煤层气田地面集输管网的特点分析ProfDeng

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1、煤层气田地面集输管网的特点分析吕勃蓬（中国石汕大学机械与储运工程学院，北京102249）摘要：从地面工程的角度，分析了煤层气田“低产、低压、多井”的特点；从管网结构、集输流程、工艺参数等方面比较了煤层气田集输管网、常规气田集输管网、城市燃气输配管网等三类天然气管网；详细分析了煤层气集输管网拓扑结构的特点；总结了天然气管网稳态分析的主要方法，分析了煤层气集输管网稳态分析方法的特点。关键词：煤层气田；集输管网；拓扑结构；稳态分析；特点分析地面工程是油气田开发建设的重要组成部分。常规气田的地面建设投资一•般占气山开发建设总投资的60%〜70%。但对丁煤层气II

2、【而言，地而建设投资所占比例更大。因此，合理规划建设煤层气田的地面集输系统至关重耍。地面集输管网是集输系统的重要组成部分，煤层气田集输系统的规划建设、运营管理需要管网的仿真技术与优化技术。研究管网的仿真与优化，应从认识、分析管网的特点着手。1煤层气田的特点从地面工程的角度，相对于常规气皿，煤层气B最主耍的特点就是“低产、低压、多井”。我国煤层气皿一般单井日产量仅为几千方到几万方，而常规气田（开采初期）一般可达数十万方。山西沁水盆地南部煤层气皿直井平均产气量为2000〜5000m3/d,水平井平均产气量为2.2X104〜5X104n?/d叫而“西气东输”主

3、力气田克拉2气[H的单井产量就达到了300X104m3/do常规气B井口压力一般都很高，尤其是开采初期，井口压力在lOMPa以上的并不少见。但煤层气皿井口压力很低，一般都低于IMPa,即便是开采初期也是如此。山西沁水盆地南部煤层气B井口套压为0.2〜l.OMPa（G）,井口节流后压力为0.15〜0.2MPa（G）[l]o煤层气低产”，就必然导致“多井”。因为单井产量低，只有靠多打井气田总产量才会上来，才有经济效益。井数多的表现形式就是井网密集、井间距小。山西沁水盆地南部煤层气皿某区块的井网布置方式是300mX300m,即是井间距为300m；而常规气B（开

4、采初期）井间距很少有这么小的，常常单井之间相隔数公里。2煤层气集输管网的特点2.1煤层气集输管网与其它天然气管网的比较煤层气田的特点决定了其地面集输管网的特点。下表从集输流程、工艺参数、管网结构等方面比较了三类天然气管网——常规气田集输管网、煤层气B集输管网和城市燃气（天然气）输配管网。表1三类天然气管网的比较管网类型煤层气田集输管网常规气田集输管网城市燃气输配管网输送介质井口原料气，主要成分是甲烷，但含水、含煤粉颗粒等井口原料气，主要成分是甲烷（不同气hi组分相差较大）（长输）管道气，符合GB50028-2006的相关标准，加臭处理管流状态气液两相流、

5、气液固二相流多相流单相流压力井口圧力低于IMPa,集气增压站进站压力为儿十千帕开采初期压力很高，最咼口J超过lOMPa,后期压力很低甚至降到常压从4MPa到0.01MPa分为7个压力等级(GB50028-2006)管网结构多井串接、枝状管网（似神经网络）树枝状管网、放射状管网及二者的组合，亦有环状管网（开采后期）主耍是环状管网，各压力级制都成环，辅以枝状管网管型及材质无缝钢管、PE管、柔性复合管无缝钢管无缝、有缝钢管都用，0.4MPa以上以ERW管居多，0.4MPa以下广泛使用PE管一般流程井口（多井串接）集气阀m集气增压站或处理厂井口集气站集气总站或处

6、理厂门站各级调压站或配气站用户气源与用户气源数最非常多但流最非常小，用户只冇一个用户数少于气源数用户数大人多余气源数从管网结构和集输流程上来说，煤层气

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8、集输管网与常规气

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10、集输管网最大的区别在于井口出现了多井串接流程，以集气阀组替代集气站；再就是管网节点更多，尤其是气源节点更多。与城市燃气输配管网相比，煤层气集输管网不会出现环状管网,全是单纯的枝状管网，只是这种枝状管网的“分支”太细太多。这种管网被称为“似神经管网”。某一区块的煤层气集输管网的用户往往只有一个，如处理厂，但气源节点数量却非常多且单个气源节点流量非常小；而燃气输配管网的用户节点有多个

11、，口用户类型多种多样，但气源节点数量少而流量大。2.2煤层气集输管网拓扑结构的特点下图是某煤层气皿的集输管网图，描述的集输流程是：气井（多井串接）——集气阀组——集气增压站。图1某煤层气田集输管网图根据上图，分析管网的拓扑结构可知管网有三种基本结构：多井吊接结构、分支结构和环状结构(见图1)。所有的管网都是由这三种基本结构所组成。2(a)多井串接结构3(b)分支结构(c)环形结构图2管网的三种基本拓扑结构多井串接结构为煤层气集输管网所独有，如图1(a)所示，图中的节点1、2、3是气源节点(气井)。对于这种结构，气井与气井Z间会存在压力和流量的相互干扰，地

12、面管网的布局及结构尺寸会影响气井产气量。分支结构几乎存在于所有类型的天然气管网之