美国页岩气地面集输工艺技术现状及启示

为了促进中国页岩气资源能的规模化与高效低成本开发,根据页岩气具有压力和产能衰减速率快、开采寿命长、进入增压开采周期短、气井初期产出水量大等显著区别于常规天然气的开发与井口物性特征,分析了页岩气地面工程规划设计的难点在于:①地面工程建设需同地下资源条件相匹配;②地面集输系统设计规模不易确定;③地面集输管网与站场布置较难确定;④地面集输工程在设计初期需要考虑增压开采问题;⑤地面工艺需标准化、模块化设计;⑥地面工程设计需要考虑水处理系统的影响。以美国典型的Barnett和Marcellus页岩气田为例,对目前国外页岩气地面集输系统的总体工艺、井场工艺、处理站工艺、集输管网布置形式、产出水处理等工艺技术现状进行了系统总结,并讨论了美国页岩气地面集输工艺在我国的适应性问题,提出了中国页岩气地面工程规划设计的技术思路与建议,以期为中国页岩气资源的规模化与高效低成本开发提供指导和借鉴。     

我国页岩气集输系统的设计

我国对页岩气的开发目前尚处在初期阶段。页岩气开发具有在开发周期内产量无规律,生产参数不固定,开采初期井口压力高,但在短时间内迅速衰减等特点,地面集输系统为了适应产能的变化需要不断地进行动态调整,这导致页岩气地面集输管网与站场的布置不易确定。借鉴北美页岩气开发的地面集输技术,针对我国页岩气田地面工程的具体情况,分析了页岩气的特点,介绍了布站形式、管网设计、井组划分与布站等关于页岩气地面工程的总体布局方式,论述了井口工艺、集气站工艺、处理厂工艺的地面集输系统的设计方法等。     

国内外页岩气集输技术研究

以美国为首的页岩气开发掀起了全球页岩气的开发热潮。目前,美国有22个州在进行页岩气开发,积累了丰富的开采与集输经验。中国页岩气储量非常丰富,具有很好的开发前景,但中国页岩气开发还处于起步阶段,集输技术发展滞后,没有完整的管理体系,缺少相应的行业标准。从集输系统、管网布置和污水处理等方面,介绍国内外页岩气田集输技术的发展现状,指出我国页岩气田集输所面临的问题及发展方向,希望能对页岩气田的地面集输工程提供借鉴。     

浅析页岩气地面工程技术现状及发展趋势

综述了我国页岩气地面工程技术现状与发展趋势。分析了我国页岩气地面工程技术具有地面集输系统规模难确定、集输管网压力变化范围大和集输流程需标准化、模块化及撬装化设计以及供、转水需求量大,压裂返排液需处理等特点。探讨了页岩气地面集输技术、页岩气处理技术、压裂返排液处理技术的现状,分析了建设智慧页岩气田、效益页岩气田和标准化、一体化页岩气田的意义,展望了页岩气井出砂、页岩气计量和脱水、压裂返排液处理、页岩气增压等关键地面工程技术的发展趋势。     

页岩气地面工程标准化设计

页岩气藏的特殊物性决定了其地面工程建设必须采用非常规、标准化的技术手段,加之我国页岩气藏地面工程设计面临集输规模不确定性强、管网和站场布局适应性差、工艺设备配套难度大及后期需考虑增压开采等诸多难点,因此要求页岩气地面工程建设必须向"标准化设计、模块化建设、橇装化配备"的方向发展。为此,在文献调研和技术探索的基础上,形成了以"标准化井场布局、通用化工艺流程、模块化功能分区、橇装化设备选型、集约化场地设计、数字化生产管理"为核心的页岩气地面工程标准化设计技术;并以国内川渝地区典型页岩气田为例,讨论其应用背景和地面工艺技术路线,对地面集输系统进行标准化设计,包括标准化工艺流程、模块化集输站场、系列化脱水装置、集约化平面布置,取得了显著的效果。建立了灵活、实用、可靠的地面生产体系,完成了丛式井平台、集气站、配套工程等一系列标准化工艺及模块的设计,形成了一套适应于国内页岩气田地面工程建设的技术体系。     

页岩气开发地面配套集输工艺技术探讨

随着常规天然气资源不断减少,能源需求不断增加,页岩气作为巨大的潜在非常规天然气能源在能源消费中的地位逐步提高。页岩气的勘探开发在中国还处于起步阶段,其开发研究目前仅限于气藏和地质阶段,地面配套工程技术缺少相关的国家及行业标准规范及可借鉴的经验。通过对壳牌与中国石油合作的M页岩气开发项目地面配套集输工艺技术的研究,展示该区块所确定的地面配套技术工艺,为类似的页岩气田地面配套工程建设提供技术借鉴。     

高酸性气田地面工艺配套技术及发展前景

随着国内外高酸性天然气田开发进程的加快,其地面集输净化处理工艺及配套技术得到了长足的发展。通过对近年来地面工程新技术的推广和应用情况,主要包括集输系统气液混输工艺技术、流动安全保障技术、高酸性气田水处理工艺技术、材质选择技术、缓蚀剂加注技术以及净化处理工艺中的脱硫、脱碳工艺技术等进行总结,对高酸性气田地面集输处理工艺发展前景及重点技术攻关进行了展望,表明我国目前高含硫气田开发已具备一定的水平,下一步应针对发展前景开展技术攻关。     

页岩气集输管网压力不均衡产生倒灌的对策

我国页岩气开发较晚,地面集输工艺技术还不成熟,目前国内大多非常规天然气田采用"枝上枝"管网形式布管,能在一定程度上减少建设和运营费用。在管网集输中常遇到页岩气低压单井倒灌现象,不但造成资源浪费,而且极易引发安全事故。针对这一现象,采取适时调整各单井集输压力、低压气井集输工艺,低压井口、集气阀组处设置橇装化增压装置以及单井设置止回阀等措施。随着页岩气田的发展,集气阀组会不断增多,所需橇装化增压装置也随之增加,优化管网形式和改进工艺技术才能从根本上解决管网倒灌问题。     

苏里格气田开发中后期地面集输系统优化探讨

针对苏里格气田开发中后期产能建设难度大的特点,对目前的地面集输系统进行分析、优化和调整,形成了一套适用于气田开发中后期的地面集输工艺技术.文章从新老集输系统压力匹配、气井支干管串接工艺优化、水合物抑制工艺优化等方面对其进行了论述.     

井下节流工艺在徐深气田的试验应用

徐深气田深层高压气井均采用地面高压集输工艺,地面系统压力负荷重、投资成本高,部分气井经常发生井筒、地面管线冻堵问题,给生产管理带来一定难度。针对上述问题,2010年该气田引入井下节流工艺技术,对两口气井开展了井下、地面工艺试验研究。通过对试验前后生产数据对比分析认为,井下节流技术能够高效防治水合物冻堵问题,大幅减低井口压力,为徐深气田探索低压集输工艺模式提供了借鉴。     

沁水盆地煤层气田与苏里格气田的集输工艺对比

我国煤层气蕴藏量丰富,沁水盆地煤层气田是我国煤层气田开发建设条件最好的地区之一,目前地面集输工程一期已基本建成。为了更深入地了解该盆地煤层气田地面集输工艺特点,通过与已取得成功经验的苏里格气田天然气集输工程的对比,分析了该盆地煤层气田开发方案所提供的气井基本参数、地面建设采用的井场、采集系统、集气站场及处理厂工艺。进而提出了如下建议：我国煤层气田开发建设还应加强集输工艺、气田动力供应方式、采出水处理工艺的研究工作,合理选择采集气管线材质,加快煤层气田开发的标准化工作。     

国内外气田地面工科技术研究进展

总结了十五期间中国石油天然气股份有限公司所属各气田地面工程建设的九大系列技术成果,包括:天然气高压集输技术;高含硫、高碳硫比天然气集输和净化技术;天然气脱水技术;天然气凝液回收技术;高压凝析气集输与处理技术;气田水处理技术;气田自控技术;气田防腐技术;地面集输管网监测、检测及评价技术。对国外气田先进的地面工程技术进行了介绍,论述了我国在安全、环保、节能等方面取得的成绩,提出了十一五期间我国气田地面工艺技术研究的方向。     

页岩气地面集输工艺设计研究

国内的页岩气地面工艺设计尚无可参考的先例,因此设计一套适合我国页岩气输送的地面工艺技术是目前急需解决的问题。文章介绍了四川富顺页岩气井口的设计工作,重点论述了页岩气的组成、井站集输工艺设计、页岩气管材和阀门的选择、页岩气集输流程设计应注意的问题、集输工艺流程运行情况等,可为今后大规模开发页岩气提供良好的经验。     

延川南区块煤层气集输工艺技术研究

煤层气是赋存于煤层中的自生自储式非常规天然气,它在气质组分、赋存条件、生产规律等方面均不同于常规天然气,具有典型的低渗、低压、低产的特点。以延川南区块延1开发试验井组地面集输系统为例,结合煤层气集输工艺调研,开展煤层气井场工艺、管输工艺、分离工艺、增压工艺等地面集输工艺技术研究,为延川南区块整体开发起到借鉴作用。     

苏里格气田稳产期地面工程的优化难点与对策

经过10多年的开发,目前鄂尔多斯盆地苏里格气田已进入稳产期,地层压力的不断下降给地面系统的稳定运行带来诸多不利,需采取应对措施来满足气田稳定高效开发的要求。为此,通过分析气田建设现状和生产数据,发现该气田稳产期面临的挑战主要集中在提高地面集输系统适应性、面临更大的安全环保压力、提高开发效益等3个方面,具体表现为:(1)气井压力下降;(2)气井产量降低;(3)边远含硫气井逐年开发;(4)泡沫排水采气井不断增多;(5)油泥污水处理监管越来越严格。进而有针对性地提出了以下应对措施:(1)改变丛式井场计量方式;(2)应用小站脱硫工艺技术;(3)改造气田稳产期增压工艺;(4)应用采出水消泡装置;(5)研发一体化集成装置;(6)应用油泥无害化处理;(7)回收利用C_2~+混合轻烃。实施上述技术措施后,大大提高了苏里格气田地面集输系统的适应性,满足了油气田精细化管理的要求,提升了气田开发经济效益,适应了新形势下安全、环保生产需求,降低了企业控制成本所带来的压力。     

靖边气田延长稳产期的地面集输工艺技术

靖边气田经过十多年的开发建设,气藏资源和地层能量迅速衰竭,部分气井井口流动压力已不能满足气田正常生产需求。为了保证靖边气田55亿m3/a的生产规模,实现气田长期稳定、高效开发,在原有常温地面集输工艺的基础上,又研究试验了上、下古气藏合采地面集输工艺及整体增压地面集输工艺。文章介绍了这三种延长稳产期的地面集输工艺技术。     

页岩气地面设施建设技术探讨

本文根据页岩气地面建设生产需要,对页岩气开发的地面工艺技术、井场总平面布置、工艺设备及选材、仪表自控、通信、供配电等地面配套设施进行探讨,提出了适合页岩气开发的地面工艺技术方案,为页岩气地面设施建设提供了必要的技术借鉴。     

长庆气田天然气集输及净化处理工艺技术

长庆气田经过近20年的开发建设,目前已投产或已规划建产气田共9座,气田产能呈跳跃式增长,产能总规模已位列国内之首.其中,苏里格气田的地质储量超万亿立方米,它的成功开发是长庆气田油气当量实现5000万t/a规划目标的重要保障,其地面集输系统的工艺技术成为国内“三低”气田开发的典范.文章按气田建设的先后顺序,分别叙述了长庆气田区域内各气田地面集输系统所采用的核心工艺技术、各自的特点及适用的范围;同时介绍了各气田分别采用的MDEA脱硫脱碳天然气净化工艺及丙烷制冷低温分离的天然气脱油脱水处理工艺.     

中国页岩气腐蚀原因分析及防护措施讨论

页岩气具有低碳排放的优势,且中国页岩气资源储量居世界首位,是中国向清洁能源经济模式发展的战略选择,页岩气具有巨大的发展市场。随着页岩气的不断开采,地面集输系统腐蚀问题不断出现,严重影响了页岩气的正常生产。本文针对中国页岩气重点产能区域地面集输系统腐蚀案列进行分析,发现大部分页岩气田地面集输系统发生腐蚀穿孔的主要为硫酸盐还原菌(SRB)导致,CO₂的存在促进了点蚀的发展,同时,Cl-起到催化与促进点蚀的作用,最终导致集输管线腐蚀穿孔甚至断裂。为了有效遏制集输管线穿孔现象,需对加注缓释杀菌剂,并结合对集输管道涂敷防腐涂层,实现对集输管道腐蚀的有效控制。     

涩北气田地面集输工艺技术

气田地面集输工艺技术是气田开发中一个重要环节,地面集输工艺水平先进与否,直接影响着气田开发总体技术水平高低和经济效益好坏.主要介绍了涩北三大气田的地面集输工艺,采取多气层同时开采,集气站实行混合布站方式,采用"高压采气,站内一次加热、节流、常温分离,高、低压2套集输管网,分气田集中脱水、集中增压"总的集气流程.在国内外大型整装气田中,较早提出并实现了高低压2套集输管网,充分利用地层能量,大大节约压缩机电力消耗,降低工程造价;采气管线同层串联工艺,改善低产井的热力条件,减少采气管线长度,减少集气站进站阀组及节流阀组数量,降低投资;集气站实现"无人值守,站场巡检"模式建站,实行无人值守数字化技术;针对气田出砂出水的特性,研制出适合气田气质特点的分离器等专有专利设备.整个地面工程落实"优化、简化、标准化"的设计理念,为其他气田的地面建设提供了良好的借鉴.