关于天然气:传输装置和存储解决方案

关于天然气:传输装置和存储解决方案
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天然气是由两种不同的自然过程产生的,即热成因和生物成因。

热生气体是在数百万年的时间里,由地下和海底深处的储层中腐烂的有机物产生的。

热成因气井的天然气主要有三种供应方式:

  • 溶解在原油中的气体或从原油储层顶部提取出来的气体被称为伴生气。
  • 从含微量原油的天然气或凝析气藏中提取的气体被称为非伴生气。

另一方面,生物气是由甲烷生物在煤层、垃圾填埋场和沼泽中发现的高温厌氧条件下分解形成的。

  • 煤层

天然气是从煤层和被吸附到表面的煤中提取出来的。这就是众所周知的煤层气。

  • 垃圾填埋气

这实际上被认为是可再生能源,是由我们在许多垃圾填埋场的废物产生的。

天然气也存在于难以开采的地方,被困住了。这是由于岩石孔隙的性质,比人类的头发小很多倍,被称为“致密气体”。

世界领先的天然气供应商

目前,美国是世界上最大的天然气生产国,2010年的天然气产量为22万亿立方英尺(Tcf)。这使得俄罗斯失去了第一的位置,他们现在是第二大生产国,产量为20.5万亿立方英尺,中东是第三大生产国。

一旦发现天然气,就必须回收、加工、运输和储存。这些活动将在下面几节中从NG的恢复和处理开始阐述。

海上NG -原油和气藏的开采


![从维基百科由Swinsto101喷吐天然气生产平台](https://img.bhs4.com/e7/8/e7844437efaee646d46415e3dcfdb0efe271344d_large.jpg)伴生气体处理**

当原油勘探发现一个相当大的储层时,通常岩心样品中含有一定量的天然气。这是伴生气,存在于原油顶部和储层盖之间,在储层固有的压缩力的作用下,与原油一起被推入隔井器。在采油平台上,气体与石油分离,然后冷凝物和水被除去。然后,气体通过胺吸收塔,在那里二氧化碳和硫化氢被去除。现在,天然气已经完成了海上处理,并准备通过天然气压缩机和海底管道输送到岸上进行进一步处理。

  • 非伴生气体处理

一旦发现了原生天然气储层,并且探明了天然气储量的数量和质量,就会在储层中打井,并在井口和生产平台之间安装大量的天然气隔水管。

在生产甲板上,天然气通过旋风分离器和水分离器去除砂子和水,然后进入凝析油分离单元,在那里凝析油被分离出来并分别送到岸上。气体现在通过乙二醇接触器或其他加热/干燥阶段脱水。

现在,天然气在被送往岸上进行进一步处理之前,要进行与伴生气处理相同的处理。

天然气陆上加工

《天然气加工厂》摘自维基百科,作者Mbeychok

气体精炼厂通常放置在离钻井平台/海上平台天然气出口管道尽可能近的位置。它通过管道从这里输送到炼油厂,途中有几个增压站。

下面是由Hairydude和mbeychok在维基百科上提供的流程图,请点击图片放大。注:绿色区域为海上加工。

来自维基百科的海上和陆上工厂的天然气加工,by hairy Dude和Mbeychok

一旦进入炼油厂,根据气体的干燥度分数,可以再次通过乙二醇或干燥剂干燥器/塔进行干燥,以确保所有水分都被除去。

从这里,NG进入另一种类型的吸收塔,该塔去除NGL(天然气液体),而不是除去水分的胺塔。

现在气体被压缩,当它通过塔时,吸收油的NGL被喷射到气流中。这将剥离NGL,这些NGL与塔底的石油一起聚集在一起。从这里,混合物通过不同温度的各种加热器,产生丁烷和戊烷。这些通过分馏进一步分解为丙烷和丁烷。

现在对NG进行进一步处理,通常分别通过吸附活性炭去除汞和氮。最后在取样后,向气体中加入甲硫醇化合物(硫醇);这是一种气味剂,使天然气具有典型的“臭鸡蛋”气味,以帮助检测气体泄漏。

天然气现在已经准备好进行分配和储存。其典型成分如下表所示;请按图片放大。

NG表的典型组成

天然气分布

天然气一旦加工,就必须供应给数千英里之外的消费者。

运输天然气有两种方式;州际和州内管道,将天然气转化为液体,并通过液化天然气运输船进行海上运输。

  • 管道运输

州际天然气顾名思义是跨州运输天然气,而州内天然气是在一个州内运输,现在大多数国家都建立了广泛的天然气供应管道网络。气体的供应压力在200到1500 psi之间;压力减少了体积,并有助于推动气体通过管道基体。在管道的各个位置都有压缩站,以确保保持工作压力。其中一些站还设有脱水装置,以去除天然气在通过管道运输时所携带的任何水或固体。

管道中还安装了计量站。这些表向供气公司显示按面积消耗的燃气量。

输送天然气的管道是14 - 48英寸之间的碳钢,符合天然气管道的API标准,尽管在需要灵活性和易于更换的地方,也使用耐高压的现代塑料管道。

碳钢管道在外部涂上一层熔合环氧树脂以防止腐蚀,并定期在内部使用“清管”聪明的猪测量腐蚀的影响。

  • LNG运输船运输

液化天然气油轮从维基共享由Pline

如果要用液化天然气运输船运输天然气,首先必须通过液化将其转化为液体。

这是通过在3.5psi的压力下将气体冷却到-162°C(-260°F)并将其体积减少1/600来实现的

一旦达到这一目的,气体就会被泵入液化石油气运输船的球形罐中,用于海上运输。

在目的地,液化天然气被泵到岸上的再分类工厂,在那里它被气化和储存,准备分配。

天然气的储存

在选择地下存储设施时,必须检查以下属性以确定其保留能力:

  • 估计能力
  • 孔隙度
  • 磁导率
  • 相关费用(维修等)
  • 输送速率和注入和排出周期

最重要的两个特征是天然气储存量和输送能力——天然气从储存和排放的速率。

天然气可以储存在三个地下设施中;

1.多余的油气井

在美国,冗余/删除陆上油气井是最流行的天然气储存方式。这主要是因为基础设施已经到位,即枯竭井、管道、连接和收集系统。

2.蓄水层

有几个地下蓄水层被用于天然气储存,这些地下蓄水层有一个不透水的盖子,以防止天然气的泄漏。在这种类型的储存中需要一个气垫来帮助输送速率。

3.盐洞

这种方法可以提高注入和输送速度,但在所有三种方法中,建立和维护成本最高。

天然气加工部分在海上进行,然后被压缩并通过管道输送到岸上。在这里,气体被进一步处理,以去除水分和其他有用的碳氢化合物,以及不受欢迎的酸和二氧化碳。

一旦气体被处理到天然气管道标准,它就会通过管道网络、压缩和干燥站输送给消费者。天然气还可以冷却并转化为液化天然气,然后用液化天然气运输船通过海上运输,在目的地重新分类。

天然气储存在天然的地下不渗透洞穴或多余的油气藏中。

参考文献

  • Begutexas: NG管道质量及规格
  • 流程图从维基百科由Hairydude和mbeychok
  • eiagov: NG的存储位置
  • 图片:来自维基百科的天然气加工厂,作者Mbeychok
  • 天然气:天然气精炼
  • 壳牌石油: LNG加工/输送