相出口通过计量分离器排液阀组58与排液汇管55连接；排液汇管55与采出水储罐10直接连接。

　　放空汇管11与放空火炬9直接连接，放空汇管11通过外输放空管道14和外输管道1连接，所述的外输放空管道14位于外输管道1和外输管道阀组21之间，外输放空管道14设置外输放空阀组20。

　　集输系统在注气时关闭与段塞流捕集器2和空冷器3相连的所有阀组，从外输管道1进入的气体直接进入旋风分离器4、过滤分离器5和三甘醇脱水装置旁通，然后进入天然气压缩机7经压缩后流经注气及外输管道13，通过与注气及外输管道13连接的井口采气树8注入储气库。采气时，关闭注气管道阀组，采出气依次经过计量分离器56、段塞流捕集器2、空冷器3、旋风分离器4、过滤分离器5和三甘醇脱水装置6，之后进入注气及外输管道13，后进入外输管道1。

　　注气工艺流程如下：

　　在注气之前首先需要将外输放空阀组20、空冷器旁通阀组25、空冷器出口阀组30、段塞流捕集器排液管道阀组45、旋风分离器放空阀组24、三甘醇脱水装置进口阀组31、三甘醇脱水装置出口阀组33、外输管道安全阀组36、天然气压缩机旁通阀组35、注气管道放空阀组54、井口采气管道阀组42、井口采气管道安全阀组43关闭；

　　然后外输管道1中的天然气依次通过外输节流阀组21、注气管道19、注气管道阀组23、旋风分离器进口管道53、旋风分离器4、旋风分离器出口管道52、过滤分离器5、三甘醇脱水装置旁通32、外输管道阀组34、天然气压缩机进口管道阀组37、天然气压缩机7、天然气压缩机出口阀组38、井口注气管道39、井口注气管道阀组41和井口管道59，最后通过井口采气树8注入储气库。

　　采气工艺流程：

　　在采气之前首先需要将外输放空阀组20、段塞流捕集器放空阀组28、旋风分离器放空阀组24、注气管道放空阀组54、采出气管道放空阀组44、井口放空管道阀组60、井口注气管道阀组41、段塞流捕集器旁通阀组26、注气管道阀组23、空冷器旁通阀组25、三甘醇脱水装置旁通阀组32、天然气压缩机旁通阀组35、天然气压缩机进口管道阀组37关闭；

　　然后将储气库中的天然气依次通过井口采气树8、井口采气管道安全阀组43、井口采气管道阀组42、计量分离器入口阀组57、计量分离器56、计量分离器出口阀组40、采出气集输管道12、采气管道安全阀组49、段塞流捕集器入口阀组50、段塞流捕集器2、段塞流捕集器出口阀组27、空冷器进口阀组29、空冷器3、空冷器出口阀组30、旋风分离器进口管道53、旋风分离器4、旋风分离器出口管道52、过滤分离器5、三甘醇脱水装置进口阀组31、三甘醇脱水装置6、三甘醇脱水装置出口阀组33、外输管道阀组34、外输管道安全阀组36、外输节流阀组22、外输管道阀组21最后进入外输管道1。

　　位于段塞流捕集器下游的管道上连接有注入装置，注入装置向所述集输系统注入水合物抑制剂。

　　实施例1

　　所述水合物抑制剂的制备方法包括如下步骤，

　　步骤1：在容器中加入N-二甲氨基异丁烯酸乙酯0.1mol、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪0.05mol、1,3-二乙烯基-2-咪唑啉酮0.05mol和200ml去离子水，再加入乳化剂，在氮气保护下升温至70℃，混合均匀得到混合液A。乳化剂为SDS和AEO-9的组合物，SDS和AEO-9的质量均为0.11g。