煤層氣增壓集輸方式選擇及設(shè)備選型

摘 要：對(duì)煤層氣的幾種集輸方式和增壓方式進(jìn)行了分析比較，同時(shí)對(duì)增壓機(jī)的設(shè)備選型進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：煤層氣；增壓集輸；增壓機(jī)

1 概述

我國(guó)進(jìn)行地面煤層氣開(kāi)發(fā)已經(jīng)有二十余年，其中商業(yè)化發(fā)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(tuán)藍(lán)焰煤層氣公司在沁水盆地日抽采煤層氣已經(jīng)突破300×104Nm3，利用量突破200×104Nm3，每日經(jīng)增壓集輸?shù)拿簩託庹嫉揭话胍陨希鰤杭斠呀?jīng)成為我公司煤層氣集輸?shù)闹饕绞健５槍?duì)煤層氣的增壓集輸方式，目前國(guó)家還沒(méi)有專門的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有的運(yùn)行方式大多是參照油氣井田的集輸規(guī)范。為了能準(zhǔn)確了解煤層氣增壓集輸?shù)奶攸c(diǎn)，避免不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，本文重點(diǎn)對(duì)煤層氣增壓集輸及增壓設(shè)備選型進(jìn)行了分析總結(jié)，得出了適合煤層氣增壓集輸方式，并對(duì)煤層氣增壓設(shè)備的選型進(jìn)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(duì)氣體進(jìn)行輸送。具體流程油氣井集輸工藝基本相同，首先單井產(chǎn)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(tǒng)一調(diào)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(jiǎn)單式的氣水分離器，只能脫除氣體中攜帶的液態(tài)水及較大的雜質(zhì)。集輸站由于設(shè)有流量計(jì)對(duì)氣井進(jìn)行計(jì)量，增設(shè)了精度較高的過(guò)濾器，可以脫除氣體中體積較小的煤粉、泥沙等雜質(zhì)。增壓站設(shè)有入站除塵脫水裝置，可以進(jìn)一步對(duì)氣體進(jìn)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(shè)獨(dú)立管道進(jìn)入集輸站進(jìn)行集輸。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是各井相互獨(dú)立，在單井出口裝設(shè)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(guò)管網(wǎng)將生產(chǎn)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(guò)管網(wǎng)將生產(chǎn)的氣體匯集后，到集輸站后壓力為0.12 MPa，兩個(gè)集輸站匯集到中心站壓力為0.10 MPa，再由中心站統(tǒng)一調(diào)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(yōu)點(diǎn)為投資少，缺點(diǎn)為集輸方式完全靠自然壓力，氣體流動(dòng)緩慢，對(duì)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(jù)各集輸站產(chǎn)氣量、壓力及距離中心站遠(yuǎn)近，將若干集輸站氣體集輸?shù)皆鰤赫具M(jìn)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(wǎng)壓力，加快氣體流動(dòng)速度，提高產(chǎn)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(guò)管網(wǎng)將生產(chǎn)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(guò)管網(wǎng)將生產(chǎn)的氣體匯集后，到集輸站后壓力為0.12 MPa，兩個(gè)集輸站匯集到增壓站壓力為0.10 MPa，增壓后管網(wǎng)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(tǒng)一調(diào)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(yuǎn)，壓力較低的集輸站，優(yōu)點(diǎn)為不用在各個(gè)集輸站分別建立增壓站，集中增壓，投資較小，對(duì)外供氣的壓力較高。

2.3 單獨(dú)增壓集中集輸

此種集輸方式為在各個(gè)集輸站，分別設(shè)小型增壓機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后經(jīng)管網(wǎng)匯集后統(tǒng)一進(jìn)行輸送。集輸方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以從根本上解決距離中心站較遠(yuǎn)的偏遠(yuǎn)區(qū)塊氣井的增壓和集輸，缺點(diǎn)是投資較大，且偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、供水難，管理難度也很大。

3 增壓設(shè)備選型

煤層氣增壓設(shè)備的選型是增壓集輸能否成功的關(guān)鍵，根據(jù)目前增壓站運(yùn)行的實(shí)際情況，設(shè)備的選型應(yīng)從以下幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮。

3.1 增壓機(jī)宜選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)型變頻控制的螺桿壓縮機(jī)組。

由于各煤層氣井壓力的不同以及氣井在不同階段產(chǎn)氣量的變化，匯管壓力經(jīng)常不能處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，采用變頻控制的螺桿壓縮機(jī)可以很好的適應(yīng)壓力、流量處于波動(dòng)的狀態(tài)，當(dāng)壓力較高時(shí)，可以通過(guò)變頻器的調(diào)節(jié)提高增壓機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之，則可以降低轉(zhuǎn)速。

3.2 增壓機(jī)應(yīng)盡量降低驅(qū)動(dòng)機(jī)功率，減少機(jī)組尺寸，并采用撬裝式的安裝結(jié)構(gòu)。由于增壓站大多位于采氣的源頭即山區(qū)，交通、場(chǎng)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(jī)可以減少占地面積、降低用電需求和簡(jiǎn)化安裝步驟，并且當(dāng)所處區(qū)域氣井產(chǎn)氣量減少時(shí)，可以方便的將機(jī)組搬遷至新的站區(qū)。

3.3 增壓機(jī)的原料氣工藝，應(yīng)根據(jù)氣源的潔凈程度，選擇合適的進(jìn)氣除塵裝置，用以保護(hù)機(jī)組設(shè)備。由于煤層氣中通常含有煤粉、沙粒、水及管道中的雜屑，進(jìn)氣過(guò)濾器必須結(jié)合所選機(jī)組的要求選擇相應(yīng)過(guò)濾精度的濾芯，同時(shí)還應(yīng)具有脫水功能，以脫除氣體中的水分，冬季時(shí)尤為必要。

3.4 增壓機(jī)的冷卻方式根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)站區(qū)的條件，水源方便的地區(qū)，可以選擇冷卻效果較好的水冷方式，水源不方便的地區(qū)，宜選擇風(fēng)冷方式。選擇水冷時(shí)要注意冷卻水的水質(zhì)，最好采用軟化水，以防止結(jié)垢堵塞冷卻器。采用風(fēng)冷方式，需定期對(duì)冷卻器進(jìn)行除塵和清理，以保證冷卻效果。

3.5 增壓機(jī)儀控系統(tǒng)應(yīng)向智能化、傻瓜化發(fā)展，即在實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)控制的同時(shí)，又要方便操作，向無(wú)人值守或定時(shí)巡檢的方向發(fā)展。如要考慮意外停電時(shí)可以自動(dòng)打開(kāi)旁通閥，保證氣體輸送不中斷，超壓時(shí)進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)并放空等。

3.6 控制方式設(shè)置手動(dòng)自動(dòng)兩種選擇。保證增壓機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)可以根據(jù)進(jìn)氣壓力，緩慢調(diào)整運(yùn)行頻率，防止出現(xiàn)進(jìn)氣壓力下降過(guò)快的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤層氣增壓集輸已經(jīng)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(jī)總體運(yùn)行良好，為公司的產(chǎn)氣量提供了堅(jiān)強(qiáng)的保證。但在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，距離中心站較遠(yuǎn)的增壓站增壓效果沒(méi)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?yàn)楣艿谰嚯x過(guò)長(zhǎng)后，壓力損失較大。為此，建議增壓站在設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮距離因素，其次是距離中心站較遠(yuǎn)的增壓站在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，可以考慮選擇處理能力較大，排氣壓力較高的增壓機(jī)。

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