煤層氣增壓集輸方式選擇及設備選型

摘 要：對煤層氣的幾種集輸方式和增壓方式進行了分析比較，同時對增壓機的設備選型進行介紹。

關鍵詞：煤層氣；增壓集輸；增壓機

1 概述

我國進行地面煤層氣開發已經有二十余年，其中商業化發展較好的典型代表便是山西沁水盆地。截止2013年1月，晉煤集團藍焰煤層氣公司在沁水盆地日抽采煤層氣已經突破300×104Nm3，利用量突破200×104Nm3，每日經增壓集輸的煤層氣占到一半以上，增壓集輸已經成為我公司煤層氣集輸的主要方式。但針對煤層氣的增壓集輸方式，目前國家還沒有專門的行業標準，現有的運行方式大多是參照油氣井田的集輸規范。為了能準確了解煤層氣增壓集輸的特點，避免不必要的經濟浪費，本文重點對煤層氣增壓集輸及增壓設備選型進行了分析總結，得出了適合煤層氣增壓集輸方式，并對煤層氣增壓設備的選型進行了探討。

2 增壓集輸方式

2.1 自然壓力集輸方式

此種集輸方式主要依靠氣井自身壓力對氣體進行輸送。具體流程油氣井集輸工藝基本相同，首先單井產氣、井口氣水分離，接著是集輸站集氣及二次分離凈化、主管道集輸、中心站統一調配至下游用戶，如圖1所示。其中，井口氣水分離一般采取的簡單式的氣水分離器，只能脫除氣體中攜帶的液態水及較大的雜質。集輸站由于設有流量計對氣井進行計量，增設了精度較高的過濾器，可以脫除氣體中體積較小的煤粉、泥沙等雜質。增壓站設有入站除塵脫水裝置，可以進一步對氣體進行除塵脫水和凈化。

考慮沁水盆地井口煤層氣井井口套壓較高，一般在0.1MPa～0.3 MPa之間，一般采取6～12口井各自鋪設獨立管道進入集輸站進行集輸。這種方式的優點是各井相互獨立，在單井出口裝設單向閥之后，氣井間的相互之間的壓力影響可以大大減少。

如圖1所示，1#集輸站6口壓力不等的煤層氣井通過管網將生產的氣體匯集后，集輸站壓力為0.11MPa，2#集輸站8口壓力不等的煤層氣井通過管網將生產的氣體匯集后，到集輸站后壓力為0.12 MPa，兩個集輸站匯集到中心站壓力為0.10 MPa，再由中心站統一調配氣體至下游用戶。這種自然集輸方式主要適用于距離中心站較近，壓力較高的集輸站，優點為投資少，缺點為集輸方式完全靠自然壓力，氣體流動緩慢，對外供氣的壓力較低。

2.2 集中增壓集輸

集中增壓集輸是根據各集輸站產氣量、壓力及距離中心站遠近，將若干集輸站氣體集輸到增壓站進行增壓后再輸送至中心站。這種增壓集輸方式可以提高管網壓力，加快氣體流動速度，提高產氣量，工藝流程如下圖2所示。

如圖2所示，1#集輸站6口壓力不等的煤層氣井通過管網將生產的氣體匯集后，集輸站壓力為0.11MPa，2#集輸站8口壓力不等的煤層氣井通過管網將生產的氣體匯集后，到集輸站后壓力為0.12 MPa，兩個集輸站匯集到增壓站壓力為0.10 MPa，增壓后管網壓力為0.30 MPa，輸送至中心站后壓力為0.20 MPa，再由中心站統一調配氣體至下游用戶。這種增壓集輸方式主要適用于距離中心站較遠，壓力較低的集輸站，優點為不用在各個集輸站分別建立增壓站，集中增壓，投資較小，對外供氣的壓力較高。

2.3 單獨增壓集中集輸

此種集輸方式為在各個集輸站，分別設小型增壓機進行增壓，增壓后經管網匯集后統一進行輸送。集輸方式的優點在于可以從根本上解決距離中心站較遠的偏遠區塊氣井的增壓和集輸，缺點是投資較大，且偏遠地區供電、供水難，管理難度也很大。

3 增壓設備選型

煤層氣增壓設備的選型是增壓集輸能否成功的關鍵，根據目前增壓站運行的實際情況，設備的選型應從以下幾個方面重點考慮。

3.1 增壓機宜選用電機驅動型變頻控制的螺桿壓縮機組。

由于各煤層氣井壓力的不同以及氣井在不同階段產氣量的變化，匯管壓力經常不能處于一個穩定的狀態，采用變頻控制的螺桿壓縮機可以很好的適應壓力、流量處于波動的狀態，當壓力較高時，可以通過變頻器的調節提高增壓機的轉速，反之，則可以降低轉速。

3.2 增壓機應盡量降低驅動機功率，減少機組尺寸，并采用撬裝式的安裝結構。由于增壓站大多位于采氣的源頭即山區，交通、場地和用電都受到一定的限制，采用小功率、小尺寸、撬裝形式的增壓機可以減少占地面積、降低用電需求和簡化安裝步驟，并且當所處區域氣井產氣量減少時，可以方便的將機組搬遷至新的站區。

3.3 增壓機的原料氣工藝，應根據氣源的潔凈程度，選擇合適的進氣除塵裝置，用以保護機組設備。由于煤層氣中通常含有煤粉、沙粒、水及管道中的雜屑，進氣過濾器必須結合所選機組的要求選擇相應過濾精度的濾芯，同時還應具有脫水功能，以脫除氣體中的水分，冬季時尤為必要。

3.4 增壓機的冷卻方式根據現場站區的條件，水源方便的地區，可以選擇冷卻效果較好的水冷方式，水源不方便的地區，宜選擇風冷方式。選擇水冷時要注意冷卻水的水質，最好采用軟化水，以防止結垢堵塞冷卻器。采用風冷方式，需定期對冷卻器進行除塵和清理，以保證冷卻效果。

3.5 增壓機儀控系統應向智能化、傻瓜化發展，即在實現智能監測控制的同時，又要方便操作，向無人值守或定時巡檢的方向發展。如要考慮意外停電時可以自動打開旁通閥，保證氣體輸送不中斷，超壓時進行自動停機并放空等。

3.6 控制方式設置手動自動兩種選擇。保證增壓機開機時可以根據進氣壓力，緩慢調整運行頻率，防止出現進氣壓力下降過快的現象。

4 結束語

煤層氣增壓集輸已經成為我公司的主要集輸方式，我公司主要采用集中增壓的第二種集輸方式。目前增壓機總體運行良好，為公司的產氣量提供了堅強的保證。但在運行中發現，距離中心站較遠的增壓站增壓效果沒有距離中心站較近的增壓站增壓效果明顯，主要原因還是因為管道距離過長后，壓力損失較大。為此，建議增壓站在設計時首先要考慮距離因素，其次是距離中心站較遠的增壓站在進行設備選型時，可以考慮選擇處理能力較大，排氣壓力較高的增壓機。

參考文獻

[1]賀天才，秦勇.煤層氣勘探與開發利用技術.中國礦業大學出版社，2007，12.

[2]王紅霞， 劉神，王登海，等.沁水盆地煤層氣地面工藝技術[J].天然氣工業，2008.28（3）：109-110

[3]賈琴芳，劉洪杰，張莉，等.丘東1#天然氣處理裝置工藝優化研究[J].石油與天然氣化工，2009，38（5）：386-389.

[4]郭景洲，沈健，王建成.國產氣體處理裝置的優化運行[J].石油與天然氣化工，2007，36（4）：285-287.