单位代码:10615
西南石油大学
硕士学位论文
论文题目:煤层气开采与集输工艺研究
硕士生:肖燕
导师:袁宗明(教授)
学科专业:油气储运工程
研究方向:油气集输工艺…
2007年4月摘要
随着常规天然气资源的不断减少,能源需求的不断增加,特别是对环境保护要求
的日趋严格,煤层气作为巨大的潜在资源在我国能源消费中的地位也逐步提高。在我国,目前对于煤层气的开采还有一定的难度,并且煤层气的集输还只是处于起步阶段, 因此本文讨论了煤层的排水采气工艺以及地面钻井开采出的煤层气的集输问题,重点是集输工艺的研究。
在排水采气工艺方面,对排水采气机理以及采气过程进行分析;简单介绍了几种
常见采气设备的采气原理;提出了排水采气工艺连续性的临界条件的合理的计算方法;为了取得最佳的排水采气量,提出了井筒液面的计算方法;提出了气井的防砂工
艺、工艺参数设计方法以及相应的计算框图。
在集输方面,只考虑井场到集气站的工艺,重点研究气体的集输。井场不设置节
流阀,考虑将气液分离装置布置在井场,且采用两个分离器,并在分离器出口的气管
线和水管线分别布置一个除杂设施;将压气站、脱水站合并到集气站进行气体的预处理,考虑到脱水的经济性,将增压站布置在脱水站的前面;对于含氧量超标的煤层气
考虑脱氧操作;建立了集气站位置确定模型,并对简化模型进行求解;对于采气管线
沿途凝析水的收集考虑在采气管线上安装凝析水收集装置或者在压缩机入口处设置专门的气液分离器;最后提出了不同水质的采出水的处理工艺。
在集输设备选择方面,通过多种设备的比较对采出气分离、采出水分离、采气管
线上的凝析水收集装置、增压装置及增压装置前的凝析水收集装置、脱水系统设备以及气管线、水管线、压缩机前的固相杂质控制设备进行了选择并列出设计参数的计算方法和相应的计算框图;提出了适合地面钻井开采出的煤层气的脱氧工艺;对压缩装
置中水的凝析情况进行了预测,根据工程热力学方法和实际气体状态方程对析水量的计算公式进行了推导;经过比较,推荐出集输系统中气体和水的计量装置。
最后,应用本文提出的煤层气集输工艺,通过Hysys软件和Matlab编程以及
Exoel拟和等对一组四口井的煤层气田进行工艺计算、设备选型等,并作出了井口到
集气站的流程图。
本文对煤层气这种低压、含水量大以及杂质多的气体的集输工艺进行了系统的研究,研究结果对于现场作业具有一定的指导意义和参考价值。
关键词:排水采气集输工艺集输设备固相控制采出水处理AbstraCt Withthedeereaseofnormalnaturalgassoureeandtheeonstantinereaseofenergy demand,esPeeiallytherigorousdemandtoenvironmenialProteetion,CBMPlaysanmore andmoreimPo比川troleinenergyeonsumPtionashugeandPotentialresourees.TheCBM exPloitationinoureoUntryhassomediffieultyandthegatheringteehnologyforCBM15 onlyatthePrimarystage,therefore,thePaPerhasdiseussedthedrainageteehnologyand gatheringteelinologyofCBMexPloitedbysurfacewelldrilling,andfocusedongathering teehaology.
Onwaterdrainageteehnology,thePaPerhasanalysedthemeehanismandgasProeess; introducedthegastheoryofgasaPParatus;raisedtheeritiealeonditionofwaterdrainage andliquidlevelealculationofwellbore;thePaPeralseraisedthesandeontroltechnology andPar田刀eterealeulation.
Ongasgathering,thePaPerhasconsideredtoloeatethesegregating画tinwellfield
叨deonsideredtotwoseParator,oneforProducedgas,theotherforProdueedwater; incorporatedboosterstationanddehydratingstationintogatheringstation,andloeatedthe boosterstationbeforedehydratingstationineonsiderationWithconunereialeffieieneyof de衍dration;eonsidereddeoxidizationProcesswhentheoxygeneonteni15morethanl%. ThePaPerhasbuiltuPloeationmodelofgatheringstationandraisedtheresolution Proeedure:eonsideredtoinstalleondensedliquideollectoronthewayoffiowline;raised eontrolwaytosolideontaminant,ineludinggaswell,娜line,waterlineandinletPortof eomPressor.ThePaPeralsoresearchedtheProdueedwatertreatmentbythewayof eonsultingagreatquantityofdoetunentsathomeandabroad. OngatheringequiPment,thePaPerhasehoosedProdueedgasandProdueedwater seParator,boosterequiPmentanddehydrationequiPment;raisedfeasibledeoxidization Proeess,andealeulationProeedureofcondensedliquidCollector;summeduPmetering PractieeofProducedgasandProducedwaterinsinglewellorsinglelayer'
Finaily,thePaPerhaseonductedealculationandequiPmeniseleetiontoafour-well eoalbedmethanefieldbythewayofHysys,MatlabandExcel.Atlast,draweduPProeess flowdiagr田肛fromwellheadtogatheringstation.
仆15耐elehasresearehedonthegatheringteehnologyofCBM,thefindingshave certainguidingandrefereneevalueforthefieldoPeration.
Keywords:waterdrainage,gatheringteelmology,gatheringequiPmeni, solideoniarnin呱eontrol,Produeedwatertreatment目录
绪论
1.1研究目的和意义....……,…
1.2国内外煤层气集输工艺现状.…
1.2.1美国煤层气集输工艺……
1.2.2国内煤层气集输工艺现状二
1.3本文的研究思路和目标..……
1.4本文的主要工作........……
2煤层气的开采工艺.........……
2.1煤层气与常规天然气比较.......................................……
2.2煤层气采气过程分析...................., (9)
2.2.1煤层气采气机理 (9)
2.2.2排水采气过程分析 (10)
2.3煤层气排采工艺参数控制 (11)
2.3.1排水采气设备...........................................……n
2.3.2连续排液临界参数的确定 (13)
2.3.3井筒液面深度确定 (14)
2.4气井的防砂技术...,.. (14)
2.4.1防砂工艺选择 (14)
2.4.2防砂工艺参数设计.......................................……巧
2.5本章小结..............................................., (18)
3煤层气的集输工艺研究 (19)
3.1井场工艺系统................................,.. (19)
3.1.1常规天然气井场工艺特点 (19)
3.1.2煤层气井场工艺 (19)
3.2煤层气集输系统 (21)
3.2.1煤层气集输系统及比较 (22)
3.2.2集气站位置确定 (23)
3.2.3采气管线管径的确定................, (25)
3.3集气站工艺设计 (26)
3.3.1煤层气集气站工艺 (27)
3.3.2工艺方案比较 (28)
3.4本章小结.........................................................284主要工艺设备及工艺计算. (30)
4.1分离单元设备选取 (30)
4.1.1采出气分离单元 (30)
4.1.2采出水分离单元 (31)
4.2集输管线工艺 (34)
4.2.1管线设计 (34)
4.2.2凝析水收集工艺 (35)
4.2.3气管线中固相杂质控制 (38)
4.2.4水管线中固相杂质控制 (41)
4.3脱氧方法选择 (42)
4.4增压单元工艺 (43)
4.4.1增压设备选择 (43)
4.4.2压缩机入口气体的净化 (45)
4.4.3水凝析情况预测及对压缩机影响的控制 (48)
4.5脱水设备选取及主要工艺参数设计 (52)
4.5.1脱水设备选取 (52)
4.5.2脱水工艺计算 (52)
4.6水合物的预测及抑制方法 (55)
4.7地面计量方法选择 (55)
4.7.1气计量方法选择 (56)
4.7.2水计量方法选择 (56)
4.8采出水处理工艺 (57)
4.9本章小结 (59)
5某煤层气田集输设计实例 (61)
5.1基础数据 (61)
5.2集输设计 (61)
5.2.1集输设计思路 (61)
5.2.2集输设计过程 (62)
6结论及建议 (70)
致谢.........................、. (72)
参考文献 (73)
附录A.............................................................……76第一章绪论
1绪论
1.1研究目的和意义
煤层气是煤在生成过程中的一种伴生产物,是自生自储式的非常规天然气。
目前世界上有74个国家蕴藏着煤炭资源,同时也赋存着煤层气资源。根据国际能
源机构(IEA)估计,全球煤层气资源总量可达260万亿立方米,俄罗斯、加拿大、中国、
美国和澳大利亚煤层气产量均超过10万亿立方米。其中独联体17x10`Zm,,加拿大
(5.66~76.4)x10`,m3,中国(30~35)x10`丫,美国11.35x10`,m`。澳大利亚(8.5~
14.16)x10`,ms,德国和波兰均为2.sx1o`丫。
采用不同方法开采、抽放的煤层气甲烷含量有很大差别。当前我国煤层气的开发
技术主要有3种,即地面钻井开采、井下抽放以及废气矿井开采。地面开采,通过压
裂、排水等工艺,直接从原生煤层中采得的煤层气CH;浓度高,可达95%以上,基本
不含或少含重烃和硫,这种煤层气可通过少量的处理,直接输入天然气管道使用;井
下钻孔抽放出的气体主要含有CH;、COZ、NZ,还有少量的HZS、HZ、S仇及其他碳氢化
合物和稀有气体,由于受开采的影响,抽出的煤层气CH;浓度高的有50%~60%,一
般为30%一40%,差的只有20%甚至更低。另外,由于采掘松动直接散逸到工作面
或巷道中,随矿井通风气流从井口排出的煤层气则含量更微,按安全规程规定,最大
也不能超过0.5%。表1.1为不同地区地面钻井开采出的煤层气组分数据。
表1.1地面钻井开采煤层气组分数据
气气样地点点层层深度,mmm气体组分,%%%.煤阶阶
位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位CCCCCCCCC比比C:~C。。C氏氏从从022222
江江西丰城曲试1井井P:::9600096.62220.08880.58881.51111.2111焦煤煤
河河北大城大参1井井P---1205~12711197.9444440.23330.9990.9333焦煤煤
美美国沃里尔盆地地C3332180~22511196.05550.0111113.448880.00222气一一
焦焦焦焦焦焦焦焦焦焦煤煤
煤矿中煤层气的存在,引发了无数次的矿井灾难。早期人们往往是在煤炭开采前
或过程中,投入大量的资金、人力和物力,进行井下抽放收集这种气体并就将其排放
到空中。这种作法虽然在保障矿区安全方面产生了良好的效果,但同时造成了环境污
染,主要表现在:以原子为基准,甲烷的加热效应是COZ的25~30倍,以重量为基
准则达70倍,是造成温室效应的3种主要气体之一;甲烷对臭氧层的破坏能力是二
氧化碳的7倍,严重削弱了臭氧层对太阳紫外线侵袭的防护作用,危害人类健康。另
外,煤层气同时又是一种利用价值很高的天然能源,将其排放到空气中是一种极大的
浪费。
,//、第一章绪论
对煤层气的开发利用有着其特殊的意义,主要体现在以下几个方面:在热值上,
煤层气与常规天然气相当,发热量在8000大卡/才以上,每100Oms煤层气相当于1t
石油或1.25t标准煤;地面开采出的煤层气中95%以上是甲烷,基本不含硫,对各
种设备腐蚀小,燃烧产生污染物少,是一种清洁的气体,同时减少甲烷排放,可有效
缓解温室效应;开发利用煤层气可以从根本上防止煤矿瓦斯事故,改善煤矿安全生产,
提高经济效益,同时改善我国的能源结构,增加洁净气体能源,拉动相关产业的发展。
随着常规天然气资源的不断减少,能源需求的不断增加,特别是对环境保护要求
的日趋严格,煤层气作为巨大的潜在资源在能源消费中的地位也逐步提高。在过去的
十余年里,美国人凭借雄厚的技术力量和良好的自然条件,在一系列政策、法规的保
障下,对煤层气资源进行了有效的开发和利用,取得了显著的经济效益,现已形成了
一种新的能源产业。美国在研究、勘探、开发利用煤层气方面处于世界领先地位,到
2002年底,全美煤层气生产井达14200余口,年产量达410xl0丫,比我国常规天然
气产量还高,是煤层气商业化开发最成功的国家`,它的煤层气技术基本代表了国外煤
层气技术的水平。
我国也是一个煤炭生产大国,是继俄罗斯、加拿大之后的第三大储量国。我国煤
层气埋深适于开发的资源比例大。据统计,埋藏于300~IOO0m之间的资源量约占总
量的29.05%;1000~1500m之间的占总量的31.6%;1500m~2000m的占总量的39.35
%。同时煤层气资源在我国境内分布广泛,地理位置又相对集中,基本可以划分为中
部、西部和东部三大资源区。中部地区煤层气资源量约占全国资源量的64%;其次
是西部地区,以沁水盆地和鄂尔多斯盆地资源量最大,超过10万亿扩,为集中开发
提供了资源条件。加快这些地区煤层气资源的勘探开发,将是对“西气东输工程”气
源的补充,另外,西气东输以及陕京两条输气管线经过多个煤层气富集区,也为勘探
开发煤层气创造了管网条件,有利于煤层气的销售以及形成系统的产业环境。同时,
在美国煤层气田的大规模成功开发的条件下,通过引进、消化、吸收美国成功经验,
为我国实现煤层气的商业化开发提供了良好的渠道,因此,我们应该充分利用这些有
力条件,加快步伐推动和促进我国煤层气产业的形成和发展。
我国的煤矿井下抽放己有数十年的历史,相关的技术和经验已经比较成熟,处于
世界领先水平,但是,由于抽放出的气体气质条件不好、甲烷含量比较低,通常只用
于周边地区工厂发电等,不能形成商业化生产。而废弃矿井开采要受资源量的限制,
也难以形成产业化、规模化。地面钻井,通过排水工艺开采煤层气,产气量大、资源
回收率高、机动性强,可形成规模效益。因此,地面钻井,通过排水工艺开采煤层气
是实现煤层气商业化生产的一个很好的途径。
目前,煤层气井一般采用油管排水,套管采气的方法开采煤层气。生产时,通过
抽排煤层中的承压水,降低煤层压力,使煤层中吸附的甲烷气释放出来。对煤层抽水
降压是煤层气生产的手段,也是人们目前唯一可以采用的比较经济的方法。能否抽出第一章绪论
地层中的承压水以及怎样调整排水措施,以有效降低煤层压力是煤层气生产的关键。
因此,有必要对煤层气的排水采气工艺以及采气工艺参数进行研究,以作出正确的决
策并使煤层气最大限度地解析出来,达到商业化生产的目的。
另外,煤层气的产业化开发还要配置相应的地面设施,统筹考虑煤层气资源与市
场的配置,通过地面集输系统把资源和市场联系起来。粗略估计,煤层气地面生产系
统的投资要占整个气田投资的一半以上,因而煤层气集输的工艺和设备是煤层气成功
开发的关键之一。
由于专业的限制,本文没有研究煤层气的地面钻井技术,只讨论排水采气工艺、
采气工艺参数设计以及对地面钻井开采出的气体进行集输技术研究,重点是集输工艺
的研究。
1.2国内外煤层气集输工艺现状
1.2.1美国煤层气集输工艺
在美国,有9既以上煤层气产量是从圣胡安和黑勇士两个煤田生产的,这两个煤
田的煤层气集输技术已经相当成熟。
(1)、黑勇士盆地集输工艺
图1.1是美国黑勇士盆地煤层气开采典型的地面流程:
兰兰过全全
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美国黑勇士盆地煤层气开采地面流程
日11翻
1一泵支架:2一针形阀;3一水流管线;4一阀;5一涟网;6一气体流动管线;7一滴水器:8一气体分离箱;
9-过滤器;10一气体流t计:11一出水管;12一火焰消除器:13一火炬装里;14一绷绳支架:15一输气管
黑勇士盆地一般采用低压分离装置。煤层气井产出水的温度一般在20℃~25℃,
但在冬季,由于较冷,易出现冰冻,因此所有的地面管线和分离器都采取加热和保温
措施。
在黑勇士盆地最常用的分离器有常规两相分离器,常用的第二类分离器是游离水第一章绪论脱除器,它是一种体积相对较小的分离器,内设游离脱除挡板。主要用于来自生产套
管的水流的游离水脱除,效率高,但水中的溶解气无法俘获。第三类分离器是一种管
线蒸汽分离器。这种分离器是一种离心式分离器,可有效地脱除蒸汽和凝析油,但不
适用于脱除大量的游离水和天然气中的固相。这种分离器用作二次分离十分有效,通
常安装在两相分离器之后,用作辅助分离器,可产生最佳效果。
(2)、圣胡安盆地集输工艺
①圣胡安盆地井场工艺
圣胡安盆地井场工艺流程见图1.2〔l]。
丁习一
井口
分分分分分分分分分分
离离离离离离离离离
器器器器器器器器器器
图1.2圣胡安盆地井场工艺流程
该地区使用的分离器是立式分离器,名义操作压力为3Opsig到15Opsig(即310
到1140kPa)。分离器内部的进口采用旋风式进口,即使通过的流体转向产生离心力
来提高气体、水和煤粉等机械杂质的分离效果。分离器外部装备有一个水套,用自然
通风体燃烧器来加热以免在冬天进行操作时水结冰。水接受装置包括两个容量为300
桶(48时)的加热的、衬套的钢罐,相邻的是一个容量为100桶的玻璃纤维污水坑,
它是作紧急用以及接收从罐底部脱除的煤细粒。当水处理系统发生紊乱时,两个罐还
可以就地作储存用,以便继续生产。罐装备有气体覆盖系统避免氏进入。在罐和污
水坑周围还设有土制的排水道。
②集输系统
美国整装开发的煤层气田大都采用中心压缩系统,即利用井口压力,通过合适口
径的管线,将天然气集中到集气压缩中心站。这种煤层气集输类型在美国天然气研究
所的RockCreek气田及阿拉巴马州的一些气田中得到成功的应用。
③圣胡安盆地集气站工艺
圣胡安盆地集气曳举艺流程见图1·3tllo在压缩装置中,气体分为三个阶段进行
压缩,从集输系统终端压力3Opsig到550psig的销售气体压力,同时,压缩机也要
压缩气体到750Psig以当气井枯竭期时作举升气体用。机组安装在机房以免压缩机组
受天气影响,使用催化的空间对流加热器来对压缩机组进行防冻保护。
脱水装置采用的是注三甘醇工艺,吸收塔采用板式塔,脱水装置的残留物送到三
甘醇再生装置。第一章绪论
脱脱脱脱脱脱脱脱脱脱
压压缩装置置置水水
塔塔塔塔塔
/////////////////\\\
111\\\j\\\\\\\\\\\\\
.............水槽槽
图1.3圣胡安盆地集气站工艺流程
储水罐为500桶的加热的储罐。水管线上安装有25微米和10微米的过滤器。输
水泵能为水注入到水处理井中提供350Opsig的压力。
9个处理站仅装备有6口水处理井。、因为井的花费大以及每口井能处理不止一个
地区的采出水,所以井的数量比处理站的数量少。出水量少的地区的采出水运送到有水处理井的处理站,低压水的输送是通过连接到相邻区域的集水干线来实现。
每个集中处理站都安装有天然气发动机驱动的发电机组,它主要用作建筑和本地
的照明,保证小泵的运行。这些发电机组对于集中处理站的连续运行不是必要的,只
有需要的时候才使用。
1.2.2国内煤层气集输工艺现状
由于煤层气的地面钻井开采技术由于还不是很成熟,没有形成商业化产气,相应
的对地面钻井开采出的煤层气集输工艺的研究也很少。2006年6月初,长庆科技工
程公司根据山西樊庄区块煤层气的具体情况,按照“降低成本、简化优化工艺、控制工程投资”的思路,通过深入研究和管网模拟优化设计,总结出了“低压集气、多井
单管串接、燃气驱动增压、集中处理”等适合煤层气开发的地面工艺技术。形成了从井口一采气管网一集气站一气体处理一外输的一整套地面工艺技术。这些技术在与中石油勘探开发研究院廊坊分院、华北油田煤层气分公司、采油院等单位合作,并对主体技术进行集成优化后,有效地降低了煤层气的开发成本,为煤层气规模化开发奠定
了良好基础。第一章绪论
1.3本文的研究思路和目标
包括两个方面的内容。
(l)、开采工艺:
讨论采气工艺临界流速、临界流量、液面深度的确定,以正确的指导生产,为取
得最佳的排水采气量提供理论基础。为了减少采气过程中出现的煤粉等杂质进入到地面系统,考虑从气井开始控制固相杂质,选取恰当的气井防砂工艺。
(2)、集输工艺:
鉴于煤层气井间距小,本文考虑通过对集气站的合理布置以及采气管线管径的选
择,采用卫星压缩系统对煤层气集输工艺进行研究。由于经过预处理后,净化厂的工
艺同常规天然气是一样的,因此本文仅对井口到集气站的集输工艺进行研究。
针对煤层气CH;含量高、含大量水、固相杂质多以及低压的特点,在对常规天然
气的集输工艺分析比较的基础上,从除水、除杂、增压三个方面进行考虑,推荐出合
理的煤层气井场、集气站工艺。对工艺中的设备的作用以及使用条件进行分析、选择并作出相应的参数计算框图以方便求解。
最后,举一个具体的实例,按照前面推荐的集输工艺,借助Hysys专业软件、
Matlab编程以及Exoel拟和,对水合物、井场工艺、压缩机以及脱水系统等进行模
拟计算、选型,最后提出一套适合实例的具体的煤层气集输工艺并作出工艺流程图。通过对上述两方面的研究,提出一套具体的集输工艺,给现场作业提供一定的指
导和参考。
1.4本文的主要工作
简单讨论煤层气的排水采气工艺参数的设计,重点在集输工艺的研究。
(1)、对于地面排水采气工艺:为保证排水采气的连续性,本文对排水采气工艺的
临界流速和临界流量确定的方法进行讨论;根据相似性原理对采用回声仪得到的曲线
进行处理,得到液面深度的计算方法;对气井的防砂技术进行选择,推荐出适合的防
砂技术,并提出关键参数的计算方法以及相应的计算框图。
(2)、对于煤层气的地面集输,本文只考虑井口到集气站的工艺。针对地面开采出
的煤层气低压、含大量水、杂质多的特点,本文在与常规天然气集输工艺比较的基础
上,分别推荐出井场工艺、集输系统以及集气站工艺。
③、建立确定集气站位置的简化模型、提出求解方法、求解步骤并作出计算框图,
在实例部分,通过Matlab编程确定集气站的位置。
(4)、对集输工艺中用到的分离器(采出气分离、采出水分离)、采气管线上的凝
析水收集器、气水管线固相杂质的控制设施、压缩机、压缩机前气体的除水、除杂净第一章绪论
化设备、脱水装置以及计量装置等设备进行选取,列出关键参数的计算方法及相应的
计算框图。
(5)、对压缩机布置在脱水装置前时饱和水汽对压缩机运行的影响进行讨论,包括:
对压缩装置中水的凝析情况进行预测、利用工程热力学理论和实际气体状态方程推导
出物理意义更明确的析水量的计算公式,并针对凝析水对压缩机的不良影响,提出解
决方法。
(6)、推荐出适合本文所研究的CH;含量高的煤层气的脱氧工艺;针对采出水不同
的水质情况,提出煤层气采出水的处理利用工艺。
(7)、学习Hysys软件在集输工艺模拟方面的应用,同时借助Matlab编程以及
Excel拟和,应用文中推荐的集输工艺,对某煤层气田进行集输设计。通过计算、模
拟结果,提出适合实例的具体的集输工艺并作出集输工艺流程图。第二章煤层气地面开采工艺
2煤层气的开采工艺
2.1煤层气与常规天然气比较
(1)、相同点
煤层气主要由95%以上的甲烷组成,另外5%的气体一般是CO:或氮气。而天然气
成分也主要是甲烷,其余的成分变化较大。两种气体均是优质能源和化工原料,可以
混输混用。
(2)、不同点
二者的不同点列表:
表2.1常规气藏与煤层气藏的对比
常常常规气藏藏煤层气储层层
埋埋深深有深有浅,一般大于1500米米一般小于1500米米
资资源量计算算不可靠靠较可靠靠
勘勘探开发开发模式式滚动勘探开发或先勘探后开开滚动勘探开发发
发发发发发
储储气方式式圈闭,游离气气分子团形式吸附于煤系地层中(大部分)))
气气成分分烃类气体,主要是cl~C。。95%以上是甲烷,基本不含重烃、无机杂杂质质质质质储储层孔隙结构构多为单孔隙结构,,双孔隙结构,微孔和裂隙发育育
渗渗透性性渗透率较高,对应力不敏感感渗透率较低,对应力敏感感
开开采范围围在圈闭范围内内大面积连片开采采
井井距距大,可采用单井,一般用少少小,必须采用井网,并的数量较多多量量量生产井开采采采
储储层压力力超压或常压压欠压或常压压
产产出机理理气体在自然压力下向井筒渗渗需要排水降压,气体在压力下降后解吸,,流流流,井口压力大大在微孔中扩散,然后经裂隙渗流到井筒筒
产产量曲线线初期产量高,生产周期一般般初期产量低,但生产周期长,可达20一3000在在在8年左右右年年
增增产措施施一般不需要要一定需要要
地地面影响区域域120mX120mmm小小
井井间干扰的影响响有害害有利利
钻钻井及生产工艺艺较简单单较复杂,需要人工提升排水采气。第二章煤层气地面开采工艺2.2煤层气采气过程分析
2.2.1煤层气采气机理
赋存于煤层中的天然气有三种状态,即游离状态、吸附状态和溶解状态。煤层中
绝大部分裂缝空间被水饱和,因此很少有或没有游离气,大多数吸附在煤的表面。煤
层气吸附在煤颗粒内表面,吸附的动力在于煤颗粒本身对甲烷分子的吸引力和外部静
水压力等对这一吸引力的强化作用。每个煤层都能在一定的压力下吸附一定量的甲烷
典型的煤在不同压力下的吸附曲线如图2.1示。
_}一终异竺几吸}/云附I/竺气,/{
量l/{
储集层压力
力压..…,,吸解
图2.1煤在不同压力下吸附甲烷的典型曲线
煤层气解吸压力就是这样一种压力,煤岩储层压力压力低于这个压力吸附甲烷
解吸为游离甲烷。如果大于甲烷的解吸压力,要使甲烷解吸就须将储集层压力减小到
解吸压力以下。煤层水处于一定封闭条件下的煤层,煤层水压力的高低就直接体现了
煤岩储集层压力的高低。因此,煤层水是通过其与临界解吸压力的相互关系而对煤层
气的产出产生影响的压力,同时储层水饱和程度的降低还可以增加气体的相对渗透
率,加速气体的产出。甲烷解吸压力越是接近静态储集层压力,甲烷解吸与生产所需
要的脱水量就越少,解吸压力越高产气所需要的水位下降越小,产气的范围就越大。
因为煤层气主要是以吸附态存在的,所以煤层气产出的全过程都需要进行排水作
业,气体产量则由小至大,再由大至小,这是与常规天然气产出的最大区别。煤层气
产出过程中,气与水的产量变化见图2.2示。
产
t
一______色-
时间
图2.2气水产t变化情况第二章煤层气地面开采工艺
2.2.2排水采气过程分析
从上述分析可以看出,煤层气井的采气可以看作是对承压含水层的抽水过程。根
据地下水的流态和压力降落漏斗随时间延续的发展趋势,将煤层气生产分为单井排采
和井群排采。只有井群排采才能实现煤层气的商业化开采,但是单井过程的分析对群
井开采具有很重要的理论意义,是群井开采过程分析的基础。
(1)、单井采气过程分析
在煤层气单井排水采气过程中,随着抽水时间的延续,压降漏斗不断扩展,并逐
渐稳定。假设煤储层无越流补给且水平无限延伸(附近无补给边界或给水边界),可将
排水降压的过程分为初期定流量排水与定降深排水两个阶段。
①、初期定流量排水
煤层气井排采初期,排出的水量由泵的排量确定,当抽出的水量一定时,井筒中
的动液面不断下降。根据Theis公式(无补给承压水完整井定流量非稳定流计算公
式),抽水井影响范围内任一点任一时刻的水位降S为:
s=业w(u、47t(2.1)
式中:r—计算点到煤层气井的距离;
p—储水系数;
T—导水系数,表示水力坡度等于1时,通过整个含水层厚度上的单宽流量;
t—抽水时间;
w`u'=卜(2.2)
式中(2.3)一解Q一一
Qes一一煤层气井的产水量。
在定流量排水阶段,在煤层气并影响范围内的任一点,随着t的延续,该点降深
S不断加大,但加大的速度不断降低。也就是说,在这个阶段,煤储层压力降落漏斗
的变化逐渐增大,但增大的速度逐渐变缓。煤层气井井口表现为产水量稳定,产气量
逐渐增加。
②、定降深排水阶段
煤层气井采气时井中的液面是不能无限下降的,当液面降低到接近抽排煤储层
时,降深就无法继续,煤层气井进入定降深采气阶段。
Q=2二巩G(义)(2.4)
式中:5.—煤层气井液面降深;
G(入)—定降深井流的流量函数,随抽水时间延长,人增大,G(人)减小;第二章煤层气地面里塑乡(2.5)
几wZ尸
r.,一一煤层气井半径。
此阶段井口产水量逐渐降低,
层甲烷释放速度缓慢,气产量小,
(2)、群井采气过程分析
产气量由于降落漏斗的缓慢发展仍在继续,但煤储
且逐渐降低。
,这是因为形成的压力降落漏斗延伸有限,距率拙曰一目方不万`、/'曰寸`、一”一'一
离小且只在近井地带形成较大的压力降低。只有形成一定规模的煤层气井群,通过气
井之间的井间干扰作用,才能获得稳定高产的工业性气流,较大地提高煤层气井的单
井平均产气量和总产气量。这是因为,在承压含水层中,地下水的流动方程是线性的,
可以直接运用叠加原理,即当两口井的降落漏斗随抽水的延续不断扩展至两个压力降
落漏斗相互交接、重叠时,重叠处的压力降等于两个降落漏斗所形成的压力降之和。
对于n口井同时抽水,则影响范围内i点的压力降S,为:
(2.6)
由上式看出,群井采气单位时间内的压力下降幅度相对于单井来说更大,煤储层
甲烷的解吸速度快,井口表现为一定时间内产出的甲烷气量多。随着抽水时间的延续,
当两个降落漏斗相接时,压力降落漏斗不再在水平方向上扩大,而是在垂直方向上加
深,最终使得两井间的煤储层压力可以降低到很低的程度,这将使得两井间范围内的
煤储层中的大部分甲烷气都解吸出来,使煤层气井的总产气量增加很多。
井组规模越大,井组数越多,排采效果越好,但并不是越大越好。田永东等人通
过实验证明〔16J,当井数为50~70时,曲线的曲率处于相对较大的部分,低于此规模
的煤层气井组的排采效果急剧降低,高于此规模的煤层气井组的排采效果提高较慢。
2.3煤层气排采工艺参数控制
2.3.1排水采气设备
由于”层压“`氏,“层”井一”需要“工赞少塑缨篮霎鬓粱常在翼函箭薪茱俞以下打一个“的挤尸赞覃任塑口资气皇翼嚣翼馨京漏巍石前o---'这种井身结构除了减蝉暨屯几勇乎夕卜还犷”果”倒甲器茹摹漏;一蔽了杂质进入排放设备壑哗色竺竺;*。、二、,。。、q”一召箭蘸袱土举升的方法很多。选用竺要考事多鳄灸罗二氛瑟鹭纂
压力了器昼、“从量等。煤层气井的产水量变化大,早期会产出大量的芯仕厄厂第二章煤层气地面开采工艺
水量相对减少,甚至很小,所选用的排水采气方法应兼顾前后期变化,适用范围较大;
同时必须保证在尽可能短的时间里,将储层压力降到解吸压力以下,使气井尽早产气;
另外,还要能提高采收率,降低煤层气生产成本。采用哪种排水方式更经济有效,还
没有具体的确定方法。目前国内外应用得最多的是有杆泵和螺杆泵,电潜泵也有一定
的应用。
(1)、螺杆泵
螺杆泵主要工作部件是定子和转子,定子与泵外壳连成一体并接在油管的最下
端,下至井内并沉没于被抽吸的水中,当转子旋转时,即将水和气体从油管内举升至
地面。
螺杆泵在美国黑勇士盆地的许多气田得到广泛的应用,在圣胡安盆地的许多井中
也进行了现场试验。使用经验表明,在正常工作条件下,螺杆泵并不比有杆泵差而且
地面系统占地面积小,可在较宽的转速范围内工作,适应不同排量,安装成本也低于
有杆泵。但螺杆泵在空抽情况下工作易造成干磨而烧坏。一旦泵体受到过度磨损,就
有可能需要更换整个井下装置。
螺杆泵要求井筒水含细煤粒不大于10%且井深不大于1SO0m,因此,深井、煤粉
沉淀严重的气井一般不用这种方法,以免螺杆断裂。
(2)、有杆泵
有杆泵排水采气过程是:电动机通过三角皮带传动,带动减速箱减速后由曲柄、
连杆、横梁和游梁等四连杆机构把减速箱输出的旋转运动变为游梁驴头的往复运动,
驴头再带动光杆和抽油杆作上下往复运动,再将这个运动传给井下抽油泵的柱塞,抽
油泵的下部装有吸入阀,柱塞上装有排出阀,当抽油杆上行时,吸入阀打开而排出阀
关闭,泵从井中吸水,柱塞将油管中的水举到井口;当抽油杆下行时,吸入阀关闭而
排出阀打开,柱塞下面的水通过排出阀向上排泄。
有杆泵的机械效率正常情况可达50%~80%,电和天然气均可作动力。有杆泵
的主要优点就是能够提供比气举小10%到15%的井底生产压力且驱动可以用气体,
但从资金和操作角度来讲比较贵。另外,因为煤粉等杂质的存在,有杆泵常常被堵塞,
需要通过频繁的修井来解决,而且降低了煤层气的产量,因此操作费用相比气举来说
高很多。有杆泵排水系统在圣胡安盆地和黑勇士盆地得到较广泛的应用。检泵周期取
决于所泵出的水量和井的生产时间。通常情况下,当抽油杆出现故障、泵出现磨损时,
就需要修井更换。一般来说,一口井刚投入运行时,往往需要多次修井,但运行1~
2年以后,修井的次数就会减少。
(3)、电潜泵
潜水电泵的工作深度远比不上潜油电泵,因此,煤层气的排水采气工艺选择潜油
电泵,唯一的缺点是工作深度会大幅度下降。
潜油电泵的泵体及辅助部件安装在油管的最下端,下至井内被抽吸液体中的预定
位置,潜油电泵中的离心泵出口上部装有单流阀,避免液体倒流使离心崩叶轮倒转,第二章煤层气地面开采工艺
也方便下一次启动,单流阀上装有卸油阀,在起出机组时,将油管中的液体泄至井筒。
潜油电泵工作流程示意图见图2.3。
动动力电缆将电力力力保护器防止井液液液液液液液液液液液液液
送送至井下电机机机进入电动机机机电机带动离心泵工作作
动动能转变为压头,水水水水水水水水水水水
经经油管举升至地面面面『离心泵泵送水水
图2.3潜油电泵工作流程示愈图
潜油电泵的工作条件要求比较苛刻:要求井筒水含有的细煤粒不大于0.02%,气
液体积比不大于0.05%,1200m井深时排量为640时/d,井深不大于3000m,机械效
率只有40%,对工作温度和电故障非常敏感,投资高。因此,选择时要慎重。
2.3.2连续排液临界参数的确定
煤层气的抽排应连续进行,使液面持续稳定下降,防止地层压力回升,避免甲烷
在煤层中再吸附。因此选择的排采设备应能保证排采工作连续进行,即井底管鞋处的
气液流速、流量应达到连续排液的临界流速及临界流量。因此临界流量和临界流速的
确定是相当重要的。
目前世界范围内广泛使用的计算方法是美国的R.G.T盯ner诺模图阁,它是建立
在Dukle和Uewitt关于连续液膜模型理论的基础上,根据井口压力直接求解最低流
量、最低流速。这种方法只适用于水气比很小的气井,在气井水气比)0.5时/k时时
存在偏差。对于水气比大的煤层气的临界流速和临界流量的计算推荐采用下面的公式
,计算'
`(l)、气井连续排液的临界流速砚
在管鞋处的同一断面,气流速度是一定的,与断面处的气体体积流量的关系如下:
g=8.64xlo一x二D,xK/4(2.7)
式中:Q一井底状况下油管鞋断面处的气体体积流量,ma/s;
D一一.油管内径,cm;
根据气体状态方程有:
Q,=几凡兀月ZOTO(2.8)
合并整理前两个公式有:
K=”·05097xz.兀乌`(君D,)
②、气井连续排液的临界流tQkP
(2.9)第二章煤层气地面开采工艺
在标准状况下所必须建立的临界流量〔阂为:
乌=19·619x尺护叹zs兀(2.10)
式中:V知—气井能连续排液的最大临界流速,m/s。
另外,通过上述公式,还可以得到连续排液所需要的油管内径。
2.3.3井筒液面深度确定
井筒液面深度的变化情况直接反映了产气量的变化情况。陈兆山等人通过实验表
明〔l习,井筒液面深度加深,产气量增大;液面深度减小,煤层解析率降低,产气量下
降。因此,通过确定井筒液面深度,可以掌握液柱对产层的压力,以便及时调整排水
的各项措施,以取得最佳的排水采气量。该深度的确定首先要由回声仪测量,并转换
为油管接头和液面的测量曲线,再对曲线上的相关数据进行处理,得到液面深度。(l)、回声仪工作原理
回声仪的气枪安装在井口,测量时先打开套管闸门,利用套管内的压力,使气枪
中的气室与油套环形空间形成压力差,迅速拉板机击发,产生压力脉冲向下传播。压
力脉冲遇到油管接头或液面等障碍立即反射回井口,由微音器接受并转换成电脉冲信号,经放大和滤波处理推动记录笔,从而得到油管接头和液面的测量曲线。国外生产
的回声仪有D型回声仪,国内生产的回声仪有SH3型回声仪。
(2)、井筒液面深度计算
假设套管与油管环形空间介质的声传播速度、走纸速度为恒定值(一般为
100Inln/s),对得到的油管接头和液面的测量曲线进行处理,由相似性原理有:
;_城山一一(2.11)
式中:L-井筒液面深度,Inm;
公—井口波峰至音标间测量曲线上的距离,nnn;
LZ-井口波峰至液面波峰间测量曲线上的距离,Inm;
H—回音标下入深度,m。
2.4气井的防砂技术
2.4.1防砂工艺选择
目前气井的防砂技术主要分为机械防砂、化学防砂和复合防砂等几大类,机械防
砂技术在防砂技术领域处于主导地位〔,61。第二章煤层气地面开采工艺
机械防砂方法可以分为两类:第一类是下入机械管柱的防砂方法,包括绕丝筛管,
割缝衬管,各种滤砂管等;另一类是管柱砾石充填,即将不锈钢绕丝筛管下到产气层
部位,携砂液携带充填砾石从油管经充填工具转换孔,充填到炮眼及筛管、套管之间
的环空,防砂筛管阻挡充填砾石,充填砾石阻挡一定粒径的地层砂,形成多级挡砂屏
障,而小直径的粉细砂则通过砾石和筛缝间隙进入筛管内,落入沉砂口袋,实现防砂、
排砂的目的。
胜利油田分公司采气工艺研究院防砂中心于1998年研制成功一种实尺寸防砂方
法优选模拟试验装置〔391,通过对几种机械防砂技术比较之后,得出绕丝筛管砾石充填防砂技术指标优于另3项防砂技术。
因此,对于煤层气井的固相杂质的防止,本文推荐在井底排水泵的入口处安装一
个绕丝筛管,通过绕丝筛管砾石充填来进行防砂。
2.4.2防砂工艺参数设计
1)、最小临界排量Q计算
砾石充填过程中,必须有足够的砾石砂浆排量。若排量太小,则携砂液携砂能力
不足,砾石容易发生沉降而造成井筒或炮眼堵塞;排量过大会造成地层介质的二次损害。因此存在一个不发生堵塞的临界排量,即充填过程中在井筒和炮眼中都不发生沉降堵塞的最小排量。充填排量略高于二者之间最高的一个即可。
(1)、保持井筒中不堵塞的最小排量q:
固体颗粒在静止的液体中开始下沉时,砾石颗粒的运动速度较小,重力大于阻力,
固体颗粒加速下沉,当速度增大到一定程度时,颗粒受到的阻力与重力相等后,颗粒
开始等速下沉,这时得到沉降速度的一般计算公式〔ssJ:
}4f户。.、_l
犷.=`,一l一一l心口.—
V3戈PL/一吼
(2.12)
式中:p.一砾石密度,kg/扩,对于一般石英砂取为265Okg/m,;
p一携砂液密度,kg/ms;
D一最大砾石颗粒直径,m;
Cd一阻力系数,计算方法见表2.2:
Re—雷诺数:
只
R。二`DB·几
尸L
(2.13)
井筒不堵塞的最小排量qt:第二章煤层气地面开采工艺
q:=Kx二树
4(2.14)
式中:DJ一井筒直径,mo
表2.2Cd、Vt计算方法
RRRGGGRe<1111 CCCdddCd二24/Reee_.了Dt·Vt·Plll刁石2,,,七七七七d=J明———— 、、、、声乙乙乙乙 VVVttt}4rP,.、_111I'(P..、_111:=1一伶下下犷犷犷.二_】一l一一11以J`——F.==`l一l一一【I 又U.———YYYYY3戈几厂'几几V3弋八少一qqqqq (2)、保持炮眼中不堵塞的最小排量q、 要保持炮眼内完全充填而不发生堵塞的话,每个炮眼中的液流速度必须高于临界 流速〔洲: l 、=凡.卜gDt.鱼二鱼.{`L一PL」(2.15) 式中:F一与颗粒直径、体积浓度有关的系数,当砂比为8%~9%时,其值由经验确 定。 炮眼不堵塞的最小排量qk: qk=K`二嘴(2.16) 式中:D一射孔炮眼直径,m。 (3)、最小临界排量计算框图 由上面的计算公式可以看出,保持井筒中不堵塞的最小排量qt的计算需要试 算,图2.4为最小临界排量的计算框图。 2)、最大施工泵压计算 计算最大地面施工泵压主要是为了避免压开地层。地层破裂压力P。为〔38]: 几=夕·凡(2.17) 式中:p—地层破裂压力梯度,0.016~0.o18MPa/m; H.一煤层底深,m。 设P。为地面泵压,则地下压力为: 凡=P0+几g·扭,一万,)x10`(2.15) 式中:p一砂浆密度,kg/叭 H*—井筒摩阻水头损失,m。计算式为:第二章煤层气的开采工艺 H,=、玉.喧D29(2.19) 不压开地层必须满足: P,(P,(2.20) 由此计算得到地面最大泵压为: 几叫=马一Pmg·扭,一凡)、10芍(2.21) :::一瘾刃蔽蔽蔽蔽蔽蔽蔽蔽)))))))丘一lllgDsss几几几几几几 计计算Reee 计计算qqqqq计算vt'' 计计算qttt 计计算五五 计计算qkkk 「「Q=qkkk QQQ=qIII 图2.4最小排t计算框图 3)、绕丝筛管尺寸设计 筛管缝隙的宽度应能够阻挡100%的砾石,通常取最小砾石尺寸几i。的1/2~2/3 即 :=〔告一号卜(2.22)美国贝克防砂公司推荐采用2/3计算,据计算结果取较接近的标准尺寸即可侧。 绕丝筛管的外径也是一个很重要的参数,筛管与套管之间的环空厚度对挡砂效果 和产量都有影响。一般来说,砾石充填环形空间的径向厚度不小于20nlm,应尽可能第二章煤层气地面开采工艺 大,即绕丝筛管的直径应尽可能小。对于水平井,其产能随筛管直径增大而增大,但 不成线性关系,其增加幅度也越来越小,直径达到177.snun时,产能趋于稳定〔391,因 此,水平井防砂采用的绕丝筛管的管径不应大于177.Slnm。 2`5本章小结 本文从储气、埋深、产气机理等多方面将煤层气与常规天然气藏进行了比较,简 述了煤层气的开采机理,对单井和群井开采的过程进行了简单的分析。 简单介绍了排水采气的工艺设备,包括螺杆泵、有杆泵和电潜泵,并对各种泵的 工作原理以及适用条件作了简单分析。对于水气比很大的煤层气的开采,本文通过对 R.G.Turner的诺模图的适用范围的分析,推荐出临界流速和临界流量的计算公式, 以保证采气工艺的连续性。 井筒液面深度的变化情况直接反映了产气量的变化情况。本文利用相似性原理, 对回声仪测得的曲线进行处理,得到了井筒液面深度的计算方法,为有效的指导生产, 取得最佳排水产气量提供了理论基础。 由于煤层气含大量煤粉等杂质,本文考虑从气井开始进行防砂。根据胜利油田分 公司采气工艺研究院防砂中心的防砂方法优选模拟试验结果,本文推荐在井底排水泵 的入口处安装一个绕丝筛管,通过绕丝筛管砾石充填来进行防砂,并给出了防砂工艺 中参数(保证井筒和炮眼不堵塞的最小排量、最大施工泵压以及绕丝筛管尺寸)的设 计方法以及最小排量的计算框图。第三章煤层气集输工艺研究 3煤层气的集输工艺研究 确定了某一区域具有适合开采的储层性质并做好井组开发规划后,我们就应该考 虑建设集输站场及管线等地面辅助设施,以将资源和市场连系起来。 由于煤层气的开采是在排水的基础上进行的,因此,煤层气田的集输系统不仅要 对煤层气进行收集、分离、净化、增压和计量,以最经济的方式将其从井口输送至集 气压缩中心站(或净化厂),还要对采出水进行处理,使处理后的水符合环保要求。鉴 于上述特点,煤层气集输系统中管道有两条,一条用作采出水的输送,一条用作采出 气的输送。本文的重点是对采出气进行集输,因此,对采出水的处理仅作简单的归纳 总结。 为了使煤层气最大限度地解吸,开采煤层气的井口压力必须足够低,因此,不依 靠增压,开采出的煤层气很可能不能顺利的输送到集气压缩中心站(或净化厂);另外, 气体中含有大量的水份、含硫含碳以及煤粉、砂粒等机械杂质,不宜直接输往用户, 需对煤层气进行除水、除杂以及脱硫脱碳等处理;同时,对于两口以上的煤层气井还 需汇集集中处理,因此煤层气的集输需要解决地面气水分离、加压输送、气体脱硫脱 碳脱水处理、固相杂质处理等一系列技术问题,才可与天然气混输至销售市场。 因为通过井场、集气站的预处理工艺后,煤层气的脱硫脱碳处理工艺同常规天天 然气的处理工艺是一致的,并且吴佩芳、谭仲平等人认为,对于初期开采或小型的作 业,将除去二氧化碳、二氧化硫留给第三方,把精力集中在除杂、脱水和初期压缩上 更为经济「6l],因此,本文不再对脱硫脱碳工艺进行讨论。 针对上述特点,本文主要围绕增压、除水、固相控制问题,从井口到集气站的气 水分离、增压集输、脱水、除杂几个方面来对煤层气集输进行讨论。 3.1井场工艺系统 3.1.1常规天然气井场工艺特点 常规天然气井场装置有三种功能。一是调控气井的产量;另外,由于气田开采出 来的天然气压力一般都比较高,在井场需要通过节流阀调控天然气的输送压力;同时 井场还要设置防止天然气水合物形成的装置。 3.1.2煤层气井场工艺 `由于煤层气属于低压气,一般为几个大气压甚至更小,参考《气田地面工程设计》, 本文考虑在井场不设置节流阀对输送压力进行调控「网,只在分离器入口处设置一个压第三章煤层气集输工艺研究 力调控阀,以适应工况的变化。 排水采气工艺之后,从井口出来有两条管线,一条输水,一条输气。本文考虑在 井口对产出流体进行初步分离,有两个原因:一是因为经排水产出的煤层气含有大量 的水和固体物质,在气流速度小的情况下,水或携带的固体物质就会聚积在采气管线 内,影响管线的输送能力、流量计的精度,甚至损坏设备;另外,煤层气中含有一定 量的HZS、C仇等酸性气体,水的存在会造成采气管线的腐蚀;管线中自由水的存在还 有可能导致管输途中由于温降等的作用形成水合物;通过丘陵地带时,有水存在的采 气管线容易形成液体段塞,而且增加的数量也会加剧集输过程中的动力和热力消耗, 增加集输成本;二是采出水中含有一部分溶解气(煤层气的储气方式之一),在管道输 送途中,在温降和压降的联合作用下,气相和液相不断变化,因此,没有经过分离的 含气采出水的管输具有一定的复杂性。 从上述两个原因也可以看出,采出气、采出水都需要在井场进行气液分离以除去 采出气中夹带的水和采出水中的溶解气。由于从井口出来的采出气、采出水分属两条 不同的管道,且组分不一样,采出气以气为主,采出水以水为主,对气液分离器有不 同的要求。因此,考虑设置两个分离器,一个用作采出水的分离,一个用作采出气的 分离。 另外,煤层气通常含有微小煤颗粒和砂等固相杂质。这些杂质不仅磨蚀管道、设 备、仪表,而且还会堵塞阀门、管线,影响计量精度甚至正常生产。在气井运行过程 中减小井口压力的变化、在油管和套管之间设计足够的间隙以及在气井设置防砂措施虽然可以减少微小固相颗粒迁移到地面集输设施中,但是不能完全消除固相颗粒,因 此通过分离器的初步气、水、固分离后,从分离器出来的气体、水都要进行固相杂 质处理才能进入后续设备,以免对后续设备造成影响,即分离器后气管线、水管线都 要设置一个除杂设施。 因为煤层气中基本不含或者少含重烃,一般来说属于干气范围,因此采用常温两 相分离。另外,根据3.2.1的分析,本文采用的是卫星压缩系统,因此,在井场不用 考虑设置压缩机组。鉴于上述特点,根据是否有水合物抑制措施,井场工艺流程可以 分为两种方案。 (1)、方案一:无水合物抑制措施 图3.1为本文推荐的无水合物抑制措施的工艺流程示意图。井口出来的产出流体(采出气和采出水)分别进入两个不同类型的分离器。采出气分离器出来的气体与采 出水分离器顶部出来的气体汇合、除杂并计量。采出气分离器出来的水与采出水分离器中出来的水汇合、除杂,再管输至输水泵,经泵增压输送至水处理场所,采出水的 计量要么在井口进行要么在输水泵之后进行,计量装置的选取见4.7,流程当中的储 水罐是当水处理设施发生紊乱的时候作就地储存用。第三章煤层气集输工艺研究 分分分 离离离 器器器 分分分分分分阿阿阿阿离离 装装装装装装lll_____置置 气计量仪表 过滤器采气管线 水计量仪表 图3.1无水合物抑制的井场工艺流程示意图 ②、方案二:有水合物抑制措施 图3.2为本文推荐的有水合物抑制措施的工艺流程示意图<虚线框内的注抑制剂 防冻装置也可以换成加热装置,即采用加热方式防止水合物形成) 分分分分分分 离离离离离 器器器器器器 分分分分分分 离离离离离 装装装装装 置置置置置 图3.2有水合物抑制的井场工艺流程示愈图 另外,对于常规天然气井场装置的工作压力,一般的做法是根据商品气外输首站 的压力要求,按照集气管线的水力计算结果确定集气站的压力,再根据采气管线的水 力计算结果确定井场装置的压力。而煤层气井口装置的操作压力只与井口压力有关, 而不需象常规天然气那样,由外输首站压力通过反算来确定。 3.2煤层气集输系统第三章煤层气集输工艺研究 3.2.1煤层气集输系统及比较 煤层气采用何种形式的集输系统与气井的分布状况、气井的压力等因素有关。根 据增压站的布置方式,煤层气集输方式可分为单井压缩系统、卫星压缩系统和中心压 缩系统。 (1)、单井压缩系统 这种方案是在井口安装压缩机,对每口井的煤层气进行单独处理和压缩,再通过 小口径管、中等压力将煤层气集中到集气压缩中心站(或净化厂),井口压缩装置通常 要求往复式压缩机和螺杆式压缩机联合起来工作。 单井集输系统的每口井都需要一套压缩装备以及其他的辅助设施等,这种方案设 备费用很高。它适用于井口压力很低,不依靠井口增压就不能将原料气输送到集气压 缩中心站的情况。 (2)、卫星压缩系统 卫星集输系统是将几口井产出的煤层气通过低压、合适管径的采气管线集中到小 型集气站,通过初步的处理和压缩后,再通过小口径管、中压将天然气输往集气压缩 中心站(或净化厂)。 这种方式较单井压缩系统可以减少压缩机的数量,但每台压缩机都需要一套辅助 设施,每个集气站都需要一个吸入汇管、一套脱水装置、一套计量装置。设备比较繁 琐,费用也高。这种方案适用于气井有一定的压力,但依靠这个压力又不能将原料气 输送到集气压缩中心站(或净化厂)的情况。 ③、中心压缩系统· 中心集输系统是利用井口压力,通过大小合适的采气管线,将煤层气直接集中到 集气压缩中心站。这种煤层气集输类型在美国天然气研究所的RockCreek煤层气田 及阿拉巴马州的一些煤层气田得到成功的应用。 中心集输系统较单井集输和卫星集输系统节省建设和操作费用,且中心系统管理 方便,操作灵活。在集气压缩中心站,几台压缩机成并联布置,只需一个吸入汇管、一 套脱水装置、一套计量装置,这样可以大大节省设备费用。这种方式适合于井口有足 够的压力,能将流体直接输送到中心压缩系统(或净化厂),且输送气体气质条件比较 好,不需要预处理就能满足净化厂入口气质要求的情况。 由此可以看出,后两种压缩系统更经济而且操作更方便。由于煤层气井口出来的 压力一般来说很低,并且含大量水和固体杂质,采用中心压缩系统,不经预处理可能 不太适用,另外,根据第二章采气过程的分析可以看出,排水采气井的间距很小,因 此,尽管煤层气压力很低,通过合理确定集气站的位置以及对采气管线管径的合理选 择,也可以考虑采用卫星集输系统,即将几口井用一定的集输管网形式连接到集气站, 再将集气站通过一定形式的集输管网连接到净化厂。本文考虑采用这种集输系统来对第三章煤层气集输工艺研究 煤层气的集输工艺进行研究。 3.2.2集气站位置确定 集气管网覆盖面广、钢材用量大、施工费用高,其工程建设投资额在集输及处理 工程建设总投资额中所占的比例比较大,是影响气田地面工程建设经济效益的主要因 素之一,因此,需要对集气站位置进行优化确定,以减少集输管网建设费用。本文考 虑将气井用星型网络连接到集气站的方式对集气站位置的优化确定进行讨论。 3.2.2.1数学模型的建立 天然气集输中,集气站位置的确定通常是按照各井到集气站的管线的建设费用最 小的原则来进行设计的。目标函数为: MinF=艺斌石(3·1) 式中:L:—第i井到集气站的管线长度,km; 入=了(x一xt),+(,一;),(3.2) x,y—分别为集气站位置的横坐标和纵坐标; x,,y,—分别为第i口井位置的横坐标和纵坐标。 wi—第i井到集气站管线单位长度的造价,万元/km。其值与管径d:有关。 d,的计算见3.2.3。 通过上述模型初步确定了集气站的位置,集气站位置的最终确定还要根据各口井 采气管线管径的大小进行调整,使得大直径管道的长度在管道总长度所占的比例尽可 能小,以节省管道建设费用。 由于本文重点是集输工艺的研究,因此对上述模型进行简化,即忽略采气管线单 位造价的不同,仅依据各气井到集气站的距离总和最短来确定集气站的位置。各井到 集气站的采气管线长度总和L为: :==艺寸(x一、),+(,一另),(3.3) 则这种情况的目标函数为minF二艺砍:一、),+(,一yt),(3.4) 3.2.2.2数学模型的求解 一、求解方法的选用 上述简化模型是典型的无约束非线性规划问题。多数收敛较快的解法普遍对初值第三章煤层气集输工艺研究 要求很高。考虑到选择初值的方便和解的收敛,采用简单图形法。 简单图形法是一种不必计算目标函数梯度的直接法最优化技术,选择初值范围 宽,可以保证解的收敛。该方法是采用团体联动迭代,建立多个点,构成一个简单的 图形,然后再按照一定的规律进行调整,直到这个团体收缩到近似一点时,该解即为 最优点。 模型二是二维空间,因此简单图形定为三角形,然后在三角形的三个顶点之间进 行比选,并按一定规律寻找最优解。一般地,在远离极值点处,最坏点的对称位置或 该方向相对较好,可以采用直接取代或者扩张后取代最坏点,以实现渐进极值点。如 果在临近极值点处,可以附加收缩的办法使团点缩近极值点。 二、计算步骤 (1)选择初始点x0、初始点间距H、收敛精度e,则初选的三个顶点为: X0==X0,X,二X0+H[1,0]',X,=X0+H[0,l〕' (2)计算三个顶点的L值并比较大小,分别确定最好点XL、最坏点x“、次坏点x气 这三点满足: minL(x`)二以xL)(i二0,1,2) maxL(x`)二L(xH)(i二o,1,2) 服xL(X`)=L(r)(i=0,l,2,i护H) ③计算参考点万:牙=粤(女xt)(i州Z;二 (4)计算对称点X3:X,=牙+(牙一r),并计算L(X,) ①如果L(X,) a.如果L(X`) b.如果L(X`)妻L(X,),则X“=X,,完成一次迭代转(5) ②如果L(XL)(L(X,) ③如果L(r)蕊L(扩),则进行外收缩,令x`二牙+0.5(牙一xH) a加果以Xs) b加果L(r)续以xs),则进行内收缩,转④ ④内收缩: a.如果L(扩) b.如果L(r) ⑤靠拢: (5)检验收敛精度 Xe=牙一0.5(牙一x“) 蕊L(xe),则向当前最好点XL靠拢,转⑤ x,=x`+生(x`一x`、(i为G、H)2、产第三章煤层气集输工艺研究 (矛一xG),+(xt一xH),+少一xH),蕊, 如果上式成立,则输出最优解X,X=XL,即为集气站的坐标,终止计算;否则转 步骤(2)。 3.2.2.3计算框图 模型一计算框图见图3.3。 分,护,产,L(妙), L(凡),L(护),: XXX,, 护护,L(护))) 丫丫,L(扩))) rrr,L(r)))))))))))))))))扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩扩,L(r))) 丫丫电X3333333333333333333丫丫丫丫丫丫丫丫丫=矛扣刻.劝劝护护护护护护护峨,,,, XXX冬丫丫丫丫叱护护 申申对衬对犷对对 困尚去 图3.3集气站布t计算框图 3.2.3采气管线管径的确定 集气站位置确定后,则井口到集气站的管道长度也确定下来了。因为本文是按照第三章煤层气集输工艺研究 卫星压缩系统进行设计的,要顺利的将煤层气这种低压气不加压而直接输送到集气 站,需选择合适的管径,以满足集气站的入口压力要求。因为煤层气的采气管线是低 压管道,因此按下式〔洲计算采气管线直径d。 “=恩黔(3.5) 式中:op—井口到集气站的总压力降,Pa; 人—管道摩擦阻力系数,根据管道直径和绝对粗糙度可查表〔5v]得入,部分数 据见表3.1; 表3.1入取值表 管管径,mmmm绝对粗糙度,mmmm 00000.1110.2220.3330.555lll222 33300000.0153330.0178880.0196660.0223330.027770.033111 33350000.0148880.0172220.0187770.0215550.0258880.031666 44400000.0144440.0167770.0183330.0207770.0249990.030444 44450000.014440.0164440.0179990.0201110,024440.029333 55500000.0137770.0159990.0174440.0196660.0234440.028444 q闪—管道内计算体积流量(标态),扩/h; S—气体相对密度; 长距离输气管道工程概述 一、输气管道的分类及特点 1．输气管道的分类 输气管道分矿场输气管道、干线输气管道及城市输气管道。常称为内部集输管线、长距离输气管线和城市输配管网。天然气从气井中开采出来后，通过矿场集输——净化脱硫——长输管道输送到城市输配管网，供给用户。 矿场输气管道：输送未经处理的原料气。输送距离短、管径小、压力变化大。 干线输气管道：把经脱硫净化处理的天然气送到城市。输送距离长，管径大（400mm以上），压力高（4.0MPa以上），为天然气远距离输送的主要工具。 城市输气管道：为天然气的分配管网，它遍布整个城市和近郊，一般总是呈环形布置，且按压力严格区分。 2．输气管道的特点 长距离输气管道与压缩机站组成一个复杂的动力系统，由于其输送的气量大，常采用大口径、高压力的输送系统。其主要特点为： ⑴长输管道是天然气长距离连续运输系统，不需要常规的运输工具和设备，也不需要大量的建筑和占用大量的土地，可用自身运输的物质消耗克服其摩擦阻力就能迅速将天然气运到目的地，是最有效、最大规模的运输系统。 ⑵长输管道属于一个庞大而复杂系统的中间环节，必须协调好上下游间的关系，这使其设计及操作管理更为复杂。 ⑶长输管道输送量庞大，涉及国计民生及千家万户，必须充分保证能安全、连续、可靠地供气。 ⑷由于采气生产的均衡性和用户用气的波动性，要求管道有一定的储气能力，以适应用气量的变化。 ⑸长输管道投产初期可充分利用地层压力进行输送，根据气田压力的变化逐步建增压站，可节约投资和经营费用。 ⑹长输管道要求有与之配套的附属设施，尤其是通信和自控系统。 ⑺现代管道运输在国民经济中的地位日趋重要，利用冶金、机械制造、自动控制和施工安装等综合技术来提高运输效率已成为管输工艺研究的核心。 1 总则 1．0．1 为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关法规和方针政策，统一技术要求，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规范。 1．0. 2 本规范适用于陆上输气管道工程设计。 1．0．3 输气管道工程设计应遵照下列原则： 1 保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系； 2 采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果； 3 优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。 1．0．4 输气管道工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。 2 术语 2．O．1 管输气体 pipeline gas 通过管道输送的天然气和煤气。 2．O．2 输气管道工程 gas transmission pipeline project 用管道输送天然气和煤气的工程。一般包括输气管道、输气站、管道穿(跨)越及辅助生产设施等工程内容。 2．O．3 输气站 gas transmission station 输气管道工程中各类工艺站场的总称．一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站、气体分输站、清管站等站场。 2．O．4 输气首站 gas transmission initial station 输气管道的起点站。一般具有分离，调压、计量、清管等功能。 2．O．5 输气末站 gas transmission terminal station 输气管道的终点站。一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。 2．O．6 气体接收站 gas receiving station 在输气管道沿线，为接收输气支线来气而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。 2．O．7 气体分输站 gas distributing station 在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。 2．O．8 压气站 compressor station 在输气管道沿线，用压缩机对管输气体增压而设置的站。 2．0．9 地下储气库 underground gas storage 利用地下的某种密闭空间储存天然气的地质构造。包括盐穴型、枯竭油气藏型、含水层型等。 2．O．10 注气站 gas injection station 将天然气注入地下储气库而设置的站。 2．O．11 采气站 gas withdraw station 将天然气从地下储气库采出而设置的站。 2．O．12 管道附件 pipe auxiliahes 指管件、法兰、阀门、清管器收发筒、汇管、组合件、绝缘法兰或绝缘接头等管道专用承压部件。 Through the joint creation of clear rules, the establishment of common values, strengthen the code of conduct in individual learning, realize the value contribution to the organization.煤层气地面集输工程技术 规范正式版 煤层气地面集输工程技术规范正式版 下载提示：此管理制度资料适用于通过共同创造，促进集体发展的明文规则，建立共同的价值观、培养团队精神、加强个人学习方面的行为准则，实现对自我，对组织的价值贡献。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1 范围 本标准规定了煤层气地面集输工程设计和施工的技术等。 本标准适用于煤层气地面集输工程建设的设计、施工和验收。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 50251 输气管道工程设计规范 GB 50275-98 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范 GB/T 15543 油气田液化石油气 GB/T 50183 石油天然气防火规范 SYL 04-83 天然气流量的标准孔板计量方法 SY/T 0076－2003 天然气脱水设计规范 SY/T 0089-2006 油气厂、站、库给水排水设计规范 SY/T 0515-1997 油气分离器规范 JJF 1059—1999 机械设备安装工程施工及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 煤层气地面集输工程技术规范示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月 煤层气地面集输工程技术规范示范文本使用指引：此管理制度资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1 范围 本标准规定了煤层气地面集输工程设计和施工的技术 等。 本标准适用于煤层气地面集输工程建设的设计、施工 和验收。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日 期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注 日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用 于本文件。 GB 50251 输气管道工程设计规范 GB 50275-98 压缩机、风机、泵安装工程施工及验 收规范 GB/T 15543 油气田液化石油气 GB/T 50183 石油天然气防火规范 SYL 04-83 天然气流量的标准孔板计量方法 SY/T 0076－2003 天然气脱水设计规范 SY/T 0089-2006 油气厂、站、库给水排水设计规范SY/T 0515-1997 油气分离器规范 JJF 1059—1999 机械设备安装工程施工及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 增压站compressor stations 在矿场或输气管道上，用压缩机等对煤层气增压的站。 3.2 清管设施pigging systems 为提高管道输送效率而设置的清除管内凝聚物和沉积 煤层气开发与利用 薛学良1 （郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001） 摘要：对煤层气性质、开发与利用的意义、煤层气重特大事故统计、资源分布情况、煤层气利用技术及可行性、利用应用点等进行分析和阐述。 关键词：煤层气；开发与利用 引言 煤矿瓦斯事故是煤矿安全生产的最大威胁之一。我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%，瓦斯事故频繁，每年因瓦斯灾害造成的死亡人数达2000人以上。仅根据最近15年的统计，因瓦斯事故而死亡的人数约占煤炭行业工伤事故死亡人数的30-40%，占重大事故的70-80%，直接经济损失超过500亿元。瓦斯事故造成的人员伤亡和巨大经济损失，在社会上形成很大负面影响。 另在市场热点显得难以为继的背景下，七大战略产业（节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源汽车）无疑将成为新兴奋点。窥全豹之一斑，有效的开发利用煤层气尤显意义非凡。 1）可从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生、改善煤矿安全生产，提高经济效益。 2）可变害为宝，把煤炭开采过程中产生的煤层气有效利用，在一定程度上改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源，弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。21世纪是煤层气大发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实、可靠的替代能源。具有重大战略意义。 3）可避免因采煤造成煤层气这种不可再生资源的浪费，还在减少温室气体排放、改善大气环境方面具有非常重要意义。 4）可带动运输、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展，增加就业机会，促进当地经济的发展。 煤层气是一种新兴能源，在现如今低碳减排、节能减排的大潮中，煤层气必将成为一个新的热门研究方向，相对而言，煤层气这一新兴词汇还不被大众了解，我们的基本思路是：希望通过我们所了解的知识和资料，结合专业学科特色及教师项目选题写一篇关于煤层气的科技论文，让大众了解这一新兴产业。 弱水三千，我只取一瓢饮。专注，专一，只为更专业! 作为准化工人，我们愿竭尽全力参与致力于推广煤炭综合利用、高效转化与洁净生产等方面技术的研发与应用中，使煤炭工业走高效、安全、环保、现代化的新型发展道路。 输气管道工程设计规 范,gb50251-2015 篇一：输气管道设计规范GB50251-2003 1 总则 1．0．1 为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关法规和方针政策，统一技术要求，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规范。 1．0. 2 本规范适用于陆上输气管道工程设计。 1．0．3 输气管道工程设计应遵照下列原则： 1 保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系； 2 采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果； 3 优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。 1．0．4 输气管道工程设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。 2 术语 2．O．1 管输气体pipeline gas 通过管道输送的天然气和煤气。 2．O．2 输气管道工程gas transmission pipeline project 用管道输送天然气和煤气的工程。一般包括输气管道、输气站、管道穿(跨)越及辅助生产设施等工程内容。 2．O．3 输气站gas transmission station 输气管道工程中各类工艺站场的总称．一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站、气体分输站、清管站等站场。 2．O．4 输气首站gas transmission initial station 输气管道的起点站。一般具有分离，调压、计量、清管等功能。 2．O．5 输气末站gas transmission terminal station 输气管道的终点站。一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。 2．O．6 气体接收站gas receiving station 在输气管道沿线，为接收输气支线来气而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。 2．O．7 气体分输站gas distributing station 在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站，一般具有分离、调压、计量、清管等功能。 2．O．8 压气站compressor station 在输气管道沿线，用压缩机对管输气体增压而设置的站。 煤层气检测相关标准信息 煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。（15.02.09）（001） 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、[1]以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，[2]几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 检测项目： 1.煤层气含气量测定、煤的吸附等温线测定、煤瓦斯放散初速度测定、煤的工业分析、煤层气组份、煤的有机组分反射率，煤岩组份、密度、孔隙度、渗透率、比表面等专项分析。 2.煤层气资源评价。 科标能源实验室针对煤层气检测分析，取样有两种： 一种是利用绳索取心获得的煤心样； 一种是在钻进时从循环钻井液中获得的煤屑样。 煤心样品在岩心管中基本保持煤层的原始状态，提上地面后按自然顺序装罐密封。煤屑样品多为毫米级粉粒样，循环到振动筛后冲洗干净无序状装罐密封。 自然解吸过程中，煤心样品随解吸时间加长，累计解吸量明显增加，解吸持续时间长，总解吸量大，吸附时间(定义为总气量的63.2%处的时间)长；煤屑样品在解吸初期解吸量大，以后很快趋于平缓，解吸持续时间短，总解吸量小，吸附时间短。 检测标准： AQ1081-2010煤层气地面开采防火防爆安全规程 AQ1082-2010煤层气集输安全规程 AQ4213-2011煤层气开采防尘防毒技术规范 DB14/738-2013煤层气制甲醇单位产品能源消耗限额 国内外煤层气资源开发利用现状 煤层气又称煤层甲烷或煤层瓦斯，是煤层在其形成演化过程中经生物化学和热解作用所生成，并储集在煤层中的天然气。目前，世界上开展煤层气勘探开发的主要有美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、印度和中国等国家，其中美国已在圣胡安、黑勇士、北阿帕拉契亚、粉河等多个盆地进行了大规模的开发，并已在美国天然气供应中发挥重要作用。加拿大也已形成商业煤层气产能，且煤层气生产规模仍在扩大。在北美，煤层气与致密气、页岩气一起已经成为实现天然气储量接替的三类重要的非常规资源之一。剑桥能源预测，在北美以外的地区，以上三类非常规气将在十年后形成大规模开发，因此，可以预见，煤层气将在世界范围内迎来一个全新的发展阶段。 一、煤层气的资源现状 1、世界煤层气资源分布 世界煤层气资源储量为256.3万亿m3，约为常规天然气资源量的50%，主要分布在北美、前苏联和中国等煤炭资源大国，其中俄、美、中、加、澳五国合计占90%（表1）。但是，由于各国研究程度不一，煤层气资源量的准确性有很大差别。， 表1 世界主要国家煤层气资源储量 数据来源：1. CMM Global Overview，2006.7；2.根据美国环保局报告，2002；3.其他文献 据不完全统计（表1），世界煤层气资源主要分布在北美洲、俄罗斯/中亚和亚太地区。其中北美地区占35％，俄罗斯/中亚32％，亚太21％，欧洲10％，非洲2％。目前许多国家都开展了煤层气的开发利用研究工作，除美、加两国以外，20个国家已钻探了煤层气探井以开展研究（表2）。但是商业煤层气开发目前主要在美国、加拿大、澳大利亚等三国，中国、印度、波兰、英国等国家正在积极推进之中。 安全管理编号：YTO-FS-PD501 煤层气利用技术简介通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards 煤层气利用技术简介通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 煤层气简介 煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%，发热量大于8100大卡)，完全可以与常规天然气混输、混用，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。 煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 煤层气利用技术 世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德 压气站以压力能的形式给天然气提供输送动力的作业站。 分类 按压气站在管道沿线的位置分为起点压气站、中间压气站和终点充气站。起点压气站位于气田集气中心或处理厂附近，为天然气提供压力能，并有气体净化、气体混合、压力调节、气体计量、清管器发送等作业。中间压气站位于运输管道沿线上，主要是给在输送中消耗了压力能的天然气增压。终点充气站位于储气库内，主要是将输来的天然气加压后送入地下储气库。 设备 压气机组合而成的压气机组是压气站的主要设备。长输管道采用的压气机有往复式和离心式两种。前者具有压缩比（出口与进口的压力之比）高及可通过气缸顶部的余隙容积来改变排量的特点，适用于起点压气站和终点充气站。离心式压气机压缩比低，排量大，可在固定排量和可变压力下运行，适用于中间压气站。两种压气机均可用并联、串联或串联和并联兼用方式运行。需要高压缩比，小排量时多用串联；需要低压缩比，大排量时多用并联；压力和输量有较大变化时，可用串联和并联兼用方式运行。功率不同的压气机可以搭配设置，便于调节输量。往复式和离心式两种压气机也可在同一站上并联使用。 压气机的选择，除满足输量和压缩比要求，并有较宽的调节范围外，还要求具有可靠性高、耐久性好，并便于调速和易于自控等。在满足操作要求和运行可靠的前提下，尽量减少机组台数；功率为1000～5000马力的机组，有3～5台压气机，并有1台备用，大功率机组一般没有备用机。压气机用的原动机有燃气发动机、电动机和燃气轮机等多种（见管道动力机械）。 流程 压气站的流程由输气工艺、机组控制和辅助系统等三部分组成。输气工艺部分除净化、计量、增压等主要过程外，还包括越站旁通、清管器接收及发送、安全放空与紧急截断管道等。机组控制部分有启动、超压保护、防喘振循环管路等。辅助系统部分包括供给燃料气、自动控制、冷却、润滑等系统。图1 为中间压气站工艺流程图。此站配置有三台燃气轮机驱动的离心式压气机，其中机组2为备用，机组1、3可并联，当需要作串联使用时，则可由机组2与机组3或与机组1串联运行。并联流程是来自干线上一站的天然气，先在气体除尘区除去固体颗粒，再经机组3、1增压，经冷却后输往下一站；串联运行时，来自上站天然气先经除尘区除尘，再经机组3增压，增压后的天然气输至冷却区冷却，然后进入机组2再次增压，再冷却后进入干线输往下站。如果天然气不需要增压直接输往下站时，则可关闭除尘区前的进口阀，打开越站旁通管路，让天然气越站通过。 功能 压气站应具有启停原动机、开关阀门和报警等基本控制功能；并有防止喘振、消除噪声和防止天然气排出温度过高的设施。喘振是离心式压气机在气流速度过低时所发生的压力波动和机组振动，并产生很强噪声的现象，如在发生喘振时管道继续运行将会导致压气机过热和损坏。因此需在机组上安装喘振抑制阀和循环管路，以便在工况接近喘振边界时开启喘振抑制阀，让气体循环，防止喘振发生。气体压缩和减压都会造成很强的噪声，为了降低噪声，可在压气机出口管路上装设消声器，将汇管埋入地下，在管路上包覆隔声和吸声材料等，采用多级调压，控制气体通过站内管道的流速（小于30米/秒），可降低减压引起的噪声。压 输气管道工程设计规范 GB 50251-2003 ） 1、适用范围：本规范适用于陆上输气管道工程设计。 2、输气工艺： 1）输气管道的设计输送能力应按设计委托书或合同规定的年或日最大输气量计算，设 计年工作天数应按350d 计算（350d 是为冬夏平衡，同时最大输气量应以标态计算。）。 2）进入输气管道的气体必须除去机械杂质，且至少符合n级天然气标准（GB17820）。 3）当输气管道及其附件已按照国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》 SY0007和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T0036的要求采取了防腐措施时， 不应再增加管壁的腐蚀裕量。 4）工艺设计应确定的参数有：输气总工艺流程；输气站的工艺参数和流程；输气站的数量和站间距；输气管道的直径、设计压力及压气站的站压比。 5）管道输气应合理利用气源压力。当采用增压输送时，应合理选择压气站的站压比和 站间距。当采用离心式压缩机增压输送时，站压比宜为~，站间距不宜小于100km。 6）具有配气功能的分输站的分输气体管线宜设置气体的限量、限压设施。 7）输气管道首站和气体接收站的进气管线应设置气质监测设施。 8）输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。 10）输气站应设置越站旁通。进出站管线必须设置截断阀。截断阀的位置应与工艺装置区保持一定距离，确保在紧急情况下便与接近和操作。截断阀应当具备手动操作的功能。 11）输气管道工艺设计应具被以下资料：管输气体的组成；气源数量、位置、供气量及可调范围；气源压力及可调范围，压力递减速度及上限压力延续时间；沿线用户对供气压力、供气量及其变化的要求，当要求利用管道储气调峰时，应具备用户的用气特性曲线和数据；沿线自然环境条件和管道埋设处地温。 12）输气管道的水力计算见本标准6?9页以及简化标准的附录。 13 ）输气管道安全泄放 （ 1 ）输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空设施。 （2）输气站存在超压可能的受压设备和容器，应设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力的放空管线。 （3）安全阀的定压（P o）应根据管道最大允许操作压力（P）确定，并应符合下列要求： a 当P W时，P o= P+; b 当v P W时，P o=； c 当P＞时，P o=。 （4）安全阀泄放管直径应按照下列要求计算： 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/T 0010—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。 文件编号：GD/FS-3005 （管理制度范本系列） 煤层气地面集输工程技术 规范详细版 The Daily Operation Mode, It Includes All Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify The Management Process. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________ 煤层气地面集输工程技术规范详细 版 提示语：本管理制度文件适合使用于日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 1 范围 本标准规定了煤层气地面集输工程设计和施工的技术等。 本标准适用于煤层气地面集输工程建设的设计、施工和验收。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 50251 输气管道工程设计规范 GB 50275-98 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范 GB/T 15543 油气田液化石油气 GB/T 50183 石油天然气防火规范 SYL 04-83 天然气流量的标准孔板计量方法 SY/T 0076－2003 天然气脱水设计规范 SY/T 0089-2006 油气厂、站、库给水排水设计规范 SY/T 0515-1997 油气分离器规范 JJF 1059—1999 机械设备安装工程施工及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 增压站compressor stations 在矿场或输气管道上，用压缩机等对煤层气增压 煤层气利用工程的安全 性分析 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY- 煤层气利用工程的安全性分析摘要：本文对煤层气开发利用的现状及遇到的问题进行了详细的论述，并分析了煤层气利用工程中的安全性问题，且提出了建议性的措施。 关键词：煤层气；爆炸极限；高压输送；安全性分析 引言 目前煤层气的开发和利用得到国家的特别重视。全国科学技术大会上的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》确定的16个重大专项之一就是大型油气田和煤层气开发。 煤层气作为煤层的一种伴生资源，是一种清洁的能源。它不仅环境性能好，而且热效率高。与燃煤相比，煤层气燃烧的灰份排放量为燃煤的 1/148，SO2排放量为燃煤的1/700，CO2排放量为燃煤的3/5。所以，它是常规天然气最现实可靠的补充或替代能源，可以为工业和民用等提供重要的能源。 1煤层气的应用方向 1.1矿区煤层气作为民用和工业燃气供应 在我国矿区，煤层气主要用作居民和工业炉的燃料。煤层气的民用供应主要包括矿区居民的炊事和供热以及矿区食堂、幼儿园和学校等的公用事业用气。煤层气也可以作为工业炉的燃料。与人工煤气相比，煤层气的供应具有投资少、效益高的特点，它不需要另建气源厂。煤层气作为燃气供应已在我国各矿区内迅速推广[1]。 1.2矿区煤层气作为化工生产原料 煤层气作为化工生产原料，还可以生产炭黑、甲醛、甲醇和化肥等化工产品。1952年抚顺矿务局在煤炭系统率先建成了用煤层气生产炭黑的工厂；1970年抚顺矿务局和阳泉矿务局分别建成了甲醛厂。 1.3矿区坑口燃气轮机发电厂燃料 煤层气代替煤发电和供热不仅能减轻环境污染，而且还能提高热效率。我国矿区目前使用的煤层气发电技术有两种，即燃气轮机和汽轮机发电。1990年抚顺矿务局建成了我国第一座煤层气示范电厂；1996年晋城矿务局建成煤层气电站，利用潘庄井田地面垂直井回收的煤层气发电。 1.4矿区汽车燃料 煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移 动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术 对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。 安全管理编号：YTO-FS-PD255 长距离输油(气)管道的安全运行通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards 长距离输油(气)管道的安全运行通用 版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 管道生产有其自身的特点：管道线路长、站库多，运送介质易燃、易爆、易凝、输送压力高，并且要求连续运行。因此，管道生产需要先进可靠的设备和技术手段，对生产过程进行严格管理、精心的维护、准确的监控，确保输送油、气过程中安全平稳。 1．生产运行安全。调度人员根据输油量、输油所处季节，制定合理的输油运行方式。通过生产设施上的各类仪表，将系统压力、温度、流量参数和工艺流程、设备运行状态通过通讯讯道传到调度室显示或输入计算机，调度人员将运行工况分析、处理，下达调整或改变运行工况命令。若管理的是成品油顺序输送管道，还要进行品种批量和界面的跟踪。为了安全生产，要求各级调度人员熟悉站库设备流程，掌握运行状态，有丰富的经验和对故障敏感的判别和处理能力。要求全线操作人员掌握现代化设备的操作、维护、保养和事故处理能力。 早先建成的输油管道是旁接油罐的方式。现代化的长 中华人民共和国建设部公告 第407号 建设部关于发布国家标准《油气长输管道工程施工及验收规范》的公告 现批准《油气长输管道工程施工及验收规范》为国家标准，编号为：GB 50369—2006，自2006年5月1日起实施。其中，第4.1.1、4.2.1、10.1.4、1O.3.2、10.3.3(2、3、4)、 10.3.4、14.1.1、14.1.2、14.2.2条(款)为强制性条文，必须严格执行。 本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。 中华人民共和国建设部 前言 本规范是根据建设部建标[2002]85号《关于印发“二00一年至二O0二年度工程建设国家标准制订、修订计划”的通知》文件的要求，由中国石油天然气集团公司组织中国石油天然气管道局编制完成的。 本规范共分19章和3个附录，主要内容包括：总则，术语，施工准备，材料、管道附件验收，交接桩及测量放线，施工作业带清理及施工便道修筑，材料、防腐管的运输及保管，管沟开挖，布管及现场坡口加工，管口组对、焊接及验收，管道防腐和保温工程，管道下沟及回填，管道穿(跨)越工程及同沟敷设，管道清管、测径及试压，输气管道干燥，管道连头，管道附属工程，健康、安全与环境，工程交工验收等方面的规定。 在本规范的制定过程中，规范编制组总结了多年油气管道施工的经验，借鉴了国内已有国家标准及行业标准和国外发达工业国家的相关标准，并以各种方式广泛征求了国内有关单位、专家的意见，反复修改，最后经审查定稿。 本规范以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。 本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国石油天然气管道局负责具体技术内容解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，如发现需要修改或补充之处，请将意见和建议寄交中国石油天然气管道局质量安全环保部(地址：河北省廊坊市广阳道，邮编：065000)，以便今后修订时参考。 本规范主编单位、参编单位和主要起草人： 主编单位：中国石油天然气管道局 参编单位：中国石油集团工程技术研究院 主要起草人：魏国昌陈兵剑郑玉刚王炜续理 高泽涛马骅苏士峰陈连山钱明亮 胡孝江姚士洪葛业武李建军隋永莉 田永山杨燕徐梅李林田宝州 1 总则 自然辩证法研究 Vol115,No110,1999 ?博士文苑? 中国煤层气勘探开发的哲学思考 傅 雪 海 八十年代以来,由于在圣胡安盆地地面勘探开发煤层气取得了巨大的成功,我国引进了这一技术,并在煤层气地质理论研究和勘探开发实践中经历了曲折的探索,逐渐形成了适合我国地质特征的煤层气地质理论和勘探开发技术方法。这一成果的取得经历了由实践、认识、再实践、再认识的多次循环往复,目前正在向更高一级的认识迈进。本文试图从认识论、真理相对性和矛盾的普遍性与特殊性规律等方面来阐述中国煤层气勘探开发的历程和未来的发展前景。 1 煤层气的基本概念和 勘探开发的意义 煤层气是成煤和煤化作用过程中生成并储集在煤层内的一小部分气体,俗称瓦斯,主要成分是甲烷(CH4)。由于煤层气勘探开发具有能源、煤矿安全生产、环境保护等多重意义,日益受到我国政府和有关工业部门的高度重视。中国现代化建设面临能源问题的严重挑战,由于中国人口、资源、环境以及经济、科技等因素的制约,能源供应长期以来不能满足经济迅速增长的需要。因此,我国可持续发展的能源战略不同于发达国家,也有别于其他发展中国家。我国煤炭资源量(包括探明储量和远景资源量,-2000米以浅)约5157万亿吨左右〔1〕,1994年全国煤炭产量为12129亿吨〔2〕,资源量和产量均居世界前列。煤炭在我国能源结构中一直占70%以上。煤层气资源量约14万亿米3(甲烷含量大于4米3/吨,-2000米以浅)〔3〕,煤层气地面开发尚没有取得实际产能,但井下瓦斯抽放每年约6亿米3左右(146个矿井总计)〔2〕,其中利用的约4亿米3,其它2200多个矿井,煤层气(瓦斯)直接向大气中排放,年排放量约达100亿米3,既浪费了能源,又污染了环境。因此,地面勘探开发煤层气为保护我国能源战略的可持续发展有着深远的现实意义。 2 煤层气勘探开发的早期实践与认识 实践是认识的来源,人的正确思想只能从社会实践中来,人们在实践活动中,通过自己的感觉器官同客观世界相接触,获得大量材料、信息,经过整理、加工,便形成了认识。离开人的实践活动,切断了主体和客体的联系,任何认识都是不能产生的。生产活动是最基本的实践活动,人类在煤矿开采实践活动中经历了一次又一次的煤与瓦斯突出,或瓦斯爆炸等灾害性事件,逐渐认识了煤内瓦斯气体是事故的主要原因,为了减少其对矿工的危害并改善矿井安全,人们尝试着从井下抽取瓦斯并获得了巨大的成功。并在此基础上系统地研究了煤中瓦斯的产生、储存和释放,瓦斯在煤层内流动方式及煤层开采前和开采期间的脱气机制等。 认识的深化,固然以正确的思维作指导很重要,但更重要的是事实资料的发现和积累,而这些是同新工具、新技术和新方法的应用有着密切的联系。井下瓦斯抽放早期只能在采空区和巷道内进行,随着钻探技术水平的提高,在井下施工垂直和水平钻孔进行目的层抽放或临近层排放。抽放技术由开采后老窑抽放发展到边掘边抽和预抽,由自然抽放排空到水力压裂、爆破致裂,人工卸压抽放、运输、储集和利用。我国煤层气含量测试五十年代采用的是磨口瓶法,六十年代采用的是真空罐集气法(前苏联引进),八十年代以后,采用的是解吸法(美国引进),并颁布了标准M77-84(原煤炭部),统一了煤样的采取和测试步骤与方法,测试精度有了明显改善,近年 26 Word 格式/完整/可编辑 长距离输油（气）管道的安 全运行 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. 编订： __________________ 审核： __________________ 单位： _ _________________ 文件编号：KG-A0-2446-55 长距离输油（气）管道的安全运行 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 管道生产有其自身的特点:管道线路长、站库多, 运送介质易燃、易爆、易凝、输送压力高，并且要求连续运行。因此，管道生产需要先进可靠的设备和技术手段，对生产过程进行严格管理、精心的维护、准 确的监控，确保输送油、气过程中安全平稳。 1.生产运行安全。调度人员根据输油量、输油所处季节，制定合理的输油运行方式。通过生产设施上的各类仪表，将系统压力、温度、流量参数和工艺流程、设备运行状态通过通讯讯道传到调度室显示或输入计算机，调度人员将运行工况分析、处理，下达调整或改变运行工况命令。若管理的是成品油顺序输送管道，还要进行品种批量和界面的跟踪。为了安全生产，要求各级调度人员熟悉站库设备流程，掌握运行状态，有丰富的经验和对故障敏感的判别和处理能力。要求全线操作人员掌握现代化设备的操作、维护、保养和事故处理能力。 油气输送管道穿越工程设计规范（GB50423-2007） 3.1 基础资料 3.1.1 穿越工程设计前，应取得所输介质物性资料及输送工艺参数。其要求应按现行国家标准《输油管道工程设计规范》GB 50253和《输气管道工程设计规范》GB 50251的规定执行。 3.1.2 穿越工程设计前，应根据有关部门对管道工程的环境影响评估报告、灾害性地质评估报告、地震安全评估报告及其他涉及工程的有关法律法规，合理地选定穿越位置。穿越有防洪要求的重要河段，应根据水务部门的防洪评价报告，选定穿越位置及穿越方案。 3.1.3 选定穿越位置后，应按照国家现行标准《长距离输油输气管道测量规范》SY/T 0055和《油气田及管道岩土工程勘察规范》SY/T 00 53，根据设计阶段的要求，取得下列测量和工程地质所需资料： 1 工程测量资料，包括1:200～1:2000，平面地形图(大、中型工程)与断面图； 2 工程地质报告，包括1:200～1:2000地质剖面图、柱状图、岩土力学指标、地震、水文地质及工程地质的结论意见。 3.1.4 应根据下列钻孔布置要求获取地质资料： 1 挖沟埋设穿越管段，应布置在穿越中线上。 2 水平定向钻、顶管或隧道敷设穿越管段，应交叉布置在穿越中线两侧各距15～50m处。在岩性变化多时，局部钻孔密度孔距可布置为20～30m。 3.1.5 根据现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306，位于地震动峰值加速度a≥0.19地区的大中型穿越工程，应查清下列四种情况，并取得量化指标： 1 有无断层及断层活动性质、一次性最大可能错动量。 2 地震时两岸或水床是否会出现开裂或错动。 3 地震时是否会发生基土液化。 4 地震时是否会引起两岸滑坡或深层滑动。 3.1.6 穿越管段应有防腐控制的设计资料。 3.2 材料 3.2.1 穿越工程用于输送油气的钢管，应符合现行国家标准《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管》GB/T 97 11.1或《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B 级钢管》GB/T 9711.2的规定，并应根据所输介质、钢管直径、钢管壁厚、使用应力与设计使用温度等补充有关技术条件要求。对于管径小于DN300，设计压力小于6.4MPa的输油钢管或设计压力小于 4.0MP a的输气钢管，可采用符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB/长距离输气管道工程概述
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