煤层气田地面集输方式以及增压方式优化.doc

煤层气田地面集输方式以及增压方式优化
1概述
我国开展煤层气研究已有20年，在地面集输方面也取得了重大突破，一些地区的煤层气田已经建成地面集输系统，进入小规模商业开发阶段。截至2009年，由中油辽河工程有限公司设计的山西晋城沁水盆地南部沁南煤层气端郑采气区地面工程总产量已达到40×104m3/d，于2009年12月21日成功进入西气东输管道，并于23日到达上海白鹤门站，向长江三角洲地区的用户供气[1]。
在地面集输方面，美国处于世界领先地位，位于美国西部科罗拉多州西南部的圣胡安盆地煤层气田与位于美国东部密西西比州东北部的黑勇士煤层气田的地面集输工艺已经相当成熟[2]。而我国的煤层气开发较晚，地面集输工艺还处于起步阶段。我国的煤层气田大多具有低压、低渗、低产的“三低”特点，和国外的中压、中产气田相比地面集输有很大区别，尤其表现在集输系统和增压方式的选择上。由于目前国内没有专门的煤层气田集输的标准规范可供执行，很多单位在设计开发时，都是参照油气田集输规范，造成了很大的经济浪费。因此，本文重点对煤层气地面集输方式以及增压系统进行优化分析，得出适合于煤层气的几种集输和增压方式。
2集输方式的优化
煤层气田跟天然气田一样，采出气需通过集气、净化处理、增压等环节满足外输要求。一般总体工艺流程为：井场采出气通过采气支管汇集到采气干管，由采气干管到达集气站，在集气站进行初步气水分离脱水后，气体再由各集气支管通过集气干管到中央处理厂进行增压、净化(例如脱水、脱硫、脱碳、脱氧)处理，再通过外输管道外输。集气站一般设有计量分离器、气液两相分离器、供水、供电、值班用房等生产及辅助设施，有的集气站也有增压设备。
煤层气与天然气相比具有低压低产的特点，常规天然气开采中气液两相分离器放在井场的居多，在煤层气开采中考虑到经济性及气液分离的效果，这里选择把气液两相分离器放在集气站。根据SY/T0010—1996《气田集气工程设计规范》，当分离器设在集气站时宜采用辐射一枝状组合管网。考虑以上因素，把井场到集气站管道的连接形式分为直接进站式、串接进站式和集气阀组进站式[3]。
2.1直接进站式
直接进站式即每口气井(单井)通过各自独立的合适的采气支管直接进入集气站，见图1。这种进站方式的特点是气井间相互独立，没有联系，相互影响小。适合于高压高产的单井，且采气管道长，造价高，管道建设工程量大，管理困难。因此，考虑到经济性和集气方式的适应性，这种方式对低产、井距小、低压的煤层气井并不适用。

2.2串接进站式
串接进站式即用采气支管把相邻的几口气井汇合后通过采气干管进入集气站，见图2。这种进站方式特点是简化了采气管网的建设，降低了工程造价，增加了集气站辖井数量，连接灵活，采气管道流量较大，流速较高，携液能力强，适应低压、低产气田的开发[4]。

2.3集气阀组进站式
集气阀组进站式是指相邻的井口气直接通过采气支管进入集气阀组，在集气阀组处对气体进行初步处理，集气阀组处有气液两相分离器，重点脱除煤层气中的游离水、泥沙，减少集气过程中的压力降，再通过集气支管输送到集中增压站增压。集气阀组在煤层气集气支管与大量采气支管之间形成结点，通过这个节点将若干条采气支管中的煤层气集中到集气支管中。集中增压站到中央处理厂的管道就像是树干，集气阀组到集中增压站的集气支管就像是树枝，每一个阀组就像树枝上的结点，而所有与结点连接的采气支管就是小的树枝。集气阀组进站式见图3。这种集气方式流程简单，用集气阀组代替集气站的集气作用，集气阀组处只需设置气液两相分离器，无需操作人员进行操作，操作人员集中在集中增压站内。集气阀组只需定期巡检，减少了操作人员的数量，不需要为集气阀组建设厂房。当集气阀组处气体不能在自身压力下输送到集中增压站时，需要在集气阀组处用橇装式压缩机对气体进行增压以满足输送要求。

2.4各种集输方式的比较分析
直接进站式虽然能在一定程度上满足煤层气集气的要求，但是由于其造价比较高，生产运行管理比较复杂，不适于低压、低产气田。
串接进站式缩短了采气管道长度，提高了采气管网布置对滚动开发的适应性，能够较大幅度节约采气管道建设成本，现场运行良好。
集气阀组进站式将井口的气体直接输送到集气阀组，大大简化了工艺流程，最主要的特点是集气阀组处无人值守，只需要定期巡检即可，减少了操作人员数量，对处于恶劣环境的气田尤其适用。目前，串接进站和集气阀组进站已经较多地运用到实际工程中，实践证明能较好地达到集气的目的。
2.5存在的不足及解决办法
采用串接进站和集气阀组进站集输系统开发煤层气时，在气田开发初期同一条采气管道上的单井之间不存在由于压力不同而相互影响的问题。随着气田的开发，气井压力不断下降，后期就会存在单井压力下降速率不同导致采气管道压力不平衡而不能正常工作的情况出现[5]。
当井口压力