煤层气井口集输工艺研究

李 胤，王克良，李 静，栗瑞兵，杜廷召，张华超

（1.六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州 六盘水 553004；2.中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北 任丘 062552）

生工工艺

煤层气井口集输工艺研究

李 胤1，王克良1，李 静1，栗瑞兵1，杜廷召2，张华超1

（1.六盘水师范学院化学与化学工程系，贵州 六盘水 553004；2.中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北 任丘 062552）

煤层气田具有低压、地产的特点，其地面集输工艺极其复杂。本文针对煤层气井口集输工艺进行了研究，包括井口采用注甲醇防冻堵工艺以及井口集输工艺。

煤层气；集输；工艺

人类对能源需求不断增加，常规天然气资源不断减少，煤层气产业将会成为我国能源结构中重要的一部分[1]。作为一种常规天然气的后备能源，大规模开采利用煤层气前景诱人。煤层气田具有“低压、低产、低渗、井多”的特点，地面集输工艺较为复杂。目前国内煤层气田的开发还处于初级阶段，其地面集输工艺暂无大量已投产项目的成熟经验，现有煤层气地面集输工程设计主要存在集输管网布局及工艺参数不合理、投资较大、能耗较高等问题[2-4]，煤层气集输工艺设计还有待提高。中国煤层气资源丰富，其中几条主干线管道，如西气东输、中缅线、陕京一线、陕京二线等经过多个煤层气产区，这对煤层气的开采利用提供了便利的输送条件[5]。煤层气大规模开发利用，势必能够缓解人们对能源的需求。因此，对于煤层气地面集输工艺的研究也显得颇为重要。

1 井口集输工艺研究

煤层气井口集输工艺应由站场工艺、集输管线、井流物性质等综合因素确定。某项目煤层气组成见表1，基本工艺流程方案见图1。气井低压煤层气经解析后由套管采出，在井场计量后，进入采气管线；各井场通过井间串接汇集到采气汇管，最后通过采气汇管送至集气站，在集气站经过分离、压缩、脱水、计量后外输，外输压力为1.1MPa。外输的气体以甲烷为主，其烃露点低于最低环境温度，所含硫化氢含量低于20mg·m-3，其水露点夏季温度控制在0℃以下，冬季控制在-5℃以下。

表1 某煤层气田气体组成一览表

图1 工艺流程方案

1.1 防冻工艺

根据井口运行参数，采出气到达采气树处的压力范围为0.2MPa左右，正常生产期井口温度为20℃，冬季开井初期最低温度为1.8℃。经工艺模拟，井口节流和开井初期均不会形成水合物，但考虑到当地地层温度较低，井口作业频繁，为防止在检修期管线内游离水在管道低点结冰冻堵，以及结冰后的解冻，井口预留了注醇口，并兼作管线维检修时的吹扫口。考虑到煤层气管线内的游离水主要是输送过程因温降产生的游离水，液量较小，每次冻堵需注入醇量少，故采用甲醇作为防冻液，注醇口的尺寸定为DN25。

1.2 井口流程

煤层气井采用套管采气、油管采水的井场工艺，井口由抽油机将地层水采出，经水表计量后经集水管道集中收集到沉淀池处理。煤层气从煤层解析后由套管采出，在井场计量后，经采气管线输送至集气站。井场不设放散管，井场装置只在橇边预留放散管接口（盲法兰封堵），在排采及事故时将煤层气集中放空。各井场工艺流程如下:

1）在井口采出的煤层气经节流阀进入计量橇块计量后外输。依靠采出气自身压力，进入采气管网输至集气站。油管采出水经计量后，进入集水管线，送到就近的沉淀池集中处理。

2）井场设置储水池并预留紧急放散管接口，在投产期或紧急情况下，可将采出水经过计量后，流入储水池，采出气放空。

3）为便于施工，井场所有设备均采用橇装形式。1～3口井井场计量阀组采用工厂定制，3口以上丛式井，采出气均采用多通阀计量橇块计量，4、5口丛式井，选用6口多通阀计量橇块，6、7口丛式井选用8口多通阀计量橇块。计量橇块中的多通阀，配备专用电控箱，可实现现场自动轮换操作，时间间隔根据生产需要进行设定。

4）为了防止冬季管线冻堵，井场内管线及计量装置采取保温措施，在井场外输管线上设置预留口，作为吹扫及以后注甲醇用。

1.3 集输管网

本工程集输管网主要为采气管网。为降低工程投资，单井进站方式主要采用串接方式，气井气汇合后通过采气干管进集气站。

2 结语

本文总结出适合于低压、地产的煤层气田的井口地面集输工艺技术，充分利用煤层气田井口0.2～0.4MPa的压力能，采用多井串接的集气工艺，简化了采气管网的建设，增加了集气站的辖井数量。

[1] 肖燕，孟庆华，罗刚强，等.美国煤层气地面集输工艺技术[J].天然气工业，2008，28(3):111-113.

[2] 薛岗，许茜，王红霞，王遇冬，刘子兵.国内煤层气地面集输系统现状及简析[J].中国煤层气，2011(5):40-44.

[3] 栾守文，高 磊.浅谈苏里格气田集气站“模块化”建设[J].科技风，2012(9):250.

[4] 王红霞，陶永，杨艳，王遇冬，许茜，张璞.沁水盆地煤层气田与苏里格气田的集输工艺对比[J].天然气工业，2009(11):104-108.

[5] 孙茂远，范志强.中国煤层气开发利用现状及产业化战略选择[J].天然气工业，2007，27(3):1-5.

Study on Well Gathering and Transportation System of Coal Bed Methane

LI Yin1, WANG Ke-liang1, LI-Jing1, LI Rui-bing1, DU Ting-zhao2, ZHANG Hua-chao1
(1.Department of Chemistry and Chemical Enginee ring, Liupanshui Normal University, Liupanshui 553004, China; 2.North China Company, China Petroleum Engineering Co.Ltd., Renqiu 062552, China)

Coal bed methane f eld had the characters of low pressure and low yield, and surface gathering and transportation was extremely complex.The coal bed methane wells gathering and transportation process was studied, included methane injection for the freezing process and the well gathering and transferring f ow.

coalbed methane; gathering and transportation; technology

TQ 54

B

1671-9905(2015)02-00-

贵州省大学生创新训练计划项目资助（201310977004）；贵州省联合基金项目资助（黔科合J字LKLS[2013]27号）

李胤（1991-），男，工学学士，贵州都匀人，主要从事煤层气集输工艺技术研究

王克良（1984-），男，工学硕士，工程师，黑龙江齐齐哈尔人，主要从事能源高效利用技术研究。E-mail:wangkeliang84@163.com

2014-11-21