潘莊煤層氣集輸工藝設計

1、潘莊煤層氣集輸工藝設計2009-10-22 葉健分享到： QQ 空間新浪微博開心網(wǎng)人人網(wǎng)摘要： 以晉城潘莊煤層氣開發(fā)項目地面集輸系統(tǒng)為例，根據(jù)煤層氣的基本特性，從 采氣井場、采氣管網(wǎng)、集氣站、集氣干線、集中處理增壓站等方面介紹了煤層氣地 面集輸工藝設計方案。關(guān)鍵詞： 煤層氣；地面集輸；工藝設計Design of Panzhuang Coal-bed Gas Gathering ProcessYE JianAbstract： Taking the surface gathering system of Panzhuang coal-bed gas exploitat ion project fo

2、r example， based on the basic characteristics of coal-bed gas， the de sign scheme of the surface gathering system of coal-bed gas is introduced in term s of gas withdrawal well site，gas withdrawal network ，gas gathering station， gas gathering main line ， centralized processing booster station and so

3、 on.Key words： coal-bed gas； surface gathering； process design1 概述我國煤炭和煤層氣資源非常豐富，淺煤層氣資源量達到30X1012m3,居世界第3位1。但與歐美發(fā)達國家相比，我國煤層氣的開發(fā)利用率相對較低，比如美國2003年煤層氣產(chǎn)量達到 450X108m3,約占美國當年天然氣產(chǎn)量的7.9%，而我國同期煤層氣產(chǎn)量還不足50X108m3。對煤層氣開發(fā)利用，除了可以提供有價值的燃氣資源外， 還可以改善采煤條件，增強煤炭生產(chǎn)的安全性，減少大氣污染2。中原油田很早就瞄準了這一潛力巨大的煤層氣勘探開發(fā)工程市場，自 2002年開始，其鉆井、作

4、業(yè)等施工隊伍利用油氣田技術(shù)優(yōu)勢；就已在陜西、山西等地的多處煤層 氣工程建設工地夾顯身手。 中原油田設計院也于 2003 年開展煤層氣地面集輸系統(tǒng)的 設計工作，經(jīng)不斷探索、完善，取得了成熟的技術(shù)和寶貴的經(jīng)驗。與天然氣氣田相比，煤層氣氣田具有低滲透率、低壓力、低產(chǎn)量等特點3 ，而且氣井井距小，井深淺，單井產(chǎn)量及井口壓力較低，氣井數(shù)量多且分散，煤層氣中水 和氧氣含量高。因此，采用常規(guī)的天然氣田集輸工藝和相關(guān)設備不能滿足煤層氣集 輸需要，需進行專門的管道模擬、工藝計算和設備選型設計。2 工程概況山西晉城潘莊煤層氣項目位于山西省晉城市西北約 80km 處，隸屬沁水縣管轄。 本項目新開發(fā) 100口煤層氣井

5、，地面集輸系統(tǒng)主要包括采氣井場、集氣管網(wǎng)、集氣 站和集中處理增壓站 4 個部分，主要完成煤層氣的集氣、凈化、分離、調(diào)壓、外輸 等集輸工藝。3 集輸工藝設計3.1 設計依據(jù) 氣源根據(jù)煤炭科學研究總院西安分院所作地質(zhì)報告及對30 口井及全氣田的產(chǎn)能預測，確定集輸部分單井產(chǎn)氣量為2400m3/d,井口壓力為0.150.30MPa，井口溫度為20 C 氣質(zhì)煤層氣組成見表1表1煤層氣組成組分CHC2F6COQ體積分數(shù)/%94.5170.010 ().301 3816 1.3運6煤層氣的密度為 0.6982kg/m3,相對密度為 0.5789，高熱值為37.505MJ/m 3，低熱 值為 33.812MJ

6、/m3。 規(guī)模本項目分二期實施，其中一期開發(fā)30 口井，二期開發(fā)70 口井，實現(xiàn)100 口煤層氣井的規(guī)模。根據(jù)總工藝流程設置原則，每1015 口井設集氣站1座，整個項目設置集氣站8座，每座集氣站處理能力為4.0 104m3/d（考慮了一定的裕量）。設置1座集中處理站對煤層氣進行凈化、計量，最后將煤層氣增壓后外輸銷售。考慮節(jié)約占 地，便于管理，將增壓部分與集中處理站合建，稱為集中處理增壓站，設計處理能 力為 30104m3/d。 執(zhí)行的主要規(guī)范由于目前國內(nèi)對于煤層氣的開采還處于起步階段，集輸處理工程尚無專門的設計、施工驗收規(guī)范，但煤層氣在氣質(zhì)構(gòu)成和基本特性上類同于天然氣，因此借鑒并執(zhí)行 油氣田類

7、似工程的設計、施工驗收規(guī)范，主要的規(guī)范有：石油天然氣工程設計防 火規(guī)范（GB 501832004），油氣集輸設計規(guī)范（GB 503502005），石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工及驗收規(guī)范（SY 0402 2000）。3.2集輸工藝設計 總體布局因煤層氣低壓、低產(chǎn)，為了盡可能減少井間不利影響，提高煤層氣產(chǎn)氣量，經(jīng)對 多種模型進行軟件模擬，結(jié)合油氣田低壓采氣經(jīng)驗，最終確定集輸管網(wǎng)采用二級布 站模式，即集氣站和集中處理增壓站兩級增壓，使壓力逐級增加，以滿足煤層氣輸 送要求?？偣に嚵鞒虨椋翰蓺饩畧觯ǔ醪椒蛛x、計量）、采氣管網(wǎng)、集氣站（二次分離、調(diào)壓、計量、一級增 壓）。集氣支線、集氣干線、集中處理增壓

8、站（脫水、凈化、調(diào)壓、計量、二級增壓）、 外輸管道、用戶。壓力級制：集氣站前管網(wǎng)操作壓力為0.10.3MPa,集氣站至集中處理增壓站管網(wǎng)操作壓力為0.91.2MPa（一級增壓），集中處理增壓站后管網(wǎng)操作壓力為6.0-7.0MPa（二級增壓）。 采氣井場由于煤層氣開發(fā)初期井口排采產(chǎn)水量較多，約30m3/d左右，為提高管道集輸效率，減少沿程壓力損耗，在每個井場都裝備有氣液兩相分離器和集水沉降池，對煤層氣 中游離水進行初步分離。為監(jiān)控各井單井產(chǎn)氣能力，分離后的煤層氣經(jīng)簡易計量后 再去集氣站。為適應煤層氣的特性和大規(guī)模開發(fā)需要，經(jīng)比選試驗，采氣井場選用 維護方便、簡單易行的旋進旋渦流量計作為煤層氣的計

9、量儀表，以適應其低產(chǎn)、低 壓的特點。另外，考慮煤層氣排采后期煤層氣井場壓力可能會大幅降低（小于0.15MPa），煤層氣無法進入集氣管網(wǎng)，氣井產(chǎn)量必將下降，因此借鑒油田降壓采氣工藝技術(shù)，在井 場設置壓縮機組將煤層氣升壓外輸，可降低壓縮機前采氣管網(wǎng)末端壓力，提高煤層 氣的排采量。因此各井場先預留壓縮機組位置。 采氣管網(wǎng)因煤層氣井口壓力低（0.150.30MPa），為克服沿程摩阻，提高集輸效率，通過 應用輸氣管道計算軟件 TGNET模擬比較，以最小路徑為原則，采用成組型集氣管 網(wǎng)流程較為合適，即每1015 口井為1組，設置集氣站1座，并且根據(jù)各井井口壓 力，若壓差較大，采用高一低壓分輸?shù)募敿夹g(shù)，即壓力 0.2MPa的煤層氣進入低壓采氣總管，壓力0.2MPa的煤層氣進入高壓采氣總管，這樣可盡量減少井間相互影響，提高單井采收率。各單井采氣管道由遠