頁巖氣田地面集輸與處理工藝分析

高源 鄭純桃

摘要：頁巖氣田應用地面集輸與處理工藝，可提高頁巖氣開發率，使其體現出能源價值。在此之上，本文簡要分析了頁巖氣田開發特性，并通過規范集輸處理方案、注重職業危害防護、明確井區開采壓力、科學布置集輸管網等措施，以此優化頁巖氣田開采效果，為我國天然氣能源的合理利用提供新方向。

關鍵詞：頁巖氣田;地面集輸工藝;地面處理工藝

前言：頁巖氣田主要指的是以游離態形式存儲于頁巖中的天然氣田。我國首個頁巖氣田為重慶涪陵頁巖氣田，截至2020年5月份，其生產量高達300億m3。由于與天然氣田開發相比，其開采難度較大，故而對其集輸處理工藝予以改進具有一定的必要性。對此，應科學制定開采計劃，提高其開采成功率。

1、頁巖氣田開發特性

頁巖氣是與常規天然氣有著相同效用的能源，但在整體開采條件以及儲層條件上存在差異。其中頁巖氣田中儲存的頁巖氣，滲透率往往較低，而且對于地應力的敏感程度高于常規天然氣。而且它的孔隙度小于10%，有著不同類別的孔隙系統，多以游離形態的天然氣或者吸附天然氣存在。在頁巖氣田中形成的儲層壓力多為異常高壓或處于低壓條件。相比之下，常規天然氣多以超壓儲層、常壓儲層為主。此外，頁巖氣主要分布在3.5km的土層下，可實現大范圍開采。但最為明顯的特性是，與常規天然氣開采周期相差較大，需要至少30年的開采時間實施滾動勘探。據此，面對如此漫長的開采周期，頁巖氣的開發難度較大，需要靈活運用多種集輸工藝，提高其開發率，為我國天然氣能源的高效利用給予保障，也能在天然氣開采作業基礎上，開創新的能源開發格局，滿足我國能源需求[1]。

2、頁巖氣田地面集輸與處理工藝優化措施

2.1規范集輸處理方案

頁巖氣田地面集輸與處理工藝的應用，還需要進一步編制規范化方案，用于指導開發行為。本文以四川宜賓長寧頁巖氣田為研究對象，該地區霜期為5-31d年均降雨量最多為1618mm，尤其在七八九三個月份，屬于集中降雨期，風速平均每秒1.23m，多呈現東北風。在該區域開采頁巖氣時，應當根據其氣象特征與當地的水文地質條件，制定對應的開發方案，保證頁巖氣能夠順利進行輸送儲存。首先，開發人員需對開發區域的氣藏壓力以及埋深、流體特性指標進行綜合調查，并做好記錄，作為方案編制依據。好比龍馬溪組頁巖的埋深度達到了3.5km，頁巖厚度為50m，而儲層壓力為49.88MPa，高溫90℃。其中包含的烴類成分含量達到了99.09%，其余成分含有甲烷、二氧化氮等。待統計后，可進入到集氣管道搭設環節。在該項目中以外輸法為主。為了增加此次開發項目的可行性，需要在集輸方案中進行細化校正。其中應對其集輸作業順序進行妥善安排。在劃分好開發區塊后，可經由采氣管道，進行輸送，之后通過集氣站的增壓操作進入集氣管道中，并實施脫水處理，最后經過集輸氣干線進行匯總。在具體開發作業中，需對不同分區分別設定集輸方案，理應涵蓋輸氣量、管道徑長、管道流速等指標內容，由此保障集輸處理工藝的應用效果。

2.2注重職業危害防護

在針對頁巖氣田進行地面集輸處理時，還需要為其打造一個安全環境，以此提高開采率。一方面，面對頁巖氣田開發項目，需從配套設施上，促使集輸處理工藝發揮出真正作用。另一方面，可從人員安全保障上，消除隱患，以免削弱頁巖氣田項目的綜合效益。關于配套設施主要指的是供電系統、自動控制系統、消防系統等。相關人員應當在地面開采現場建設架空線路，根據所需電能選擇匹配的輸電線路。例如在長寧頁巖氣田中建立了110kV變電站，以供消防設施、通信設施實際需求。由于在頁巖氣田集輸與處理工藝實踐應用中，常因頁巖氣田中富含二氧化氮、一氧化碳以及甲烷成分，而導致開采人員身體遭受危害。尤其對于二氧化氮物質，人體接觸后易形成肺水腫，破壞人體肺功能。而在其一氧化碳濃度超標下，也會誘發意識障礙以及頭痛等病癥，致使開采人員無法順利完成頁巖氣開發任務。所以，應從開采安全上提出優化對策。例如啟用管道密閉清理模式，降低游離天然氣的放空量。同時，還可針對集輸處理流程頒布對應的管理制度。好比儀表檢測制度、閥門管理制度、采氣集氣管道管理制度等，經由制度要求，保證集輸處理工藝的合理利用[2]。

2.3明確井區開采壓力

對于頁巖氣的開發，需要根據井區不同條件，為其提供對應的輸氣壓力，以免出現開采不利問題。例如在上文中提及的頁巖氣田項目中，考慮到當地儲層特征，將進站壓力控制在3.12MPa-5.68MPa范圍內。而出站壓力則在5.4MPa-5.7MPa之間。而且還隨時按照中心站、脫水站的運作要求調整壓力，便于頁巖氣實現高效輸出。此外，還應準確記錄每一天井區的井口壓力數據，以此用于預測采氣量。在確定好開采壓力后，還應合理配備開采設備，即壓縮機，對于壓縮機設備的選擇，需根據頁巖氣田實際開采情況進行優選。若開采條件變化大，可選擇往復式壓縮機。若開采條件穩定可選擇離心式壓縮機，由此實現頁巖氣田壓力的有效調節。

2.4科學布置集輸管網

集輸管網布置的科學性直接影響頁巖氣集輸成果。常見布置形式包括放射狀、樹枝狀、環狀等，每一種布置結構都有著具體的適用范圍。如放射狀對于頁巖氣田集中分布的項目適用性更強，可提高開采效率。此外，為了保證頁巖氣得到深層次開采，還應針對集輸管網實施改造：其一，由于頁巖氣開采是與常規天然氣開采以滾動勘探為主，此時應避免勘探期間出現頁巖氣損耗問題。對于集輸管網的建設應隨著勘探作業的進度進行同步操作;其二，開采現場使用的集輸與處理工藝，應將頁巖氣田劃分為不同開采單元，繼而提升管網實用性;其三，頁巖氣田的開發周期較大，在數十年中，應盡量進行精準化鉆井作業，避免井口數量的過多分布，破壞頁巖氣儲存的穩定性，也能就此提高開采量。基于此，在應用集輸工藝處理頁巖氣時，應按照對應的步驟調整好管網敷設與鉆井的進度，實現能源事業的可持續發展。

結論：綜上所述，頁巖氣田在應用地面集輸與處理工藝時，若能從集輸處理方案、職業危害防護、井區開采壓力、集輸管網布置等方面著手，可進一步提高頁巖氣田開發水平，促使頁巖氣田中存儲的能源得到合理利用，積攢豐富的實踐經驗，為我國資源短缺問題的妥善處理提供可靠保障。

參考文獻：

[1]吳猛. 長寧頁巖氣田地面集輸與處理工藝方案研究[D].西南石油大學，2019.

[2]昝林峰，李剛，鄔姝琰.CN頁巖氣田地面建設標準化體系的建立及應用[J].天然氣與石油，2020，38（06）：1-7.