煤层气集输问题与对策

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1、煤层气集输问题与对策/阿山摘要：煤层气属非常规天然气，煤层气的集输不同于常规天然气，从管材的选型到管网布置，从井场采气到气站集气输送，水分和煤粉是影响输送的主要不利因素，对管路气体中固相及液相杂质的分离是提高输送效率的主要途径。主题词：煤层气管网管材井场工艺集输站工艺管道积液概述：煤层气俗名“瓦斯”，它是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，占瓦斯体积的90%左右（沁水盆地煤层气甲烷含量达97%以上），此外瓦斯中还含有少量的二氧化碳、氮气、乙烷及微量的其他气体。常规天然气主要以游离气存在于砂岩为主要

2、储集层的孔隙或裂隙中，而煤层气主要90%以上是以吸附状态附着于煤基质颗粒表面上，只有少量的煤层气以游离态储存在煤岩的割理、裂隙和孔隙中，或者溶解在煤层的水中。采出的煤层气中，一般含有饱和的水蒸气和杂质，水汽和杂质是煤层气中有害无益的组分，对输送产生较大的影响，严重时会堵塞管道和阀门而影响供气，现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理，以保证安全平稳地输送合格的煤层气，因而对集输系统的探讨研究具有十分重要的意义。一、管网布置集输管线分为采气管线和集气管线，集气管线又分为集气支线和集气

3、干线。采气管线是气井到集气站的管线，一般直径较小（一般为73~114mm沁水盆地也有使用108及159管线），集气支线是集气站到集气站或集气站到集气干线的管线，一般直径较大（159~325mm），集气干线是将各集气站或集气支线的来气集中输送到集配气总站或加气站的管线，一般直径很大（一般为219~457mm，，沁水盆地也有508、559管线），集输管网流程如下：集输总站/中心处理站集气站井场目前煤层气的集气管网一般有枝状管网、环状管网和放射状管网三种类型。实际的集气管网常常是两种或三种的组合。图2

4、集气管网的形式取决于井位和产气量和井口压力。二、集输管材的选取目前集输管网常用的管材有金属管道和PE管道（聚乙烯管）。其中PE管材（承压小于0.7MPa）在城镇燃气及煤层气单井管路已经使用，PE管由于其成本较低，与金属管道相比其内壁平滑，降低了摩擦阻力，与相同直径的钢管相比可输送更多的气量，节省了动力消耗；另外它是绝缘体抗腐蚀能力强，又是热的不良导体，因而在单井管路有较大的应用空间。PE管和钢管比较表寿命物力性能施工条件输送量防腐措施钢管/10-20年左右冲击易变形复杂内壁粗糙输量小需增加阴极保

5、护PE燃气管/50年左右冲击不易变形简单内壁光滑输量大无需阴极保护三、煤层气的集输未脱水煤层气组分（体积比）：氧气（%）氮气（%）二氧化碳（%）甲烷（%）乙烷（%）0.171.30.2498.30.006煤层气的集输有两个目的：一是以经济使用的手段把煤层气输送至中心站，二是对产出水进行收集处理达到环保要求。目前国外煤层气的增压集输方式有三种：单井压缩系统、卫星压缩系统和中心压缩系统。单井压缩系统是指对单口井进行单独压缩和处理，然后用小口径、中等压力的管线将煤层气输至中心站。卫星压缩系统是指将几口

6、单井产出的煤层气通过低压合适管径的采气管线将气体集中到小型集气站通过处理和压缩后输送至中心站。中心压缩系统是指利用井口压力直接把气体输送至中心压缩站。由于中国煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性，所以目前中国煤层气的增压集输方式使用单井增压和卫星式增压两种模式多一些，这在沁水盆地的煤层气开采中已经体现。国外对采气管路、产出水管路及气体返输管路都采用埋沟敷设，埋深1.2米使管路低于冻土层0.6米，在井场的集气干线都是50mm，进入中心站增加至250～300mm。在国内以沁水盆地

7、为例，冻土层最深达430mm,对管路的敷设要求设计集输支线及单井管线埋地敷设时管底距自然地面不小于1.2m，对于埋设集输干线（主管路）要求管顶距自然地面不小于1.2m，按设计要求施工完全能够避免冰冻和冰堵现象发生。四、井场工艺在单井上安装一套包括调压、分离、计量和保温设备的流程，称为单井采气流程。其工艺过程为：井里边出来的煤层气经阀减压后进入分离器，在分离器中除去液体和固体杂质后，从集气管线输出。分离出的液体固体从分离器下部排放到污水罐中。设置气液分离器的目的主要是分离气体的水分和杂质（如煤粉）

8、，避免在输送管路低凹处大量形成积液或煤粉沉积而影响输送效率，在沁水盆地的煤层气井场有的在工艺中增加了分离装置，有的未安装分离装置。实际输送中凝析水和煤粉是避免不了的，国内外都对凝析水采用了不同的解决方法，例如：美国在采出气管线低处设有分水器，避免在管道中产生液体段塞等。国内有的在输气管路的低点设置了凝水缸，有的在集输管路的低点设置了排液阀井等。井口出气对煤粉的过滤或分离上处置效果不明显，致使在采气管路中形成了煤泥的沉积，这会使气体通道面积逐年减小，输气量逐年降低，可能会使管道提前报废，这也是煤层