我是来自地层深处的天然气,兄弟姐妹遍布世界。我出生在中国新疆的克深气田,这可是世界罕见的超深、超高、压裂缝性致密砂岩气藏,有着中国石油陆上迄今投入生产埋藏最深的大型砂岩气藏,对勘探开发技术、工艺要求高,开发难度大。

  钻出地层的那一刻,可谓我人生的转折点。睁开眼睛的瞬间,我还有点不习惯。

  “气压不稳,这几天要好好呵护才行。”石油人忙碌地为我“体检”,最终安抚了我。优化的井口参数更让我心平气和地开始了人生旅程。

  气田的工作人员把我和附近分散的兄弟姐妹送到集气站集合。如果我们身体里含有硫化氢、二氧化碳和有机硫等酸性组分,必须首先想办法去除,否则不仅会腐蚀设备和管线,还会影响人类身体健康。然后我们会被送到下一站——天然气处理厂(站)。

  我可不是一出生就直接进入千家万户的。由于长期沉睡于地层深处,我的身体里难免有杂质。为了让我更受欢迎,必须到天然气处理厂把体内含有的液体(凝析油、矿化水)和固体杂质(岩屑、沙砾)去除。如果把这些东西带进输气场站,会堵塞管线、磨损设备。

  “洗洗澡”“消消毒”,这是我期盼的一次美好旅行。

  产自不同气田的天然气体内所含杂质不尽相同,因此处理厂的工艺流程也会有所变化。

  由于我来自克深气田,体内含有凝析油,因此进入天然气处理厂的第一件事就是到凝析油装置把身体挟带的“黄金”过滤出来,提高我的经济效益。

  此外,脱水脱烃必不可少。有人会问我为什么要去除身上的水。我的主要交通方式是管道,当旅途中遇到气候变化,身上的饱和水蒸气会凝结成液体甚至会结成冰,造成阀门或管线冻堵,为安全生产带来隐患。

  通常,在我进入生产分离器后,处理厂的工作人员会采用深冷分离法为我来一次全身净化,彻底去除身上挟带的水、固体杂质等,然后用压缩机将我增至所需压力,再利用身体中各组分冷凝温度的差异,使脱水后的我满足低温处理要求。

  接下来,处理厂的员工会选择原料气预冷器“排毒”法,将我体内所含的碳三以上烃类物质分离。这样可有效预防“疾病”。

  经过一系列净化处理环节,我感觉一身清爽,成为合格的干气。下一站等待我的是外输管道。

  天然气的长距离管道输送需要动力。如果把我们比喻成人体的血液,压缩机就是那个提供动力和生命力的心脏,压气站就是守护心脏的心房。一条条长输管道犹如动脉贯穿祖国大江南北,把我们安全输送到城市管网,再降压分输到工厂、厨房……

  如何更好地确保我们一路安全平稳?主要有3个重要环节:“打气”,就是通过压缩机增压,提高长距离输送能力;化验,是为了随时掌握我们的身体状况,确保能够及时发现“病症”并及时治疗;管道及相关设备体检则是保证长输管道本质安全的有效手段,确保畅通无阻输送能源。

  现在,神清气爽的我正通过一条条钢铁巨龙在祖国的广袤大地上畅行。沿线场站的加压设备不停地为我加油鼓劲,先进的检测技术让我时刻保持健康,恪尽职守的石油人陪伴我一路向前……

  为了方便运输,我还可以改变形态,成为液化天然气(LNG),也可以被压缩成压缩天然气(CNG),被送到没有通天然气管道的地方。

  看着这绚丽多彩的世界和守护在身旁的石油人,我更加坚定信心,用我的光和热换来千家万户的温暖和明亮。

  (刘爽 苏华 唐龙)

原料气后冷器
吸附塔

  天然气课堂

  为什么要给天然气“洗洗澡”

  克深处理厂工艺工程师 张龙

  刚从井口产出的天然气是以碳氢化合物为主要成分的可燃气体混合物,主要成分是甲烷。不同气田产出的天然气所含杂质不同。

  有的气田产出的天然气中含有硫化氢、二氧化碳和有机硫等酸性组分,在水存在的情况下会腐蚀金属。特别是硫化氢,气味难闻且有很大毒性,对人体有危险,而且在有水及高温环境中对设备和管线腐蚀严重。二氧化碳为不可燃气体,在影响天然气热值的同时,也影响管输效率。去除这些杂质的同时还能有效提高燃料天然气的燃烧热值。

  脱除水分的主要原因是防止在管输过程中形成凝析水,避免对管线造成腐蚀,减小管输阻力,防止水和甲烷在特定温度和压力下形成水合物等。

  脱除其他烃类的主要目的在于,其他烃类较之燃料天然气的经济效益更高。例如乙烷、丁烷都是生产乙烯的重要原料。丙烷是液化石油气的主要成分,可以作为燃料,也是重要的化工原料。

  天然气净化处理工艺的主要任务就是为原料气“洗洗澡”,达到一类产品天然气指标。 (苏华 唐龙 采访)

  天然气“体内”的杂质去哪儿了

  重庆天然气净化总厂厂长、党委副书记 喻泽汉

  刚从井口出来的天然气被我们称为原料天然气。西南油气田开采的原料天然气中含有硫化物。因此,我们厂除了输出洁净、优质的商品天然气外,还有一项重要工作——利用脱除的含硫化合物生产硫黄。

  我们厂有三大主体装置,即脱硫单元、脱水单元、硫黄回收单元。上游将原料天然气输送到天然气净化厂,首先经过脱硫单元,将天然气中的硫化氢、有机硫及少量的二氧化碳脱除。原料天然气中经过脱硫单元脱除的硫化氢、有机硫来到硫黄回收单元,经过专业的硫黄回收工艺和设备,生产出硫黄。

  硫黄作为天然气净化中的附属产品,也是我们的主要销售产品。目前,重庆天然气净化总厂每年能生产硫黄近150万吨。硫黄用途广泛,可应用于化学制品、农药、医药、染色、制革等行业。(胡珊 采访)

  为何隔一段距离就要设一座阀室或场站

  西部管道烟墩作业区副主任 吕喆明

  气体是可以被压缩的,天然气也不例外。要输送一定量的天然气到下游城市,在相同的管道直径下,压力越高,单位时间管道输送的天然气也就越多,管输能力也就越强。因此,在管道建设初期就会结合设计输量,比选不同设计压力和管材,选用大口径、长距离管道进行输送。但是管道内壁不是绝对光滑的,所以天然气在管道内流动时会受到一定阻力,我们将其称为沿程摩阻。管道的输送压力会随着距离的增加而逐渐降低。以西部管道所辖西气东输二线管段为例,我们所辖西气东输二线管段长度大约2324公里,每隔17公里至30公里,就会根据管道沿线200米范围内居民户数和建筑物密集程度,修建一座阀室,当管道出现问题,无法正常输气时,能够及时关断隔离,进行处置。考虑到远程、地形等影响,大约每隔170公里左右会建设一座压气站,将上游输送的天然气增压输送到下游场站。 (杨尚飞 藏玉霞 采访)

压气站
凝析油装置
空冷器

  延伸阅读

  衡量天然气质量的主要因素有哪些?

  天然气作为一种商品,必须达到一定的质量指标以满足安全平稳输气和用户要求。衡量天然气质量的指标包括热值、水露点、烃露点、硫含量等。

  天然气热值,即单位体积或质量的天然气燃烧时所产生的热量。地方燃气公司的燃气来源于天然气长输管道中的管输天然气,在供气合同中,双方会对管输天然气的热值做出一定要求。

  露点是指饱和蒸气经冷却或加压,遇到接触面或凝结后液化成露。这时,在该压力下的温度称为露点。

  其中,水露点是在一定压力下,天然气中刚有一滴露珠出现时的温度。液态水的存在会加速天然气中酸性组分对管材和设备的腐蚀,还会形成固态天然气水合物,堵塞管道和设备。在交接点压力下,水露点应比输送条件最低环境温度低5摄氏度。

  烃露点是在规定压力下,气态烃开始形成液态烃的温度。在长输管道中,随着技术的进步,输送压力较高。高压力和一定温度条件下,管道中的天然气有可能析出液态烃,因此进入输气管道的气体必须清除杂质。烃露点应低于最低输送环境温度。 (刘爽 整理)

  高含硫天然气与普通天然气处理有何区别?

  重庆天然气净化总厂厂长、党委副书记 喻泽汉

  区别主要有三点:

  第一是高含硫天然气净化装置的脱硫单元、硫黄回收单元在设备设施的材质选择、参数设置、选型等方面有更加严格的要求,需要采用更耐腐蚀的材质来提高设备设施的使用寿命,对脱硫单元的溶液循环量、硫黄回收单元的设计量等参数的设置都需要更高要求。

  第二是对高含硫天然气净化装置的监测、维修要采取更加严格的标准。高含硫天然气具有强腐蚀性,需要定期对设备进行检修,装置连续运行时间会因此受到影响。

  第三是在安全管理方面更加严格。高含硫天然气净化装置的操作难度更大,对操作人员的要求也更高,对安全保障措施与安全防护设施配备情况提出更高要求。 (胡珊 采访)

  压气站增压或分输期间要经过哪些工艺?

  西部管道工艺设备岗 黄川

  压气站是输气管道的重要组成部分,除了“打气”,还要为管道内的天然气“体检”。天然气从上游管道进入压气站后,必须时刻进行在线分析和计量,目的是监督气质、对比输量,通过分析,确认实时气体组分、水露点含量,依靠色谱提供详细参数,为流量计算机的流量测算提供更准确的依据。同时,气体各组分需要满足计量交接协议要求,保证气体达标。

  但如果想登陆“地上飞机”,天然气还要通过卧式、旋风过滤器,清除颗粒及粉尘杂质,防止堵塞场站空气滤芯导致异常工况发生,提高输送效率。“登机”后,在转子的巨大旋转压力下,天然气被压缩到10兆帕至11兆帕。随着压力的上升,“体温”也会随之升高。高温会对管道内壁造成损坏,所以要经空冷器冷却至出站温度不大于50摄氏度,再继续一个站接一个站地运行,直到经过降压分输至城市管网。 (杨尚飞 藏玉霞 采访)

  如何为油气管道“听诊”?

  西部管道科技信息服务中心完整性所 田野

  长输管道所用钢管在加工、运输、安装及运行阶段都有可能产生缺陷。如果不能及时发现这些缺陷并采取修复措施,在内压和外部载荷作用下,缺陷扩展会造成油气管道泄漏甚至发生爆炸。

  通过内检测技术定期对管道进行“体检”,可以实现在线诊断长输管道安全状况,变被动抢修为主动预防,变常态管理为基于内检测数据的动态管理,修复超标缺陷,关注发展缺陷,保障管道安全平稳运行。

  人类健康体检有X光、B超等手段,管道内检测也有多种方式,如针对几何形状类缺陷的变形内检测、针对金属损失类缺陷的漏磁内检测、针对裂纹类缺陷的剪切波超声内检测等。

  管道内检测器利用介质前后压差推动前行,通过对管道内检测获取的数据进行分析判读,可得到被检管道全线的缺陷性质、尺寸和位置信息。这些海量数据是开展管道完整性管理的前提,也为建设智能管道与智慧管网打下基础。 (杨尚飞 藏玉霞 采访)

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