煤层气集输
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煤层气集输管道管材的选用管道介绍煤层气(CBM)是一种天然气,分布在煤层中。
在CBM开发过程中,集输管道是非常关键的一部分。
通过集输管道将CBM从井口运输到加工厂或使用地点,确保了CBM的高效利用。
而集输管道的管材选用非常重要,直接影响到集输管道的使用寿命、安全性和运营成本。
管材选用质量指标煤层气集输管道传输介质是高纯度天然气,要求管道管材具有优良的防腐、耐压、耐磨等特性。
在选用管材时,需要从以下方面进行综合考虑:1.抗腐蚀性:煤层气集输管道在运输过程中可能会受到潮气腐蚀、酸雨等多种不良环境因素的影响,因此需要具有很强的耐腐蚀性。
选择合适的材料要求具有抗氧化、耐酸碱、耐盐蚀等能力。
2.耐压性:煤层气压力较大,要求管道管材具有较好的耐压能力。
常用材料有钢管、钢塑复合管等。
3.耐磨性:在煤层气集输过程中,管道内部可能会发生磨损问题,要求管道管材具有抗磨能力。
常用材料有高分子合成材料等。
常用管材钢管钢管因其良好的耐压、抗腐蚀性能,一直是集输管道的主要材料之一。
常用的钢管有无缝钢管、螺旋焊管等。
无缝钢管具有高强度、高精度、耐高压等特性,适用于高压输气管道。
螺旋焊管钢管具有较高的强度和耐腐蚀性能,广泛使用于低压输送管道。
钢塑复合管钢塑复合管由钢管和塑料管两种材料组成,具有抗压、抗腐蚀等多种性能,适用于输送高纯度气体。
钢塑复合管具有较高的运输效率和安全性,易于安装和维护,是一种相对成熟的技术。
高分子复合材料高分子复合材料具有优良的耐磨、抗腐蚀、耐压等特性,对于输送高纯度天然气是一种理想的管材。
这种材料具有重量轻、使用寿命长、维护成本低等优点,但目前仍处于发展阶段,还需要进一步的研究和应用。
综合分析根据不同的使用环境和要求,选择不同的管材。
在实际应用过程中,钢管、钢塑复合管和高分子复合材料等多种材料可以进行组合使用,以最大限度地发挥其优点。
例如,在高压大口径管线中常使用钢管,而在低温和抗腐蚀要求较高的场合,则可采用钢塑复合管或高分子复合材料管道。
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煤层气部分1 开发背景根据国际能源机构(IEA)估计,全球煤层气资源总量可达260万亿立方米,其中国名资源总量(×1012m³)俄罗斯17加拿大 5.66~76.4中国30~35美国11.35澳大利亚8.5~14.16德国 2.8波兰 2.8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410×1O3m3,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。
约是美国煤层气蕴藏量(11135万亿m3)的3倍。
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m3,为集中开发提供了资源条件。
2 集输特点(特殊性)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。
煤层气田具有以下特点:①井产量低,井口压力低,气田单位产能建井数多, 开发投入高、风险大,地面建设投资控制难度增大;②整个气田生产处于低压生产状态,合理确定系统压力困难;③初期单井产水较多,水型以NaHCO3型为主,随着开采时间的延续,产水量逐步减少;④煤层气田单井产气压力低,如果要满足外输要求,集输系统投资较高;⑤气田采用区块接替的开发方式,造成地面集输系统部分设施的废弃;⑥煤层气中饱和水蒸气含量较高。
针对煤层气初期投资大、低压、低产、回收周期长的特点,从站场工艺、管网布局、增压方式等方面进行研究优化整个集输系统,降低投资增强适应性。
3 集输管网布局,管网特点3.1管网布局常规的天然气管网布局形式有:放射状管网枝状管网环状管网组合式管网针对煤层气低压、低产、滚动开发的特点,现目前国内的煤层气管网布局形式有:(1) 井间串接进站(2) 阀组串接进站3.2 管网布局特点(1)井间串接井间串接进站示意图阀组串接进站示意图特点:多井单管串接技术是采气管网优化简化的关键技术。
mtt-XX煤层气集输设计规范篇一:煤层气集输问题与对策煤层气集输问题与对策/阿山摘要:煤层气属非常规天然气,煤层气的集输不同于常规天然气,从管材的选型到管网布置,从井场采气到气站集气输送,水分和煤粉是影响输送的主要不利因素,对管路气体中固相及液相杂质的分离是提高输送效率的主要途径。
主题词:煤层气管网管材井场工艺集输站工艺管道积液概述:煤层气俗名“瓦斯”,它是一种混合气体,它的主要成分是甲烷,占瓦斯体积的90%左右(沁水盆地煤层气甲烷含量达97%以上),此外瓦斯中还含有少量的二氧化碳、氮气、乙烷及微量的其他气体。
常规天然气主要以游离气存在于砂岩为主要储集层的孔隙或裂隙中,而煤层气主要90%以上是以吸附状态附着于煤基质颗粒表面上,只有少量的煤层气以游离态储存在煤岩的割理、裂隙和孔隙中,或者溶解在煤层的水中。
采出的煤层气中,一般含有饱和的水蒸气和杂质,水汽和杂质是煤层气中有害无益的组分,对输送产生较大的影响,严重时会堵塞管道和阀门而影响供气,现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理,以保证安全平稳地输送合格的煤层气,因而对集输系统的探讨研究具有十分重要的意义。
一、管网布置集输管线分为采气管线和集气管线,集气管线又分为集气支线和集气干线。
采气管线是气井到集气站的管线,一般直径较小(一般为73~114mm沁水盆地也有使用108及159管线),集气支线是集气站到集气站或集气站到集气干线的管线,一般直径较大(159~325mm),集气干线是将各集气站或集气支线的来气集中输送到集配气总站或加气站的管线,一般直径很大(一般为219~457mm,,沁水盆地也有508、559管线),集输管网流程如下:目前煤层气的集气管网一般有枝状管网、环状管网和放射状管网三种类型。
实际的集气管网常常是两种或三种的组合。
图2集气管网的形式取决于井位和产气量和井口压力。
二、集输管材的选取目前集输管网常用的管材有金属管道和PE管道(聚乙烯管)。
煤的煤层气开采与利用煤层气是指在煤矿开采过程中,由于地下煤层内煤体的热解和气体吸附释放而形成的一种可燃气体。
它是一种清洁能源,具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。
本文将从煤层气的开采技术、利用途径和发展前景等方面进行探讨。
一、煤层气的开采技术煤层气的开采技术主要包括钻井、煤层气抽采和煤层气集输等环节。
首先,通过钻井技术进入煤层,获取煤层气的信息。
然后,利用煤层气抽采技术,将煤层气从煤层中抽出。
最后,通过煤层气集输技术,将煤层气输送到使用地点。
目前,煤层气开采技术已经相对成熟,但仍存在一些挑战。
例如,煤层气抽采过程中会产生大量的煤层水,对环境造成一定的影响。
因此,如何有效处理煤层水成为煤层气开采过程中的一个重要问题。
二、煤层气的利用途径煤层气的利用途径主要包括发电、供热和化工等领域。
首先,煤层气可以用于发电,通过燃烧煤层气产生蒸汽驱动发电机发电。
这种方式不仅能够提供电力,还能减少对传统煤炭资源的依赖,减少环境污染。
其次,煤层气还可以用于供热。
煤层气的热值高,可以作为供暖燃料使用。
这对于一些寒冷地区来说,是一种非常有效的供热方式。
同时,利用煤层气供热还可以减少对天然气等传统能源的需求,提高能源利用效率。
此外,煤层气还可以用于化工领域。
煤层气中含有丰富的甲烷等有机物,可以作为化工原料进行加工利用。
例如,可以通过甲烷制取合成气,再进行合成氨、合成甲醇等化工产品的生产。
三、煤层气的发展前景煤层气的发展前景十分广阔。
首先,煤层气是一种清洁能源,相对于传统煤炭资源的开采和利用,煤层气的碳排放量要低得多。
因此,煤层气在应对气候变化和保护环境方面具有重要意义。
其次,煤层气的储量丰富。
中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,煤层气的储量也非常庞大。
据统计,中国的煤层气资源储量约为3000亿立方米,占全球总储量的30%以上。
这为煤层气的开采和利用提供了巨大的潜力。
另外,煤层气的利用还能够促进地方经济发展。
煤层气开采和利用需要大量的投资和人力资源,可以带动当地就业和经济增长。
煤层气开采与集输工艺研究煤层气,又称为煤层甲烷,是一种非常规天然气,其主要成分为甲烷。
煤层气的开发利用对于能源安全、环境保护以及气候变化等方面具有重要意义。
然而,煤层气开采与集输工艺的研究仍面临许多挑战,如低渗透性、水气共存、地层复杂等多方面问题。
本文将探讨煤层气开采与集输工艺的研究现状及存在问题,并提出可能的改进途径。
近年来,国内外学者针对煤层气开采与集输工艺进行了广泛研究。
在开采方面,主要有水力压裂、注气增产等工艺技术。
其中,水力压裂通过将高压水流注入煤层,使煤层产生裂缝,从而提高煤层气的产量。
在集输方面,主要有管道输送、压缩天然气(CNG)输送等技术。
管道输送具有高效、节能、安全等优点,但建设成本较高;CNG输送则适用于远距离运输,但压缩效率较低。
然而,煤层气开采与集输工艺在实际应用中仍存在诸多问题。
水力压裂虽然可提高产量,但易导致煤层过度压裂,影响煤层稳定性。
管道输送过程中易出现泄漏、堵塞等问题,需要加强维护管理。
CNG输送的压缩效率较低,导致运输成本较高。
本文采用文献综述和实验研究相结合的方法,对煤层气开采与集输工艺进行研究。
收集国内外相关文献资料,系统梳理煤层气开采与集输工艺的研究现状及存在问题。
然后,设计并进行集输工艺实验,通过模拟不同工况条件下的集输过程,对管道堵塞、泄漏等问题进行检测和评估。
实验过程中采用先进的测量仪器,确保数据的准确性和可靠性。
运用统计分析方法对实验数据进行处理和分析。
实验结果表明,在煤层气开采过程中,水力压裂可显著提高煤层气的产量,但同时可能导致煤层稳定性的降低。
集输过程中管道易发生堵塞和泄漏,严重影响集输效率。
针对这些问题,本文提出以下改进途径:优化水力压裂技术,控制压裂液的成分和注入量,以减少对煤层的损害,提高煤层稳定性。
加强管道维护管理,定期进行巡检和检测,发现泄漏、堵塞等问题及时处理。
结合CNG输送技术,提高压缩效率,降低运输成本,适用于远距离运输。
第一部分煤层气的输气管网第一节煤层气集输工艺流程图的识读与绘制一、、煤层气集输常用的管线、管件和阀门常用的集输管线有无缝钢管和焊接钢管。
为了在煤层气集输过程中合理选用管线,管线和管线附件(包括管件和阀门)中规定了公称直径和公称压力系列。
1、公称直径管线的公称直径是一种规定的标准直径。
公称直径既不是管线的内径,也不是管线的外径,而是取定的与管线内、外径相接近的整数。
公称直径用符号DN表示,其单位是mm。
例如,公称直径100mm,用DN100表示。
2、公称压力管线的公称压力是一种规定的标准压力,用符号PN表示,其单位是MPa。
例如,公称压力10MPa,用PN10表示。
3、管线规格集输管线常用的钢管主要是无缝钢管和焊接钢管其规格均以φ外径×管壁厚表示,例如,φ60×4。
4、管线的标注管线通常标注如下:管线编号按“介质代号(XX)—单元号(XX)管段好(XX)—公称通径(XX)—压力及级号)(XXX)编制表1—3管道标注释义表5、集输管件常见的集输管件有法兰、垫片、弯头、三通、盲板、丝堵、大小头等。
6、阀门阀门按用途分截断阀、调节阀、止回阀、分流阀和安全阀1)阀门的公称通径阀门的公称通径是指阀门与管道连接处通道的名义直径,用DN表示。
阀门的公称通径系列见表1-3.表1--4阀门的公称通径系列阀门的公称压力是指在基准温度下允许的最大工作压力,用PN表示。
二、煤层气集输工艺流程图煤层集输工艺流程图是流体在站内的流动过程的图样表示,它反映的是煤层气集输主要生产过程及各工艺系统间的相互关系,是站内管线、管件、阀所组成,并与其他集输设备相连的管路系统。
工艺流程图只是一种示意图,一般不按比例绘制,它只代表一个区域一个系统所用的设备及管线的走向不代表设备的实际位置和管线的实际长度。
但各区域内的设备方位尽可能与平面布置图一致,一边与总图联系和取得比较直观的形象。
在工艺流程图中,把设备和管路按顺序画在同一平面上以说明各个设备间与主要及辅助管线的联系情况三、、煤层气集输工艺流程图的绘制方法绘制工艺流程图时,可按站平面布置的大体位置将各种工艺设备布置好,然后,按正常生产工艺流程、辅助工艺流程的要求用管道、管件和阀件将各种工艺设备联系起来,即为油气集输工艺流程图。
煤层气地面集输管道积液预判分析煤层气开发成为了我国能源领域的重点发展项目之一,地面集输管道作为煤层气开发的重要组成部分之一,是从井口到煤层气处理站的管道系统,其稳定性和运行效率直接关系到开发的成果和经济效益。
煤层气地面集输管道的一项常见问题是积液的出现,这会导致流量的下降和管道的气体能力降低。
因此,预判分析煤层气地面集输管道的积液现象对于保证管道的稳定运行具有重要意义。
煤层气地面集输管道的积液是由多种因素引起的。
首先,气水两相在运动过程中由于重力、惯性和接触面力的作用,气流会附着上一定量的液滴,随着气流的运动逐渐汇聚成为液膜。
当液膜厚度大于一定值时,就会发生积液现象。
其次,天气条件也会对管道的积液情况产生影响。
气温升高,气体扩散能力增大,使管道中的水汽分子被蒸发,积液的现象减少;气温下降时,管道中的水汽分子减少,饱和蒸汽压力降低,水汽凝华富集成液体,积液现象加剧。
煤层气地面集输管道积液的预判可以采用多种方法。
根据维度方程式推算积液速度以及积液量的理论值是一种常见方法。
其原理是假设管道内积液速度不变,管道内压力和温度为常数,通过公式算出积液量。
该方法优点在于简单且易于使用,便于进行数值模拟。
但是该方法存在很大的不确定性,因为它没有考虑液体在管道内的形态,不能准确地描述积液的形态和位置。
另一种方法是数值模拟法,它也是目前煤层气地面集输管道积液预判的常用方法之一。
传统的模拟方法主要分为两种,一种是黑箱模式,即通过CFL算法模拟管道内流体的运动并从中推算积液现象;另一种是物理模型,即建立单元模型,通过控制源流的守恒方程进行模拟。
这些方法都能快速而准确地预测管道积液的现象,同时也便于分析和确定优化方案。
但是这些方法仍然存在一些限制,比如计算时间长、计算量大、要求较高的计算技术水平。
除了上述方法外,还有一些其他的方法可以实现煤层气地面集输管道积液的预判。
比如可以运用毛细管积液法或质心法,它们都可以考虑参数细节,并根据实验结果进行模拟。
煤层气地面集输工程技术规范煤层气作为一种新兴的能源,其产量不断地在加添,而煤层气地面集输工程规范的订立与落实,对于保证煤层气安全高效地输送起着至关紧要的作用。
本文重要从煤层气的开采、工程勘察、地质条件、设备选型、工程建设、设计、管理等方面提出技术规范,以此来规范煤层气地面集输工程。
一、煤层气开采技术规范1.煤层气井口材料的选用对于井口钢管的选择应当遵从肯定的原则,选用优质的钢管,充足其腐蚀抗磨性能等要求,以此来保证钢管的安全牢靠性。
2.煤层气井底开采技术规范为了保障煤层气井底的安全,井下采纳装备双管采气技术,采纳高质量的钢管作为构建双管采气的重要材料。
安装双管采气阀门、措施定期地清洗井下阀门和水淋等管道,计划定期地进行检测和维护和修理井下设备。
3.煤层气取样技术规范对于煤层气的取样和检测,应当使用规范的取样方式,取样器应当能够保证其残留无气,从而保证取样的精准性和牢靠性。
二、工程勘察技术规范1.勘察范围煤层气地面集输工程勘察的范围应当是适当的,包括钻孔地层采样、深度垂直高程掌控、设备选型、工艺流程等。
2.勘查周期勘查的周期应当是适当的,这包括了钻孔的范围和深度的选择、钻孔设备的选择等。
三、设备选型技术规范1.设备材质煤层气地面集输工程中,设备的选材应当符合其在生产过程中应有的安全和耐用性要求,应当采纳高质量、高强度、高韧性的优质钢材。
2.设备类型煤层气地面集输工程,设备的类型应当与生产所需要的工艺流程相符合,应当选用节省能源的低消耗、高效率的设备,以此来降低能源成本。
四、工程建设技术规范1.地面设施的安装地面设施的安装应当遵从安全、环保、高效、经济的原则,应当合理布局、严格掌控设施用地及保证设施的平稳运行。
应当考虑灰气及其配套设施及管道建设,充分利用场地空间。
2.设备调试设备调试应当遵从全面、科学、严谨和规范的原则,包括清洗、调整并修整设备,避开工艺流程中显现问题,以此来保证设备的高效运转。
五、设计技术规范1.设计标准设计工作应当依照现行的国家规范、标准,尤其是有关环保、安全、健康等方面的规定进行设计,以此来实现可持续进展的目标。
ICS 75.160AQ D 20备案号:XXXXX中华人民共和国安全生产行业标准AQ1082—2010煤层气集输安全规程Safety Regulation for Coalbed Methane Gathering & Transportation(送审稿)2010-09-06发布2011-05-01实施国家安全生产监督管理总局发布目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 一般规定 (1)4.1 一般要求 (1)4.2 应急管理 (2)5 管线 (2)5.1 选线 (2)5.2 材料 (2)5.3 管线敷设 (3)5.4 穿(跨)越 (3)5.5 线路标志与防腐 (3)6 站场 (3)6.1 选址及布局 (3)6.2 设备 (4)6.3 安全措施 (4)7 投产与运行 (4)7.1 投产条件 (5)7.2 置换 (5)7.3 运行 (5)8 维护与抢修 (5)前言制定本标准的目的是为了规范煤层气地面集输安全生产工作,为煤层气地面集输安全生产监督管理提供依据,提高煤层气地面集输安全生产管理水平,促进煤层气地面集输安全生产。
本标准由国家安全生产监督管理总局提出。
本标准由全国安全生产标准化技术委员会归口。
本标准起草单位:中联煤层气有限责任公司本标准主要起草人:王明寿、郭本广、张政和、傅小康、李鸿飞煤层气集输安全规程1 范围本标准规定了煤层气采气管线、集气管线、集气站、中心处理站等煤层气田集输系统的安全生产的基本要求。
本标准适用于采用地面钻采方式开发的、未受煤炭采动影响区域所产的煤层气地面集输系统。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
煤层气集输第一节煤层气的矿产集输工艺自地层中采出的煤层气中,一般有饱和的水蒸气和机械杂质,水汽和机械杂质是煤层气中有害无益的组分。
煤层气中水汽和机械杂质的存在,减小了输气管道对其它有效组分的输送,降低了煤层气的热值。
当输气管道压力和环境温度变化时,可能引起水汽从煤层气中析出,形成液态水、冰或甲烷水合物,这些物质的存在会增加输气压降,减小输气管线的通过能力,严重时还会堵塞阀门和管线,影响平稳供气。
因此,现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理,以保证安全平稳地输送合格的煤层气。
一、采气流程把从气井采出的含液固体杂质的一定压力煤层气变成适合矿场输送的合格煤层气的各种设备组合,称为采气流程。
采气流程是对采气全过程各工艺环节间关系及管路特点的总说明。
用图例符号表示采气全过程的图称为采气流程图。
煤层气井的采气流程分为单井常温采气流程和多井常温采气流程。
崔凯华,郑洪涛.煤层气开采[M]. 北京:石油工业出版社,2009.在单井上安装一套包括调压、分离、计量和保温设备的流程,称为单井采气流程。
其工艺过程为:井里边出来的煤层气经阀减压后,进入加热炉,通过加热后再由节流阀进入分离器,在分离器中除去液体和固体杂质后,从集气管线输出。
分离出的液体固体从分离器下部排放到污水罐中。
把几口井的采气流程集中在气田适当部位进行集中采气和管理的流程,称为多井常温采气流程,一般把具有这样流程的站称为集气站。
各单井由采气管线和集气站连接。
集气站的流程和单井采气流程的格式是一致的。
流程的工艺过程一般依次包括加热、节流、分离、脱水、计量等几个部分。
其中加热部分是为了预防在节流降压过程中气体温度过低形成水合物,也可注入抑制剂来防止水合物的生成。
若气体压力较低,节流后不会形成水合物,集气站的流程就可简化为:节流-分离-脱水-计量,然后输出。
二、煤层气的矿产集输把气井采出的煤层气经过加热、降压(或加压降温)、分离、增压、脱水、计量后,集中起来输送到输气干线或脱硫、脱水厂的过程,称为煤层气的矿场集输。
(1)集输系统的类型煤层气田的集输系统有两个主要目的:一是以最经济的方式将煤层气从井口输送至中心压缩站;二是对产出水进行处理,处理后的水符合环保的要求。
目前常用的煤层气集输系统有三种类型:第一类是对每口井产出的煤层气进行单独处理和压缩,然后用小口径、中等压力的管线将煤层气输送至中心压缩站;第二类是将井组的煤层气收集在一起,通过低压集输管线输送到卫星增压站,经初步处理和压缩后,再输送至中心销售压缩站;第三类是尽可能降低煤层气井的井口压力,选用大小合适的集输管线将煤层气直接输送到中心压缩站。
(2)矿产集输管网的类型收集和输送煤层气的管网称为集气管网,包括采气管线、集气支线和集气干线等。
采气管线是气井到集气站的管线,一般直径较小(73~114mm);集气支线是集气站到集气站或集气站到集气干线的管线,一般直径较大(159~325mm);集气干线是将各集气站或集气支线的来气集中输送到集配气总站或加气站的管线,一般直径很大(219~457mm)。
目前采用的集气管网一般有枝状管网、环状管网和放射状管网三种类型。
图6-1 单井集气管网示意图崔凯华,郑洪涛.煤层气开采[M]. 北京:石油工业出版社,2009.在实际工程中,集气管网的类型并不单一,常常是两种或三种的组合。
组合型集气管网是把放射状管网与枝状管网,或者把放射状管网与环形管网组合在一起使用的集气管网。
这种集气管网适用于气田面积大、气井分布多的大型气田。
集气管网的选择取决于气田的储量、面积、构造形状、产层数、产气层特性和气井的分布、产气量、井口压力及煤层气的气体组成、有无凝析油或有害组分(H2S、CO2、有机硫等)以及所采用的净化工艺等。
(3)煤层气的增压输送在煤层气的开发和输送过程中,随着煤层气的不断采出,气井压力逐渐降低,当气井的井口压力低于输气压力时,气井难以维持正常生产,甚至造成被迫关井。
因此,为了充分利用能源,确保合理开发气田,提高煤层气采收率,当气田的地层压力降低后,应该在矿区建立增压设备,对煤层气增压,以降低气井井口的回压,维持气井正常生产,保证煤层气正常输送。
三、计量煤层气井除了需要对气体进行精确的计量外,还需要对产出水进行计量,同时,为了改善气井管理,需要对每口井的产气量、产水量、压力、温度进行计量。
对于多层位的产气井,还应对每一产层的产量进行估测。
(1)水计量系统单井水的精确计量对掌握泵和井的工作动态至关重要。
常用的水计量方法有3种:正排量流量计、涡轮流量计和计量桶。
正排量水流量计在美国圣胡安盆地得到广泛的应用,但这种流量计容易被细小的煤粒、砂、粘土堵塞,造成计量误差。
涡轮流量计通常安装在泵的出口处,其计量精度高于正排量流量计,但在间隙流、气水两相流及水中有杂质的情况下,易受损坏,或产生较大的计量误差。
此外,涡轮流量计还应用于水处理系统中。
正排量流量计和涡轮流量计的计量精度随入口压力的提高而增加。
在美国的黑勇士盆地,最常用的水计量方法是一种标定容器。
这种容器的容积一般为18.925dm3(5加仑),用于井口收集产出水,并记录容器装满水所需的时间,由此换算成每日产水的桶数。
如果要换算出精确的日产水桶数,需要考虑气井是否间歇生产。
(2)气计量系统煤层气通常要进行单井计量和中央销售点计量。
主要流量计有孔板流量计和涡轮流量计,也可使用旋转式或膜片式流量计,特别是在计量压缩机的燃料用量时,差压式孔板流量计通过测量安装在管线中的孔板流量计上下游的压力差来计量气体流量。
孔板流量计的优点是机械故障少,维护工作量小,可将管线的压力、温度及压差连续地记录在圆形记录卡上,可永久保存气井的生产史记录资料。
它的缺点是流量值需要人为解释,产量变化较大时,记录卡片不容易解释准确。
不过在记录卡片取下来以后,可用光学扫描仪对气井产量进行比较准确的估测。
涡轮流量计常用于计量单井流量和总产量,优点是计量流量范围较大。
缺点是图6-2 V型流量计节流装置示意图运动部件较多,维护费用高。
近年来差压式V 锥流量计(图6-2)独特的结构使其具有较强的流动调整能力,可测湿气体,能在低差压下测量煤层气等显著优点,已在美国的煤层气工业开采中得到了大量的应用。
管径逐步递增的配管设计方案不仅为煤层气生产带来巨大效益,而且可以防止各井之间的交叉影响或者通常因某个单向间有故障造成气体反注到附近的气井中。
(3) 单层产量计量许多煤层气井有多个产气层位,为了改善生产管理,不仅要测量每口井的产气量、产水量和井口压力,在可能的情况下,还应该计量每一产层的产气量和产水量。
单层产气量计量的方法之一是,当气井所有产层的产气量达到比较稳定时,用桥塞堵住下一个产层,当产量再次达到稳定值时,两者之差即为该产层的产量。
这种方法适用于评价井或观察井,一般不适用于大规模开发的气田。
肖燕. 煤层气开采与集输工艺研究[D]. 西南石油大学硕士论文, 2007.单层产气量计量的另一种方法是利用美国天然气研究所开发的产层隔离封隔器。
它是一种充气膨胀式封隔器,安装时作为油管柱的一部分安装在气井两产层之间。
计量时,隔离封隔器充气膨胀,将产层完全隔离。
亚拉巴马州的现场试验证明这种工具对储层管理十分有利。
四、分离煤层气井井身一般采用生产套管中下入油管的结构,这种结构使气水在井下得到初步分离。
不管是从油管产出的水,还是从套管产出的气都需要在井口作进一步分离,然后再分别输送到气水处理点和销售点。
在地面气水分离系统中,固相杂质的处理是十分重要的一个环节。
固相杂质可能包括微小煤颗粒、碎石及来自压裂作业的砂,在某些气田地面管线中也会出现盐的沉积。
水计量系统入口处最易出现固相杂质的聚积,但处理较方便,只要在分离器的下游,在水流量计之前安装过滤器即可解决。
对于较大的固相杂质,可在井下泵的入口安装滤网以及减小气井作业过程中的井口压力的波动予以控制。
分离气液(固)的分离器,按其原理可分为重力式分离器、旋风式分离器、混合式分离器三种。
前两种应用最多。
崔凯华,郑洪涛.煤层气开采[M]. 北京:石油工业出版社,2009.(1)重力式分离器重力式分离器主要是利用液(固)体和气体之间的重度差分离液(固)体。
气液混合物进入分离器后,液(固)体被气体携带一起向上运动,但是,由于液(固)体的重度比气体大得多(如在5Mpa 时,水的重度是甲烷重度的28倍),同时液(固)体还受到向下的重力作用向下沉降,如果液滴足够大,以致其沉降速度大于被气体携带的速度,液滴就会向下沉降被分离出来。
为了提高重力式分离器的效率,进口管线多以切线进入,利用离心力对液体作初步分离。
在分离器中还安装一些附件,利用碰撞原理分离微小的雾状液滴;雾状液滴不断碰撞到已湿润的捕丝网表面上并逐渐聚集,当直径增大到其重力大于上升气流的升力和丝网表面的粘着力时,液滴就会沉降下来。
重力式分离器根据安装形式和内部附件的不同可分为:立式、卧式及三相重力式分离器三种。
图6-3 卧式重力分离器图6-4 重力式分离器作用原理前两种可分离气液(固)两相,第三种是把液体再分开。
崔凯华,郑洪涛.煤层气开采[M]. 北京:石油工业出版社,2009.立式重力式分离器由分离段、沉降段、除雾段、储存段几部分组成。
在分离段,气液(固)混合物由切向进口进分离器后旋转,在离心力作用下重度大的液(固)体被抛向器壁顺流而下,液(固)体得到初步分离。
沉降段直径比气液混合物进口管直径大得多(一般是1000:159),所以气流在沉降段流速急速降低,有利于较小液(固)滴在其重力下沉降。
除雾段用来捕集未能在沉降段内分离出来的雾状液滴。
捕集器有翼状和丝网两种。
翼状捕集器是带微粒收集带平行金属盘构成的迷宫组成。
丝网捕集器是用直径0.1~0.25mm的金属丝(不锈钢丝、紫铜丝等)或尼龙丝、聚乙烯丝编织成线网,再不规则地叠成网垫制成。
它可分为高效型、标准型、高穿透型三种。
高效型丝网编织密集,用于除雾要求高的场合;标准型丝网编织次之,用于一般除雾;高穿透型丝网编织稀疏,用于液体或气体较脏的场合,丝网捕集器是利用碰撞原理分离液滴的。
捕集器一般能除去10~30μm直径的微粒。
储存段储存分离出来的液(固)体,经由排液管排出。
排污管的作用是定期排放污物(如泥沙、锈蚀物等),防止污物堆积堵塞排液管。
影响重力分离器效率的主要因素是分离器的直径。
在气量一定、工作压力一定时,直径大,气流速度低,对分离细小液滴有利。
双筒卧式重力分离器中,气液混合物进入后碰撞到导向板而改变流向,在惯性力作用下大直径液滴被分离下来,夹带较小液滴的气流继续向下运动。
由于分离器直径比井口管直径大得多,气流速度下降,在其重力作用下较小直径液滴被分离下来。
接着,气流通过整流板,紊乱的气流被变成直流,更小的液滴与整流板壁接触,聚集成大液滴而沉降。