煤層氣的集輸技術(shù)研究

劉 婷 嚴青琳 劉文智

（1.江蘇華石技工貿(mào)總公司，江蘇 南京 210000；2.中石華華東分公司非常規(guī)資源勘探開發(fā)指揮部，山西 臨汾 042100）

素有“膏腴之地”之稱的山西省臨汾市屬黃土高原地帶，它的礦產(chǎn)資源十分豐富。目前已被開發(fā)出來的礦種有40種左右，其中的煤炭資源在臨汾市是最為豐富的一種礦產(chǎn)資源。而在煤炭資源中一種優(yōu)質(zhì)能源和優(yōu)質(zhì)化工原料便是煤層氣。所以開發(fā)煤層氣具有很重大的意義。國家能源局頒布《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》的目的就是將煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成重要的新興能源產(chǎn)業(yè)，可見研究煤層氣的集輸技術(shù)以及對此技術(shù)進行改進是刻不容緩的。

一﹑煤層氣的形成過程

煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分為甲烷，多吸附在基質(zhì)顆粒上，少部分游離于煤的空隙中或者是溶解于煤層的水中，它是伴隨于煤的生產(chǎn)而產(chǎn)生的。煤層氣是在不同的階段形成的。成巖期前，地溫低于50攝氏度，有機物質(zhì)在這種溫度下，經(jīng)過細菌和氧氣的雙重作用，生成了少量的呈游離狀態(tài)或水溶狀態(tài)的甲烷及其二氧化碳。在成巖階段，地溫在50攝氏度左右，鏡質(zhì)體反射率為R0約等于0.5%，在這種情況下，伴隨著生物化學作用的逐步減弱，有機質(zhì)開始熱降解，產(chǎn)生甲烷及其其他揮發(fā)物。而在煙煤階段，鏡質(zhì)反射率上升至2.0%。地溫也升高至150攝氏度，在這種環(huán)境下，有機質(zhì)經(jīng)過熱降解產(chǎn)生了重烴﹑輕烴﹑甲烷等物質(zhì)。而在煤化階段的后期，熱降解物主要是甲烷。根據(jù)煤層氣的形成過程及其特點，我們開發(fā)了煤層氣的集輸技術(shù)。

二﹑煤層氣的集輸工藝

山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是全國一百個重點產(chǎn)煤縣之一，境內(nèi)煤資源具有儲量大﹑煤質(zhì)優(yōu)﹑易開采的特點。所以此地的煤層氣資源也很豐富，煤層氣的集輸工藝相對其他產(chǎn)煤地來說也很發(fā)達。煤層氣的集輸技術(shù)的第一步就是采氣流程。國內(nèi)的采氣流程分為單井常溫采氣流程和多井常溫采氣流程。因為鄉(xiāng)寧縣在沁水盆地的范圍內(nèi)，所以集輸系統(tǒng)的總流程為先通過排水采氣采出低壓煤層氣，然后通過單井常溫采氣流程優(yōu)化煤層氣質(zhì)量。單井常溫采氣流程需要在單井上安裝一套設(shè)備，即調(diào)壓﹑分離﹑計量和保溫設(shè)備。然后從單井里面出來的煤層氣經(jīng)減壓閥減壓后，進入加熱爐，通過加熱后在通過節(jié)流閥進入分離器，除去液體和固體雜質(zhì)后，從集氣管線輸出。此流程適合低壓采氣。而多井常溫采氣流程就是在多口井附近找一個合適的氣田部位進行集中采氣和管理的流程。它主要包括加熱﹑節(jié)流﹑分離﹑脫水﹑計量等幾個部分。此流程的優(yōu)點就是便于管理，減少人力物力。兩個流程都有利有弊，而根據(jù)鄉(xiāng)寧縣的煤氣田屬于沁水盆地范圍內(nèi)，而沁水盆地的采氣流程通常是單井進行采氣，然后通過單井運輸管線進入集氣站（多井常溫采氣流程），進行加熱﹑節(jié)流﹑分離﹑脫水﹑計量，然后進入集氣總站進入下一流程：礦場集輸。

煤層氣的礦場集輸，即將第一步采出的煤層氣經(jīng)過加熱降壓或者加壓降溫﹑分離﹑增壓﹑脫水﹑計量后，輸送到輸氣干線或脫硫﹑脫水廠的過程。因為煤層氣的低壓﹑低滲等特點，導(dǎo)致開采煤層氣投入大﹑產(chǎn)量低，所以山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣根據(jù)自己的地勢及其煤層氣田的特點，通常采取以下礦場集輸流程：進入集氣站經(jīng)過調(diào)壓的煤層氣，經(jīng)過集氣管線進入集氣總站，然后進行過濾﹑二次調(diào)壓﹑計量和緩沖，再進入集氣總站的壓縮機進行增壓，增壓后經(jīng)過外輸管線進入處理母站，完成相同的流程后在母站壓縮機進行二次加壓，最后以CNG形式出售。但此流程過于繁瑣，費時費力費資金，所以又進行了簡化，即井口產(chǎn)氣經(jīng)采氣管線進入由一條枝狀集氣管線與增壓站相連的閥組，這就使得整個集輸過程減少了那些比較繁瑣的增壓設(shè)施，相對簡化。但由于山西臨汾的地勢復(fù)雜和國家的一些技術(shù)問題，導(dǎo)致煤層氣的地面集輸存在著一些技術(shù)難題。

三﹑技術(shù)難題

（1）山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是一個比較偏遠的地方，地勢復(fù)雜，土地范圍小，人口不是特別多，所以不太適合大規(guī)模的地面集輸，一是耗費人力，二是在不能提高產(chǎn)量的前提下浪費土地。所以鄉(xiāng)寧縣需要小型撬裝液化裝置來對地面集輸技術(shù)進行輔助，雖然這一技術(shù)在加拿大等國家相對成熟，但是在其他國家，這套裝置的能耗及液化效率還是一個大問題。

（2）煤層氣技術(shù)過程中的計量很容易出現(xiàn)誤差。因為山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣位于丘陵區(qū)，所以煤層氣的集輸具有低壓的特點，而且地形起伏較大，所以管線距離較長，這會對系統(tǒng)的壓力造成一定的影響。導(dǎo)致計量出現(xiàn)誤差，最后產(chǎn)出的煤層氣質(zhì)量不純。這個難題我們應(yīng)該通過改進地面集輸系統(tǒng)來進行解決。

結(jié)語

山西省煤層氣資源尤為豐富，而且它是一種不可多得的優(yōu)質(zhì)能源，所以開發(fā)煤層氣資源是對我國能源短缺的緩沖，也是對我國經(jīng)濟發(fā)展的促進。但是由于地勢復(fù)雜﹑技術(shù)缺陷等原因煤層氣的地面集輸技術(shù)還存在許多問題，導(dǎo)致投入成本大，產(chǎn)出量低，所以我們需要對煤層氣的集輸技術(shù)進行研究，來討論如何提高煤層氣的開采和集輸能力。通過研究，我們?nèi)〉昧艘恍┻M展，比如采取低壓混合制冷劑冶化工藝來進行集輸。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，山西省煤炭事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入正軌，對我國經(jīng)濟建設(shè)已經(jīng)做出了偉大的貢獻。煤炭事業(yè)不僅有利于我國交通事業(yè)的發(fā)展，還有助于增加我國的能源儲備量，為我國的工業(yè)化發(fā)展做出貢獻。但是在此過程中，還存在一些瓶頸。就這些問題，在今后的社會實踐中，我們還應(yīng)該針對此問題進行更深層次的研究討論整體提高系統(tǒng)的安全運輸能力和輸運能力。

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[4]饒孟余，楊陸武，馮三利，葉建平.中國煤層氣產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的技術(shù)選擇[J].特種油氣藏，2005（04）.