通过hysys探究某气田气量与进出口压力关系

黄睿雪 田园 王鸿达 李亚茜 邓俊哲

摘 要：由于气田开发进入中后期，气田气量及压力逐渐降低，导致原料气集输系统负荷率偏低，特别是压缩机组由于气量及压力的降低导致压比增高，压缩机工作在特性曲线的低效区。导致能耗大，且会引起振动等现象，损坏压缩装置。本文通过hysys模拟压缩机组热量和压力的线性变化从而使得增压设备始终工作在特性曲线高效区。

关键词：压缩机组;脱水装置;hysys

1 集输工艺介绍

通过现场气田实验采气、先导试验、规模建产等几个阶段，形成了东、中、西三条气藏开发带，通过近几年产能建设，形成集气站流程为：气井来气经三甘醇脱水之后进行增压处理，增压之后返回换热器回收冷量并外输。

2 集输工艺模型建立

气田集输工艺包含集输管网和脱水工艺、增压工艺三部分，其中集输管网采用TGNET软件，脱水工艺以及压缩工艺都可以采用HYSYS软件进行模拟，并基于实际生产数据修正并验证模型模拟精度，用于增压集输方案的建立及分析。

2.1 模型建立方法

由于气井到集气站间管线数量大、结构复杂，且压降较大，对本文增压集输工艺技术的影响较大。因此本文将总体集输管网进行研究，采用TGNET和HYSYS分别建立模型，综合形成气田集输工艺模型。根据该气田提供的管线资料，采用某日的生产数据作为原始数据，用TGNET软件模拟集输管网的运行状况。整个模型建立过程包括两部分，一是根据已知的管网布置、管网参数建立仿真模型，包括气体的组成、计算方程选择、首站进站压力;二是根据实际生产数据对各集气站的出站压力进行验证，分别将不同工况下各集气站进口压力输入模型，将模型反算得到的各集气站出站压力与气田生产日报中实际出站压力进行对比，根据对比结果修正模型的管线参数，并利用修正后模型模拟其他生产工况，验证模型对其他工况的适用性，保证模型模拟分析的准确性。

集气站流的脱水工艺模型采用HYSYS软件建立，根据集气站工艺流程和工艺参数对集气站脱水工艺效果进行模拟，通过调整工艺参数来分析不同工况下的脱水效果。模型建立主要包括两部分，一部分是状态方程、气体组分等基础参数的确定，并根据集气站流程搭建模型;另一部分是模型参数的输入、计算及模拟结果的验证，即可实现集气站节流脱水工艺的模拟以及预测。集输工艺的模拟通过结合以上两种模型，通过集输管网模型模拟得到各集气站出站压力及管网运行参数，在此基础上采用脱水工藝模型对集气站运行参数进行模拟，确定脱水效果及集气站最佳出站压力等，实现气田集输工艺的分析及预测。

2.2 建立集输管网动态模拟

参数如下表2-1所示：

粗糙度是影响管网运行的重要因素之一，在模型建立过程中，TGNET软件可以通过不同管线设置不同的粗糙度，来保证模拟精度。由于管道粗糙度和管道效率会影响管网运行参数，结合该气田生产现状，由于该气田管线为运行过一段时间的旧管，通过调研文献数据，管道粗糙度取0.05mm，输送效率一般在0.9～0.95之间。因此，在初始建模过程中，管道粗糙度取0.05mm，管道输送效率取0.9，建立模型后根据现场数据对各参数进行修正。

得到相对应的计算结果如图2-2：

气体进入管线后温度会很快接近地温，因此模型输入的各集气站的气体出站温度与该季节地温相同，根据当地的天气状况设置。模型的建立以各集气站输量、末站压力作为设定值，各集气站出站压力作为校核数据。

动态模拟如图2-3所示：

2.3 脱水模型建立

采用HYSYS软件对集气站工艺流程进行模拟，建立集气站节流脱水的计算模型，并在此基础上对现有工艺进行分析。由于该气田站内流量较大、露点降要求较大，因此选用三甘醇脱水。

2.3.1 基础模拟参数

2.3.1.1 气体组分

2.3.1.2 计算方程

根据气田气体组分特点，在模型建立过程中选取最常用的Peng-Robinson状态方程。

2.3.1.3 工艺流程

气田集气站数量众多，各站流程相似，根据调研得到的各集气站工艺流程和气井数量，搭建模型。集气站模型不考虑加热炉，三甘醇脱水装置模拟如图2-4所示：

由图可得知，初始阶段三甘醇为512kg/h的投入量，在安全阀VLV-100前以525.6/h的投入量投入管线中。

2.4 增压装置模型建立

由于气田开发进入中后期，气田气量及压力逐渐降低，导致原料气集输系统负荷率偏低，特别是压缩机组由于气量及压力的降低导致压比增高，压缩机工作在特性曲线的低效区。导致能耗大，且会引起振动等现象，损坏压缩装置。气量和压力的降低也会导致下游脱水工艺过程效率偏低，负荷不足，因此针对气田气量及压力逐渐降低这一动态过程的特点，制定运行调度动态优化方案，实现增压负荷率提升，增压设备始终工作在特性曲线高效区。

该增压模拟在脱水模拟之后加入增压装置，因此相关实验参数与脱水模拟参数一致。

增压模拟如图2-5所示。

结果如下图2-6所示：

用上述方法通过改变热能能量以此改变输出压力的方式做了第二次模拟。

模拟如下图2-7所示：

结果如图2-8所示：

通过调控热量大小来改变出口压力，得出下列几组数据。

3 结论

由上图可知，当绝热效率相同时，出口压力控制在85MPa左右时，多变效率最高，但由于出口压力太大恐难以实现，因此在此环境下当出口压力控制在14MPa左右时。最为合理。

本文系基金项目：重庆科技学院科技创新项目，项目编号：YKJCX1820117。