頁巖氣開發(fā)地面配套集輸工藝技術(shù)分析

楊洲

摘? 要：在常規(guī)天然氣資源持續(xù)下降的背景下，隨著城市人口數(shù)量的增加，社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求提出了更高要求，此時(shí)做好頁巖氣開發(fā)工作至關(guān)重要。該文在了解當(dāng)前我國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)情況的基礎(chǔ)上，明確了國(guó)內(nèi)外針對(duì)地面配套集輸工藝技術(shù)的研發(fā)，分析如何在能源需求量越來越高的環(huán)境下更好地開采國(guó)內(nèi)頁巖氣，并為各地頁巖氣田地面配套工程建設(shè)工作提供有效的技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：頁巖氣;開發(fā);地面配套;集輸工藝技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE866? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

頁巖氣作為較為典型的非常規(guī)天然氣，能以吸附與游離的狀態(tài)儲(chǔ)存在泥頁巖段中。由于現(xiàn)階段頁巖氣在開采過程中具備資源豐富、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，所以現(xiàn)已成為常規(guī)天然氣的有效替代資源，并且得到了全世界的關(guān)注。因此，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展中，面對(duì)資源越發(fā)緊缺的社會(huì)環(huán)境，我國(guó)必須要加大對(duì)頁巖氣的開采。因?yàn)槲覈?guó)針對(duì)這一方面的研究與開發(fā)還處于初級(jí)階段，相應(yīng)的地面配套集輸工藝技術(shù)也不完善，所以在科學(xué)技術(shù)水平不斷優(yōu)化中，必須要研制出更多優(yōu)秀技術(shù)，只有這樣才能更好地滿足社會(huì)居民的生活需求。下面對(duì)頁巖氣開發(fā)地面配套集輸工藝技術(shù)進(jìn)行分析。

1 頁巖氣氣藏的特點(diǎn)分析

頁巖氣氣藏的特點(diǎn)對(duì)地面配套集輸工藝技術(shù)應(yīng)用有極大的影響，原因在于我國(guó)在研制地面配套集輸工藝技術(shù)時(shí)，設(shè)定投入資金與所需專業(yè)設(shè)備都會(huì)根據(jù)頁巖氣的開發(fā)最大年限進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般來講，頁巖氣具備生烴的技能，且會(huì)和深層頁巖層中的頁巖氣體融合。由此可知，面對(duì)頁巖氣本身具備的儲(chǔ)存性、自生性等特點(diǎn)，我國(guó)在研發(fā)地面配套集輸工藝技術(shù)時(shí)存在一定難度，但面對(duì)可用資源越來越少的社會(huì)環(huán)境，我國(guó)必須要加大對(duì)頁巖資源的開發(fā)力度，注重根據(jù)實(shí)踐工作需求全面探索所需施工工藝技術(shù)，只有這樣才能為居民日常生活提供豐富的頁巖氣。

2 國(guó)內(nèi)外頁巖氣地面配套集輸工藝技術(shù)的對(duì)比分析

2.1 國(guó)外

美國(guó)作為頁巖氣技術(shù)開發(fā)利用最早的國(guó)家，影響著世界各國(guó)對(duì)頁巖氣的利用與開發(fā)。最早在19世紀(jì)20年代初期，美國(guó)紐約州的弗里都尼亞鎮(zhèn)就曾進(jìn)行頁巖氣的開采工作，但最終收獲效率非常低。隨后在20世紀(jì)80年代，受政府的推動(dòng)，實(shí)踐工作運(yùn)用的開采工藝得到優(yōu)化，并開始在2000年進(jìn)行大規(guī)模的頁巖氣商業(yè)開發(fā)工作?，F(xiàn)階段，美國(guó)已經(jīng)有22個(gè)州進(jìn)行了頁巖氣開發(fā)工作，現(xiàn)已擁有非常豐富的地面配套集輸工藝技術(shù)利用經(jīng)驗(yàn)。

2.2 國(guó)內(nèi)

與經(jīng)驗(yàn)豐富的美國(guó)不同，我國(guó)對(duì)頁巖氣探索時(shí)間并不長(zhǎng)，且針對(duì)地面配套集輸工藝的開發(fā)利用也處于初級(jí)階段。雖然借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)秀的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)科研人員對(duì)頁巖氣的形成、資源劃分及開發(fā)技術(shù)已經(jīng)了初步認(rèn)識(shí)，但與頁巖氣探測(cè)技術(shù)及地面配套集輸工藝有關(guān)的內(nèi)容并沒有構(gòu)建完善的知識(shí)體系，相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)與利用也沒有在實(shí)踐工作中達(dá)到先進(jìn)目標(biāo)，這樣不僅會(huì)增加資源開發(fā)難度，而且會(huì)影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。近年來，在國(guó)家政策的支持與引導(dǎo)下，開發(fā)頁巖氣的地面配套集輸工藝技術(shù)得到了優(yōu)化，并且有效處理了實(shí)踐工作中存在的問題，這對(duì)我國(guó)天然氣資源利用而言不僅實(shí)現(xiàn)了一次新的創(chuàng)新，而且可以為城市居民生活提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

3 頁巖氣開發(fā)地面配套集輸工藝技術(shù)分析

3.1 集輸工藝技術(shù)

以某地頁巖氣開發(fā)合作工作為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)井位設(shè)計(jì)特點(diǎn)，施工人員在選擇頁巖氣地面集輸時(shí)，會(huì)引用集氣支線濕氣輸送，集氣干線干氣輸送。具體工作步驟有10條。1）井口一級(jí)節(jié)流。2）除砂。3）加熱。4）二級(jí)節(jié)流。5）初步分離與計(jì)量。6）集氣支線。7）在集氣站進(jìn)行脫水脫烴。8）集氣干線。9）外輸管道。10）為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

對(duì)頁巖氣開發(fā)工作來說，要想為實(shí)踐工作提供有效的地面配套集輸工藝技術(shù)，必須要加大對(duì)氣藏特點(diǎn)的研究，并且根據(jù)開采前后的工作對(duì)比，明確壓力與產(chǎn)量的變化，保證應(yīng)用設(shè)備具備科學(xué)性和有效性。同時(shí)，為了更好地滿足不同工藝需求，要求現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)應(yīng)用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行組合、搬遷，以此保證它們得到高效利用。由于在生產(chǎn)與開發(fā)階段，整體工作存在不明確性，所以在實(shí)踐發(fā)展中要借鑒國(guó)外優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，有效結(jié)合我國(guó)基本國(guó)情，提出與實(shí)踐發(fā)展相符的管理對(duì)策，并科學(xué)地調(diào)節(jié)氣液混輸、氣液分輸?shù)确绞竭M(jìn)行搭配。

3.2 站場(chǎng)工藝

3.2.1 單井站工藝

一般來講，頁巖氣的產(chǎn)水量非常低，最終凝析水量會(huì)受儲(chǔ)層內(nèi)部壓力溫度下的氣水平衡情況所影響。通過對(duì)當(dāng)?shù)貧獠刭Y料預(yù)測(cè)分析，在壓裂作業(yè)中，需要處理設(shè)備的數(shù)量較少，預(yù)計(jì)單井氣田水產(chǎn)量可以達(dá)到每天12m3左右，且可能出現(xiàn)凝析油。此時(shí)，為了提升管道集輸工作效率，減少沿程壓力消耗，在每個(gè)單井站都要安裝分離設(shè)備，并且正確處理頁巖氣的油水分離工作。同時(shí)，為了保證井口天然氣運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)性和有效性，要按照下述步驟進(jìn)行工作。1）井口一級(jí)節(jié)流。2）除砂。3）加熱。4）二級(jí)節(jié)流。

3.2.2 集氣站工藝

由于原料天然氣的烴露點(diǎn)與水露點(diǎn)較高，不符合天然氣長(zhǎng)距離管輸需求，所以在實(shí)踐工作中必須要在集氣站進(jìn)行脫水脫烴處理。通常情況下，工作人員可以引用J-T閥節(jié)流制冷工藝進(jìn)行操作。為了避免工作期間出現(xiàn)水合物，要在堵塞管道和閥門的基礎(chǔ)上，在原料氣預(yù)冷之前添加適宜的乙二醇。

3.2.3 井口除砂工藝

由于頁巖氣中包括砂、微小泥等固相雜質(zhì)，在管輸過程中極容易影響管道、機(jī)械設(shè)備及閥門、管線等，嚴(yán)重的還會(huì)威脅整體生產(chǎn)工作。因此，工作人員要有效處理井筒中氣體的雜質(zhì)，只有這樣才能保障工作設(shè)備的安全，并提升實(shí)踐開采工作的質(zhì)量和效率。

3.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)配套方案

這項(xiàng)內(nèi)容符合井?dāng)?shù)多且無人值守的管理模式。通過在每個(gè)井站設(shè)計(jì)引用PLC控制器的自動(dòng)控制系統(tǒng)，不僅能突破傳統(tǒng)管理模式的限制，而且可以提升實(shí)踐工作效率。在工作狀態(tài)下，PLC控制系統(tǒng)可以引用GPRS將獲取的井場(chǎng)數(shù)據(jù)信息分別傳遞到所需控制站中，操作人員能在控制站中遠(yuǎn)程監(jiān)管每口井的工作情況，并做好數(shù)據(jù)儲(chǔ)備與打印報(bào)表等工作。同時(shí)，在井口安裝地面安全截?cái)嘞到y(tǒng)，在井口控制盤中引用電液驅(qū)動(dòng)，有助于全面落實(shí)PLC控制系統(tǒng)提出的各項(xiàng)命令，并有效傳遞井口截?cái)嚅y的閥位狀態(tài)、液壓信號(hào)等。

3.4 通信配套方案

對(duì)頁巖氣開發(fā)工作而言，地面系統(tǒng)要引用中國(guó)移動(dòng)全球通GPRS終端設(shè)備，在不同區(qū)域的控制站安裝GPRS匯聚服務(wù)器，并引用GPRS電路，將站場(chǎng)收集數(shù)據(jù)傳遞到控制站，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的單向傳輸。同時(shí)，還要在每個(gè)井站安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在控制中心安裝監(jiān)控中心服務(wù)器，這樣有助于GPRS網(wǎng)絡(luò)定期上傳數(shù)據(jù)，為滿足現(xiàn)場(chǎng)工作管理需求提供有效依據(jù)。

3.5 水處理系統(tǒng)

由于我國(guó)大部分頁巖氣開發(fā)工程都處于試采階段，不僅產(chǎn)水量不高，而且回注井非常遠(yuǎn)，此時(shí)若繼續(xù)沿用轉(zhuǎn)輸泵壓力進(jìn)行輸送工作，將會(huì)增加整體工作成本。因此，為了簡(jiǎn)化地面工藝，控制工程投資及成本消耗，井站的氣田水要在站內(nèi)安裝氣田水罐用于臨時(shí)儲(chǔ)存。

4 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)頁巖氣開采力度，不但能控制常規(guī)天然氣的消耗，而且可以為我國(guó)城市居民的生活發(fā)展提供有效資源。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，雖然當(dāng)前我國(guó)頁巖氣開采地面配套集輸工藝技術(shù)并不成熟，但只要在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技技術(shù)不斷提升的背景下持續(xù)探索與研發(fā)，并有效結(jié)合我國(guó)基本國(guó)情和地質(zhì)條件，就可以提出更加完善的工藝技術(shù)，以此加快我國(guó)頁巖氣能源發(fā)展步伐。

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