煤层气田地面集输工艺发展现状.pdf

煤层气田地面集输工艺发展现状 陈仕林 中联煤层气有限责任公司 , 北京 侧〕 摘要我国是煤层气资源大国 , 但我国的煤层气地面开发尚处于起步阶段 , 煤层气地面集 输工艺还不太成熟 。 本文概括了国内外煤层气地面集输工艺的发展现状 , 对国内已经建成的 煤层气地面集翰工程进行对比 , 简要分析煤层气集输技术及当前需要解决的问题 。 关扭词煤层气田地面集输工艺发展状况 块 呷 , 己 , 吃 烈 加 , ,卯群 盯 , , 邵 脚盯 , 五 卯群 , 引言 煤层气产业是国内外近几年崛起的新兴能源产业 。 煤层气俗称煤矿瓦斯 , 它是一神以 作者简介陈仕林 , 男 , 年生 , 硕士 , 从事煤层气开发科研和生产 。 地址北京市东城区安外大街甲 号 , 一 山 阅 年煤层气学术研讨会论文集 吸附状态存储于煤层及其周围岩石中的气体 , 其成分与常规天然气相近 , 主要成分为 , 同时含有少量或 , 是天然气最现实的战略接替能源 , 经简单处理后可以与 天然气同愉同用 。 我国煤层气资源丰富 , 全国煤层气资源量约为耐 , 与陆上 常规天然气的储量相当 。 美国煤层气地面集抢工艺发展现状 美国是煤层气商业化开发最成功的国家 , 其卯 以上的煤层气产量是从圣胡安和黑 勇士这两个煤田生产的 , 所采用的地面钻井技术和煤层气集输技术成熟 。 美国整装开发的煤层气田地面集箱系统大都采用中心压缩系统 , 即利用井口压力 , 通 过合适口径的管线 , 将煤层气集中到集气压缩中心站 。 这种煤层气集翰类型在黑勇士盆地 的气田及阿拉巴马州的其他一些气田中得到成功的应用 。 圣胡安盆地采出气 和产出水从每个井口集中起来通过外部涂有环氧涂层的钢制管道集输至处理站 。 采出气及 产出水以及气体返翰管线都采用埋沟敷设 , 埋深位于冻土层以下 。 该集输系统中没有清管设施 。 在集输干线上预留一定数量的阀门 , 以便将要开发的气 井进人集输系统 。 另外 , 在采出气管线沿线设置有分水器 , 以收集至处理站途中产生的凝 析水 。 每个井场都装有分离器 、 水处理设施和计量设施 。 采出气和产出水从井口输送至分离 器 , 分离器顶部出气管输至计量设施 , 进入集气管线水通过液位控制阀从分离器底部排 出至储水魄煤粉等杂质降至分离器的圆锥形底部 , 由排污口排出 。 分离器外部设备装有 气体加热的水套 , 用自然通风燃烧器加热以免冬天水结冰 , 分离器人口还设有一个控制 阀 , 当运行压力超过分离器安全定压时关闭气源 。 利用返输后的压缩气体作为井场愉水泵 的驱动动力 。 每个集中处理站主要的处理设备包括一个液体段塞捕集器 、 煤层气发动机驱动的压缩 装里和一套脱水设备及其他配套辅助设施 。 在煤层气生产过程中 , 前几年开采时需要在采 出水和水处理方面承担沉重的经济负担 , 这是煤层气生产的主要特点之一 。 我国煤层气地面集拾工艺发展现状 我国煤层气地面勘探开发经过余年的实践 , 在地面集输方面也取得 了重大突破 , 局部地区的煤层气田开发已经建成地面集翰系统 , 进人小规模商业开发阶段 。 年月 , 山西沁水盆地枣园并组开始向外供气 , 该井组共有生产试验井 口 , 建有日压缩能力 了扩的小型压缩站和日发电量的小型煤层气发电 站 , 实现了小规模煤层气商业化发展 、 集翰 、 储运和利用 。 、 年 , 辽宁阜新刘家井组煤层气开发项 目在阜新刘家井组钻井 口形成小 型井网 , 单井平均产气量为 以洲 以上 。 中联煤层气有限责任公司陕西省韩城市王峰一龙亭地区煤层气先导性试验项目完成钻 井 口 , 并且建设了小型的地面集愉系统 , 建成供气站一座 , 于年开始向韩城市供气 。 煤层气田地面集输工艺发展现状 中联煤层气有限责任公司山西沁南煤层气开发利用高技术产业示范工程 潘河先导 性试验项目 , 截至 巧年已经完成口井地面建设工程 , 并投人生产 , 平均单井日产气 以〕耐以上 , 该集输管网中设有阀组站座 , 集气站座 , 煤层气供气站座 , 并建有 自动化控制和数据采集系统 , 除部分煤层气用于燃气发电机发电外 , 于年开始对外 售气 。 中石油在沁水盆地的樊庄和郑庄区块开展 了大量的煤层气勘探开发评价和科学研 究工作 。 年在沁水盆地东南部樊庄地区探明含气面积耐 , 探明地质储 量 日, , 具备了煤层气开发 的基础 。 一 年间开 展了大量试采工 作 , 完钻煤层气井 口 , 其中 口已经先期投产 , 当前正在进行煤层气地面集输 系统建设 。 晋煤集团蓝焰煤层气公司 , 经过多年积累发展 , 煤层气开发以成规模 , 现地面已施工 煤层气抽采井达余口 , 产能每年亿立方米 , 并建成比较完整的煤层气集输系统和相 关生产销售系统 。 沁水盆地煤层气集输工艺比较 沁水盆地是我国迄今为止发现的最好的煤层气田 , 中联煤层气有限责任公司 、 中国石 油华北煤层气分公司 、 晋煤集团蓝焰煤层气公司在该范围内均有煤层气项目建设 , 而且都 取得了阶段性成果 。 中联煤层气有限责任公司 巧年完成的口煤层气井地面集输建设主要流程为 单 井产气正常压力 一 经过单井输气管线进人集气站 , 在集气站经过调压后 , 经集气管线进人集气总站 , 经过过滤 、 调压 、 计量和缓冲后 , 进本集气总站压缩机增压 , 增压后经外输管线进人处理母站 , 完成过滤 、 调压 、 计量和缓冲后进人母站压缩机增压 , 最后以压缩天然气形式销售 。 在煤层气井口安装旁通管线和安全阀以备紧急情 况放空 , 水管线经过水表计量后进人污水池 。 井口主要设备有简易分气包 、 安全阀 、 流量 计 、 水表和放空装置 。 中联煤层气有限责任公司年开始施工的沁南煤层气田端郑采气区 , 地面建设一 期工程由中油辽河工程有限公司实行总承包 。 设计上地面集输系统采用 了 “ 枝上枝 ” 工艺流程 , 井口产气经采气管线进人阀组 , 各阀组由一条枝状集气管线与增压站相联 , 整 个集输过程没有增压设施 。 井口工艺流程也相对前 口井进行了简化 , 去除了分水包 、 安全阀等设备 。 在集气管线低洼处设立凝水缸 , 定期排出管线中积水 。 西安长庆科技工程公司按照中石油低成本开发的总体要求 , 以及 “ 降低成本 , 简化 优化工艺 , 控制工程投资 ” 的思路 , 集 中了一只在天然气气田地面建设工程设计方面具 有丰富经验的技术骨干和专家队伍 , 根据已经进行地面试采的煤层气特点 , 借鉴长庆气区 苏里格气田集输方案的研究成果 , 充分总结苏里格气田试采 、 开发和已建煤层气工程的经 验 , 分析各种低产低压气田的总体工艺流程 , 经过多次商讨论证 , 考虑低成本开发等因 素 , 确定了 “ 井口一采气管网一集气站一集 中处理一外输 ” 适合于煤层气的总体工艺流 程 。 采气管网采用多井单管形式 , 即采气管线把相邻的几口气井串接到采气干管 , 在采气 年煤层气学术研讨会论文集 干管中汇合后集中进站 。 晋煤集团蓝焰煤层气公司已建成集拾系统也采用 “ 井口一阀组一集气站 ” 工艺流程 , 但是其井口工艺流程比较简单 , 没有放空装置 , 井口放空气集中到阀组进行集体放空 。 井 场中只有一个气水分离装置 , 对煤层气中的水分进行简单分离 。 流程简化后井场占地面积 减少 , 减少 了建设和维护费用 。 综合当前所有煤层气地面集输系统建设 , 均以简化集输工艺减低投资成本为目的 , 中 石油华北煤层气分公司采用多井单管的管网形式 , 由于单井计量装置设在井口工艺流程 中 , 增加了管理的难度 , 但节省了采气管线投资费用 。 而中油辽河工程有限公司设计的 “ 枝上枝 ” 工艺流程 , 通过在阀组倒换流程可实现所有单井计量工作 , 管理工作相对集 中 。 晋煤集团蓝焰煤层气公司井口工艺简单 , 没有放空装置 , 单井计量由阀组完成 , 投资 比较少 , 比较经济 。 煤层气地面集拾技术需要解决的问题 我国的煤层气开发利用初步进人商业化发展阶段 , 目前煤层气集输技术研究尚处于起 步阶段 , 许多工作还需进一步努力 , 需要解决的问题还很多 。 煤层气地面集输技术主要是参照和借鉴现行天然气的相关设计规范和标准 , 但煤层 气有其生产的特殊性 , 不能完全采用天然气集输标准和规范 , 所以各家煤层气开发公 司根据自己的要求设计煤层气地面集输工艺 , 造成煤层气地面集输技术没有统一 。 应 根据煤层气集输的特点 , 制定煤层气地面集输相关规范 , 统一制定典型的煤层气地面 集输流程 。 针对煤层气初期投资大 、 低压 、 低产 、 回收周期长的特点 , 煤层气管材 、 设备选型 、 增压方式需要进行研究 , 优化整个集输系统 , 尽量降低投资 。 煤层气田数据采集和自动控 制系统也孺要根据煤层气集输系统的待点单独研究 。 当前煤层气开发地区多处于中西部地区 , 开发环境恶劣 , 煤层气田范围内拾气管线严 重缺乏 , 造成产出的煤层气不能进人天然气管网 , 许多煤层气开发单位出现大量煤层气放 空现象 , 造成极大的浪费 。 当前运输途径多采用车载压缩天然气方式 , 市场销售范围较 窄 , 虽然现在正在建设的一些站能适当加大销售范围 , 但还是不如管线运输经济方 便 。 应该考虑在煤层气开发比较集中的地方建设煤层气长距离愉送管线 , 并人天然气销售 管网 , 为煤层气销售打开道路 。 结论 我国是煤层气资源大国 , 通过煤层气的开发能有效地缓解能源紧缺的局面 , 降低煤矿 开外危险性和减少温室气体的排放 。 在国家政策和财力的大力支持下 , 一些企业也正在加 大煤层气开发的技术投人 , 煤层气规模开发的经济效益正在日益显露 , 相信在政府和企业 的共同努力下 , 我国煤层气产业一定会走向繁荣昌盛 。 煤层气田地面集输工艺发展现状 参 考文献 冯三利 拓 我国煤层气开发利用现状 、 产业发展机遇与前景见中国煤层气劫探开发利用技术进展北京 地质出版社 刘宁 以巧 煤层气田集抽工艺实践与探讨 见中国煤层气勘探开发利用技术进展北京地质出版社 王红妞 , 刘伟等山西沁水盆地煤层气地面工艺技术优化设计见煤层气勘探开发理论与实践北京石 油工业出版社