一种天然气低成本清洁生产方法技术

本发明专利技术公开了一种天然气生产方法，包括如下步骤：1)井筒保温；2)加入药剂；3)分离污水；4)浓缩污水；5)回收药剂：将固形物(如盐晶)与浓缩污水分离，再将固形物进一步处理或综合利用；6)重复使用。本发明专利技术用于天然气生产中能够充分利用天然能量生产天然气，能够充分利用天然能量有效解决污水回注地层制约天然气生产的问题，能够有效解决水合物影响天然气生产的问题，能够大幅简化天然气生产工艺，能够大幅降低天然气固定投资、生产成本、能耗、自耗气量、管理工作量等；具有实施容易，安全可靠，应用广泛，推广容易等优特点。

A low cost and cleaner production method for natural gas

The invention discloses a natural gas production method, which comprises the following steps: 1) wellbore heat preservation; 2) adding chemicals; 3) separating sewage; 4) concentrating sewage; 5) recovering chemicals: separating solid substances (such as salt crystals) from concentrated sewage, and then further treating or comprehensive utilization of solid substances; 6) reusing. The invention can make full use of natural energy to produce natural gas in natural gas production, can effectively solve the problem of restricting natural gas production by sewage reinjection formation, can effectively solve the problem of gas hydrate affecting natural gas production, can greatly simplify the natural gas production process, and can greatly reduce the days. Natural gas fixed investment, production cost, energy consumption, self-consumption, management workload, etc. with easy implementation, safe and reliable, widely used, easy to promote and other advantages.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气低成本清洁生产方法
本专利技术涉及天然气生产领域，尤其是涉及一种天然气低成本清洁生产方法。
技术介绍
目前，国内普遍采用地面节流法、井下节流法生产天然气。一、地面节流法：该方法是先让地下储气层(简称气层)中的天然气通过气井井筒中的油管升至井口，然后让天然气从井口进入集输管线；然后进入集气站的加热炉对天然气加热升温，并在天然气加热升温后进行节流降压；然后让节流降压后的天然气进入气液分离器(简称分离器，又称脱水器)分离成污水(又称生产污水或气田污水)和天然气；然后让天然气进入后续集输工序，并将污水送至污水站处理后回注地层。该方法存在以下缺陷：1)、在天然气从井底升至井口阶段，由于天然气井井筒中的油管普遍为金属光油管，天然气从井底升至井口的过程中不断向地层散热，因此当天然气升至井口时其温度可能已经低于天然气水合物生成临界温度，从而形成水合物堵塞井筒、井口，导致气井无法正常生产。而当井筒、井口被天然气水合物堵塞时，则普遍采取加入甲醇的方法解除堵塞。由本领域公知知识可知：在井筒内，天然气能够依次通过油管壁-油管套管组成的环形空间-套管壁-固井水泥环向大地散热，且天然气的散热速度、散热量与其温度正相关。中国石油大学出版社2000年7月第1版第1次印刷的《油田化学》第277页第2～3行曾述：“在一定条件下，天然气可与水生成水合物，使天然气管道产生堵塞。”该《油田化学》第269页第10-11行曾述：“在地层条件下，天然气是与水接触的，因此天然气中总含有一定数量的水蒸气。”公开资料表明：有的天然气与液态水伴生，当天然气从气层流出时，会与其伴生的液态水形成混合流体一起流动。由《油田化学》第277页表9-3可知：甲烷水合物的临界生成温度为47℃，乙烷水合物的临界生成温度为14.5℃。由《大牛地低压致密气藏储层改造理论与实践》第11页倒数第10行所述可知：“大牛地气田天然气组分中甲烷含量总体较高，乙烷以上组分含量较低。”由本领域公知知识可知：由于天然气密度、静压力很低，天然气井井口压力很高，如靖边气田、榆林气田、大牛地气田、苏里格气田、东胜气田天然气井口的压力可高达20MPa以上，普光气田天然气井口的压力超过40MPa。以东胜气田J11P4H井为例。公开资料表明：东胜气田位于内蒙古鄂尔多斯境内，冬季最低气温达-31℃。东胜气田J11P4H井的运行资料表明：该气井井深约2500米，井底气层温度约85℃，日产气量1.5～3万标方/日，采用普通油管、套管结构，所用油管、套管均为金属光油管。气井井口油管出口压力约15MPa，冬季实测气井井口天然气温度为6～10℃，夏季实测气井井口天然气温度为13～16℃。该气井的生产方式可概括为：天然气通过油管升至井口后，进入埋地集输管线，通过埋地集输管线输送至集气站，在集气站内先通过加热炉加热升温，然后节流降压，然后进入气液分离器分离成污水和天然气；然后让天然气进入后续集输工序，并将污水送至污水站处理后回注地层。由本领域公知知识计算可知：东胜气田天然气压力为20MPa时，对应的天然气水合物生成临界温度为22.1℃；压力为6.4MPa时，对应的天然气水合物生成临界温度为14.2℃。因此，该气井在冬季生产时，井口天然气温度已经远低于水合物生成临界温度，井筒上部、井口已经具备了天然气水合物生成条件，如果不予以解决，将堵塞井筒上部、井口，导致关井停产。该气井采用的是向井筒套管或/和井场地面集输管线中加入甲醇的方法防止水合物堵塞井筒、井口、集输管线和管件。冬季生产时，该气井平均每天向井筒套管和井场地面集输管线加入甲醇400～1000L/日。2)在天然气离开井口进入埋地集输管线至进入集气站加热炉前的集输阶段，天然气会通过地下集输管线、管件向大地不断散热，天然气温度不断降低，可使集输管线内天然气温度低于水合物生成临界温度，从而形成水合物堵塞集输管线，导致气井无法正常生产。而当集输管线被天然气水合物堵塞时，则普遍采取加入甲醇的方法解除堵塞。以东胜气田J11P4H井为例。该井井口至集气站的集输管线长度超过7000米，集输管线设计埋地深度1.6米(冻层1.5米)。冬季实测该气井井口天然气温度为6～10℃，集输管线进入集气站的天然气压力为4～6MPa，集输管线进入集气站的天然气温度为-4～2℃；因此该井进入集气站时的温度已经远低于其水合物形成温度，如果不采取措施，必然形成水合物堵塞甚至冰堵塞。3)、如果先在井场对井口出来的天然气加热升温、节流降压，然后再通过集输管线输送至集气站，不仅需要在井场设置专门加热炉或其他加热设备，需要消耗大量的天然气或其他能源，而且需要对进入集气站前的地上、地下集输系统进行保温，从而导致天然气生产成本、固定投资、管理工作量大幅增加。4)、当天然气在集气站节流降压时会产生很大的温降，为此，天然气在集气站节流降压前，必须先加热升温。而加热则需要消耗大量的天然气。由本领域公知知识可知：以东胜气田ESP2井为例，其井口压力可达18MPa，进入集气站的压力可达15MPa，如果不进行节流降压，集气站分离器等集输设备设施的设计压力均要高于15MPa，将导致集气站固定投资大幅增加。5)、虽然该方法能与甲醇联合应用，能够利用甲醇有效防止或解除天然气水合物或冰堵塞井筒、井口、集输管线管件问题，但由于甲醇不能解决天然气节流降压前的加热耗能问题，且甲醇有剧毒，存在严重污染环境问题，因此地面节流法与甲醇联合应用并不能解决该方法自身的缺陷。由公开资料和本领域公知知识可知：醇类物质中除甲醇外，其他醇类(如乙二醇)均存在价格高、冰点高(乙二醇最低冰点-68℃)、回收再利用难度大等缺陷。目前国内天然气实际生产中仍然普遍使用甲醇作为水合物抑制剂和防冻剂。公开资料表明：醇类物质中，甲醇的售价最低。甲醇属于易燃易爆、巨毒危险化学品，摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服超过10克就能造成双目失明，致死剂量大约是70毫升，甲醇蒸汽能严重伤害眼睛神经；甲醇抑制天然气水合物的能力远高于其他醇类，一般通过精馏方法回收污水中的甲醇。公开资料表明：用精馏方法或其他现有方法从污水中回收乙二醇、乙醇的难度较大，回收率低，回收成本高。6)、该方法产生的污水禁止排入地面环境、地表水系中，回注地层时需要较高的成本，且回注地层会产生严重的环境污染隐患；目前在国内已经限制新建气田的污水回注地层，已经严重制约了天然气的生产。由本领域公知知识可知：从天然气中分离出的污水属于高矿化度地层卤水，以东胜气田J11P4H井为例，其污水矿化度高达30000mg/L以上；该污水的组成成分极其复杂，不仅矿化度极高，而且含有采气生产过程中外加的各种化学剂(如甲醇、排水剂等)，还含有大量的垢晶颗粒、硫化铁固形物等，有的气田污水还含有乳化烃或液态烃；气田污水进入环境中会严重污染环境，国内法律法规不允许将气田污水直接排入环境、地表水系中；将气田污水回注地层时，通常采用高压泵和注水井回注，能耗很高；回注时，极易将气田污水注入浅表地层，进而污染地下水系；气田污水中的化学剂分解速度缓慢，会在地层中长期存在，当回注地层出现地质变动时，或当注水井的钢套管因长期锈蚀而损坏时，气田污水就会沿地质裂缝或注水井进入地下水系甚至上升至地表，导致严重的生态灾难；地层容纳、吸水的能力有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气低成本清洁生产方法，其特征在于，包括如下步骤：1)井筒保温：将隔热油管放入气井井筒套管中或油管中，以提高天然气升至井口的温度，减少抑制剂用量；2)加入药剂：用自流滴注罐将抑制剂加入井筒套管或/和油管或/和地面管线中，让抑制剂与天然气或/和天然气流道中的气态水、液态水或/和冰、天然气水合物接触或混合，形成含抑制剂的污水；3)分离污水：将含抑制剂的污水从天然气或/和天然气流道中分离出来，再让天然气进入后续集输工序进一步处理；4)浓缩污水：先让填料或/和填料装置与污水接触，以增大污水与空气的接触面积和蒸发面积；然后让空气或风通过被污水湿润的填料或/和填料装置，以蒸发污水水分，形成浓缩污水；5)回收药剂：将固形物(如盐晶)与浓缩污水分离，再将固形物进一步处理或综合利用；6)重复使用：将分离固形物的浓缩污水进一步净化后，再次用自流滴注罐将抑制剂加入井筒套管或/和油管或/和地面管线中，以重复利用。

【技术特征摘要】
1.一种天然气低成本清洁生产方法，其特征在于，包括如下步骤：1)井筒保温：将隔热油管放入气井井筒套管中或油管中，以提高天然气升至井口的温度，减少抑制剂用量；2)加入药剂：用自流滴注罐将抑制剂加入井筒套管或/和油管或/和地面管线中，让抑制剂与天然气或/和天然气流道中的气态水、液态水或/和冰、天然气水合物接触或混合，形成含抑制剂的污水；3)分离污水：将含抑制剂的污水从天然气或/和天然气流道中分离出来，再让天然气进入后续集输工序进一步处理；4)浓缩污水：先让填料或/和填料装置与污水接触，以增大污水与空气的接触面积和蒸发面积；然后让空气或风通过被污水湿润的填料或/和填料装置，以蒸发污水水分，形成浓缩污水；5)回收药剂：将固形物(如盐晶)与浓缩污水分离，再将固形物进一步处理或综合利用；6)重复使用：将分离固形物的浓缩污水进一步净化后，再次用自流滴注罐将抑制剂加入井筒套管或/和油管或/和地面管线中，以重复利用。2.根据权利要求1所述的天然气生产方法，其特征在于，所述隔热油管包括管外壁(或外部)具有保温层的油管、连续油管、空心抽油杆、特种金属管、特种非金属管的任意一种或任意两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的天然气生产方法，其特征在于，，所述隔热油管包括具有保温、绝热、隔热结构(或功能)的油管、连续油管、金属管、特种金属管、非金属管、特种非金属管的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求2或3所述的天然气生产方法，其特征在于，所述隔热油管内壁可以有内涂层(如玻璃质内涂层、陶瓷质内涂层、有机质内涂层等)或/和外涂层，也可以没有内涂层(如玻璃质内涂层、陶瓷质内涂层、有机质内涂层等)或/和外涂层。5.根据权利要求1所述的天然气生产方法，其特征在于，用自流滴注罐将抑制剂或/和功能性化学剂加入井筒套管或/和油管或/和地面管线中，让抑制剂或/和功能性化学剂与天然气或/和天然气流道中的气态水、液态水、冰或/和天然气水合物接触或混合，形成含抑制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王爱江，陈路原，王建亮，刘荣才，张荣甫，计曙东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司华北油气分公司，
类型：发明
国别省市：河南,41