煤层气地面集输技术

<正>2010年以前,由于缺少煤层气勘探开发核心技术,严重制约中国煤层气产业的发展。“十二五”后,随着国内煤层气的开发认识不断加深,同时借鉴国外煤层气低成本的开发建设经验,经过10余年的总结,煤层气地面集输系统逐渐形成以“多井轮换计量技术、聚乙烯管道集输技术、管道排液技术、前置过滤分离技术、高适应螺杆增压技术、恒温露点脱水技术、采出水集输技术”等为主的工艺技术,有力支撑了煤层气行业快速发展。     

煤层气地面集输系统管流分析

采用BWRS方程计算煤层气的物性参数,并根据煤层气的排水采气工艺特点进行煤层气水析出计算.在此基础上,建立了适合于煤层气集输管道相态变化特点的水力、热力计算模型,采用JAVA语言开发了煤层气集输管网系统的模拟程序.算例分析结果表明建立的数学模型是可行的.为煤层气管网系统的合理设计与操作提供技术支持.     

煤层气地面集输管网优化

由于煤层气开采具有“低产、低压、低渗、井多”等特点,国内煤层气田的开发主要参考苏里格气田等低压气田的地面集输工程设计,其地面集输工程主要存在集输管网布局及工艺参数不合理、投资较大、能耗较高等问题。因此针对煤层气地面集输工艺特点,对煤层气集输管网优化方法进行研究,分析了煤层气地面集输工艺和特点以及不同集输管网形式的适应性,发现应用分级优化方法能很好解决集输管网优化问题,提出基于集输管网等效水力模拟图的集输管网管径优化方法,在煤层气地面集输工程设计中得到了实践应用。     

煤层气集输管路积液预测软件开发

煤层气开采采用的是排水采气工艺,从井口开采出的煤层气通常被水饱和,集输过程中极易形成冷凝水,因此研究煤层气集输管路沿线积液位置与积液量的变化规律,可为科学制订现场清管方案提供理论指导。通过对倾斜管内气液两相流动及相态变化的研究,对煤层气集气管内运行压力、温度与饱和含水量等参数的计算,对管路沿线积液情况的仿真模拟,开发了一套管内积液的预测计算方法,并基于VS2010平台编制了管内积液的预测计算软件。结合两个工程实例,介绍了预测计算软件在工程实际中的应用,并给出了以下预测结果:随着沿管路集输方向管内温度、压力的不断下降,积液主要产生于管路的前段,并随着管路入口温度的降低和压力的增加,析液量逐渐减少。     

美国煤层气地面集输工艺技

随着常规天然气资源不断减少，能源需求不断增加，特别是对环境保护要求的日趋严格，煤层气作为巨大的潜在资源在能源消费中的地位也逐步提高。美国在研究、勘探、开发利用煤层气方面处于世界领先地位，尤其是圣胡安和黑勇士两个煤田的集输系统已经相当成熟。为此，从井场工艺、集输系统、集中处理站工艺、水处理系统、腐蚀防护以及现场操作经验几个方面介绍了美国圣胡安盆地煤层气的集输工艺技术，可为我国煤层气集输工艺发展的思路提供参考。     

煤层气田地面集输标准化设计

我国煤层气已经进入低成本、大规模开发阶段,要满足其建设质量、建设速度、建设规模的三重需要,煤层气田地面建设必须进行"标准化设计、模块化建设"的集成创新。为此,提出了煤层气田标准化设计理念:以工艺技术优化简化和定型为核心,以模块设计为关键手段,对批量性、通用性、重复性的产能建设内容进行标准化设计。标准化设计核心技术包括"工艺流程通用化、井站平面标准化、工艺设备定型化、设计安装模块化、管阀配件规范化、建设标准统一化、安全设计人性化、设备材料国产化、生产管理数字化",涵盖井场和集气站等地面建设内容。煤层气田应用该标准化成果后(以沁水盆地郑庄区块为例),建设时间缩短30%,焊口一次合格率超过90%,综合经济效益提升0.44亿元/108 m3,提高了气田地面建设水平,规范了地面建设标准,方便了施工的预制和组配,确保了工程建设的优质、高效和安全。     

煤层气资源及地面集输工艺

阐述了我国煤层气资源、发展状况以及地面集输工艺及特点。对煤层气的几种集输方式和增压方式进行了分析比较,并且对各自适用的气田条件进行了总结。     

增压煤层气集输管道堵塞分析及防治

在煤层气的输送过程中,因为受到各种运行条件的影响很容易使集输管道发生堵塞,鉴于此,本文将对堵塞的原因进行分析,然后提出针对性的防堵措施。     

油田地面集输管道腐蚀穿孔风险分析

地面集输管道腐蚀穿孔直接影响油田的安全、环境和生产,因此明确管道腐蚀穿孔的风险显得至关重要。通过对某油田腐蚀穿孔的碳钢管道化学成分、金相组织和腐蚀产物形貌等分析,发现管样内壁的均匀腐蚀为CO_2、H_2S在高矿化度地层水中的电化学腐蚀所致;局部腐蚀及腐蚀穿孔为高矿化度地层水中CO_2电化学腐蚀、Cl~-局部催化所致,并伴随有一定程度的H_2S腐蚀。据此识别该油田碳钢管道腐蚀穿孔的关键风险因素为采出液含水率高、CO_2与H_2S共存及Cl-加速腐蚀。可根据关键风险制定防治措施,如加大内涂层管、双金属复合管或非金属管的投用,连续加注缓蚀剂等,从而逐步改善该油田的腐蚀现状,降低腐蚀穿孔次数,确保油田安全正常生产。     

长输管道煤层气集输管网优化设计研究

随着经济的飞速发展与科学技术的不断进步,我国对于资源、能源的利用提出了更高的要求,必然会增加煤层气集输管网的覆盖面积,一定程度上给煤层气集输管网的管理与维修增加了难度。在此基础上,只有不断优化集输管网的设计,才能从根本上提高效率,降低成本,从而保证长输管道煤层气集输的安全性与稳定性。     

山西延川南煤层气田地面集输工艺实施

华东油气分公司在2015年完成延川南煤层气田5亿方产能建设,形成了具有自身特点的地面集输系统,本文主要介绍了延川南地面集输系统特点及实施、运行经验,为今后相似煤层气田开发地面集输系统建设提供借鉴经验。     

煤层气地面集输系统压缩机能效提升方案研究

在煤层气产气量偏低、压缩机进气压力偏离设计工况下,以沁南煤层气田地面集输系统中的樊庄、郑庄两个区块集气站为研究对象,调研煤层气压缩机的能耗现状并提出能效提升方案。对郑二集气站单台DTY1000型往复式压缩机的历史数据分析发现,外输气量是制约压缩机能耗的关键参数。对比樊三站DTY1000型往复式压缩机和LGN40型螺杆式压缩机并联的能耗数据发现,在一定的外输气量范围内调节压缩机组合运行的方式存在节能空间,由此提出了基于历史数据的压缩机能效提升方案。在此基础上,进一步提出了在阀组处布置增压设备的阀组-集气站两级增压集输模式,以郑二站的阀组管线为例进行流程模拟发现,相比于现有集输模式,两级增压集输模式预计节能达12%,有望解决煤层气产气量相对减少与集输系统能耗偏高的矛盾。     

我国煤层气地面集输系统综述及存在问题

近10年来,我国煤层气开发成效显著,在煤层气地面集输系统方面已基本形成了适应我国煤层气田"井口压力低、单井产量低、低渗透率、低饱和度"特点的集输技术。本文分析了国内煤层气集输中进站方式、计量方式、防止水合物生成及增压工艺等关键技术的方案选择过程,提出了目前煤层气集输中仍存在的问题。     

澳大利亚箭牌公司苏拉特区块煤层气开发地面集输工艺技术

随着全球进入能源紧张时代,煤层气作为重要的替代能源逐渐受到世界各国的重视。介绍了澳大利亚箭牌公司在苏拉特盆地煤层气开发中地面集输工艺技术,包括井场不分离计量工艺、大口径高密度聚乙烯管的应用、25 km大集气半径集气、井场到站场一级布站、采气管道自动低点排液、集水管道自动高点放空等技术。通过采用这些技术,实现了地面厂站的优化简化,降低了投资和运行成本,促进了煤层气田的高效开发。这些新工艺、新技术、新材料的应用体现了煤层气集输工艺未来的发展方向,对今后我国煤层气田的开发具有很好的借鉴意义。     

煤层气地面集输管网的瞬态水力热力计算模型

煤层气特有的排水采气特性与煤层气区块复杂的地形条件,都极易导致凝析水在煤层气管网低洼处聚集,致使管网压力波动更加明显而频繁,给管网安全运行与维护带来了较大的隐患。为此,基于两相流水力热力相关计算公式,利用管网节点法与大型稀疏矩阵的求解方法,建立了煤层气集输管网的瞬态水力热力计算模型。综合考虑管网所在地区的地形起伏情况,对不同时间条件下的管网各节点参数进行了计算,从而明确了煤层气地面集输系统水力热力参数随时间与集输距离的变化规律。结果表明:(1)各管沿线的质量含气率逐渐下降,持液率不断上升,并受到地形起伏的影响而发生较大波动;(2)积液多存在于管路前端地势低洼处的初始上坡段,并且在管网清管后运行20 h时低点持液率超过高点持液率的1.5倍;(3)随着管路的延长,气相流速不断增大,沿线饱和含水率不断减小;(4)管路全线压力随时间的增加而逐渐下降,在地形起伏明显的地区,受持液率变化的影响,压力也发生了小范围的波动;(5)积液的产生是导致管网压力波动的主要原因。     

煤层气阶梯开发的集输方式与地面工艺选择

我国有丰富的煤层气资源,加速煤层气的开发,不仅可以缓解天然气紧缺的问题,还可以保证煤矿的安全,减少大气污染。文章以某煤层气开发区块为例,结合煤层气的开采特点及近年来地面配套工程建设的实施情况,论述了煤层气阶梯开发建设过程中集气方式、集输系统布局方案及地面工艺路线的确立过程,旨在为其他类似煤层气气田的滚动开发规划与建设提供借鉴。     

长庆气田地面集输管道防腐层检测与分析

为及时掌握长庆气田地面集输管道腐蚀状况,近年来对12条管道防腐层开展了电流衰减法(PCM)检测和开挖检测,检测发现防腐层外观完好为90.4%,少许破损为5.2%,破损严重为4.4%。在此基础上,分析了防腐层破损不合格的主要原因。建议在后续的气田防腐设计时,优先采用性能优异的防腐材料、严格执行防腐层施工技术要求、加强乙方施工管理,以确保管道防腐措施效果。     

基于人工神经网络的油田地面集输管道结垢预测

利用典型的误差反传神经网络理论,对油田地面集输管道结垢进行预测和评判,避开了各种因素对其结垢影响规律的难题,准确地预测和评判地面集输管道的结垢情况。应用人工神经网络分析某油田地面集输系统管道的结垢情况后表明,人工神经网络无需建立数学模型,学习过程通过自动调节神经元之间的连接权值完成,在选取有代表性的训练样本情况下,人工神经网络能够成功地预测和评判地面集输管道的结垢情况。     

沁水盆地煤层气田樊庄区块地面集输工艺优化

煤层气在气质组分、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,国内还没有大规模整体开发的经验可以借鉴,煤层气地面开采面临着前所未有的诸多困难。为此,介绍了沁水盆地煤层气田樊庄区块单井进站方式、增压工艺及压力系统优化等地面集输工艺的优化技术,总结了优化设计经验,并提出了针对国内煤层气田开发建设的标准化、统一化、数字化3点建议,对国内其他煤层气田及类似气田的开发有借鉴作用。     

往复式压缩机在沁水盆地煤层气地面集输中的应用

目前,我国已勘探开发的煤层气田具有"低渗、低压、低产"的特点,为了满足煤层气外输压力要求,通常需要增压输送。但是,在压缩机组选型时,必须充分考虑煤层气异常低压、可能含有煤粉杂质以及高压比、小流量等比天然气集输更为严格的使用工况。通过对樊庄区块集气站压缩机选型经验的介绍,分析了电机驱动和燃气轮机驱动两种驱动方式的特点及对煤层气田集输的适应性,对两种机组的现场使用情况进行了对比,并提出了针对煤层气集输用压缩机在设计选型、配置以及运行管理等方面的建议。对国内同类煤层气田的开发和压缩机选型具有一定的参考和借鉴意义。