煤層氣井口集輸工藝研究

李 胤，王克良，李 靜，栗瑞兵，杜廷召，張華超

（1.六盤水師范學院化學與化學工程系，貴州 六盤水 553004；2.中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北 任丘 062552）

生工工藝

煤層氣井口集輸工藝研究

李 胤1，王克良1，李 靜1，栗瑞兵1，杜廷召2，張華超1

（1.六盤水師范學院化學與化學工程系，貴州 六盤水 553004；2.中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北 任丘 062552）

煤層氣田具有低壓、地產(chǎn)的特點，其地面集輸工藝極其復雜。本文針對煤層氣井口集輸工藝進行了研究，包括井口采用注甲醇防凍堵工藝以及井口集輸工藝。

煤層氣；集輸；工藝

人類對能源需求不斷增加，常規(guī)天然氣資源不斷減少，煤層氣產(chǎn)業(yè)將會成為我國能源結(jié)構(gòu)中重要的一部分[1]。作為一種常規(guī)天然氣的后備能源，大規(guī)模開采利用煤層氣前景誘人。煤層氣田具有“低壓、低產(chǎn)、低滲、井多”的特點，地面集輸工藝較為復雜。目前國內(nèi)煤層氣田的開發(fā)還處于初級階段，其地面集輸工藝暫無大量已投產(chǎn)項目的成熟經(jīng)驗，現(xiàn)有煤層氣地面集輸工程設計主要存在集輸管網(wǎng)布局及工藝參數(shù)不合理、投資較大、能耗較高等問題[2-4]，煤層氣集輸工藝設計還有待提高。中國煤層氣資源豐富，其中幾條主干線管道，如西氣東輸、中緬線、陜京一線、陜京二線等經(jīng)過多個煤層氣產(chǎn)區(qū)，這對煤層氣的開采利用提供了便利的輸送條件[5]。煤層氣大規(guī)模開發(fā)利用，勢必能夠緩解人們對能源的需求。因此，對于煤層氣地面集輸工藝的研究也顯得頗為重要。

1 井口集輸工藝研究

煤層氣井口集輸工藝應由站場工藝、集輸管線、井流物性質(zhì)等綜合因素確定。某項目煤層氣組成見表1，基本工藝流程方案見圖1。氣井低壓煤層氣經(jīng)解析后由套管采出，在井場計量后，進入采氣管線；各井場通過井間串接匯集到采氣匯管，最后通過采氣匯管送至集氣站，在集氣站經(jīng)過分離、壓縮、脫水、計量后外輸，外輸壓力為1.1MPa。外輸?shù)臍怏w以甲烷為主，其烴露點低于最低環(huán)境溫度，所含硫化氫含量低于20mg·m-3，其水露點夏季溫度控制在0℃以下，冬季控制在-5℃以下。

表1 某煤層氣田氣體組成一覽表

圖1 工藝流程方案

1.1 防凍工藝

根據(jù)井口運行參數(shù)，采出氣到達采氣樹處的壓力范圍為0.2MPa左右，正常生產(chǎn)期井口溫度為20℃，冬季開井初期最低溫度為1.8℃。經(jīng)工藝模擬，井口節(jié)流和開井初期均不會形成水合物，但考慮到當?shù)氐貙訙囟容^低，井口作業(yè)頻繁，為防止在檢修期管線內(nèi)游離水在管道低點結(jié)冰凍堵，以及結(jié)冰后的解凍，井口預留了注醇口，并兼作管線維檢修時的吹掃口?？紤]到煤層氣管線內(nèi)的游離水主要是輸送過程因溫降產(chǎn)生的游離水，液量較小，每次凍堵需注入醇量少，故采用甲醇作為防凍液，注醇口的尺寸定為DN25。

1.2 井口流程

煤層氣井采用套管采氣、油管采水的井場工藝，井口由抽油機將地層水采出，經(jīng)水表計量后經(jīng)集水管道集中收集到沉淀池處理。煤層氣從煤層解析后由套管采出，在井場計量后，經(jīng)采氣管線輸送至集氣站。井場不設放散管，井場裝置只在橇邊預留放散管接口（盲法蘭封堵），在排采及事故時將煤層氣集中放空。各井場工藝流程如下:

1）在井口采出的煤層氣經(jīng)節(jié)流閥進入計量橇塊計量后外輸。依靠采出氣自身壓力，進入采氣管網(wǎng)輸至集氣站。油管采出水經(jīng)計量后，進入集水管線，送到就近的沉淀池集中處理。

2）井場設置儲水池并預留緊急放散管接口，在投產(chǎn)期或緊急情況下，可將采出水經(jīng)過計量后，流入儲水池，采出氣放空。

3）為便于施工，井場所有設備均采用橇裝形式。1～3口井井場計量閥組采用工廠定制，3口以上叢式井，采出氣均采用多通閥計量橇塊計量，4、5口叢式井，選用6口多通閥計量橇塊，6、7口叢式井選用8口多通閥計量橇塊。計量橇塊中的多通閥，配備專用電控箱，可實現(xiàn)現(xiàn)場自動輪換操作，時間間隔根據(jù)生產(chǎn)需要進行設定。

4）為了防止冬季管線凍堵，井場內(nèi)管線及計量裝置采取保溫措施，在井場外輸管線上設置預留口，作為吹掃及以后注甲醇用。

1.3 集輸管網(wǎng)

本工程集輸管網(wǎng)主要為采氣管網(wǎng)。為降低工程投資，單井進站方式主要采用串接方式，氣井氣匯合后通過采氣干管進集氣站。

2 結(jié)語

本文總結(jié)出適合于低壓、地產(chǎn)的煤層氣田的井口地面集輸工藝技術，充分利用煤層氣田井口0.2～0.4MPa的壓力能，采用多井串接的集氣工藝，簡化了采氣管網(wǎng)的建設，增加了集氣站的轄井數(shù)量。

[1] 肖燕，孟慶華，羅剛強，等.美國煤層氣地面集輸工藝技術[J].天然氣工業(yè)，2008，28(3):111-113.

[2] 薛崗，許茜，王紅霞，王遇冬，劉子兵.國內(nèi)煤層氣地面集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀及簡析[J].中國煤層氣，2011(5):40-44.

[3] 欒守文，高 磊.淺談蘇里格氣田集氣站“模塊化”建設[J].科技風，2012(9):250.

[4] 王紅霞，陶永，楊艷，王遇冬，許茜，張璞.沁水盆地煤層氣田與蘇里格氣田的集輸工藝對比[J].天然氣工業(yè)，2009(11):104-108.

[5] 孫茂遠，范志強.中國煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略選擇[J].天然氣工業(yè)，2007，27(3):1-5.

Study on Well Gathering and Transportation System of Coal Bed Methane

LI Yin1, WANG Ke-liang1, LI-Jing1, LI Rui-bing1, DU Ting-zhao2, ZHANG Hua-chao1
(1.Department of Chemistry and Chemical Enginee ring, Liupanshui Normal University, Liupanshui 553004, China; 2.North China Company, China Petroleum Engineering Co.Ltd., Renqiu 062552, China)

Coal bed methane f eld had the characters of low pressure and low yield, and surface gathering and transportation was extremely complex.The coal bed methane wells gathering and transportation process was studied, included methane injection for the freezing process and the well gathering and transferring f ow.

coalbed methane; gathering and transportation; technology

TQ 54

B

1671-9905(2015)02-00-

貴州省大學生創(chuàng)新訓練計劃項目資助（201310977004）；貴州省聯(lián)合基金項目資助（黔科合J字LKLS[2013]27號）

李胤（1991-），男，工學學士，貴州都勻人，主要從事煤層氣集輸工藝技術研究

王克良（1984-），男，工學碩士，工程師，黑龍江齊齊哈爾人，主要從事能源高效利用技術研究。E-mail:wangkeliang84@163.com

2014-11-21