煤層氣集輸管道設計影響因素探討

李斌

摘? ?要：煤層氣田集輸管道設計直接關系著煤層氣的輸送經濟性和有效性。在設計管道時，通過對不同的影響因素進行關鍵性分析，找到最為關鍵的敏感因素。在實際的管道設計中，對敏感因素進行著重分析，可以實現經濟性和管道設計的合理性。

關鍵詞：煤層氣;集輸管道;管道設計

煤層氣是一種伴生礦產資源，是一種優質、潔凈的能源。煤層氣田開采井網和井口的分布相對密集，井口的氣體壓力僅有0.5 bar左右，處于相對較低的水平。煤層氣的壓力低，需要采用大量的管道和增壓站，投資費用高。本文首先對煤層氣官網設計的原則進行介紹，進而以實際煤層氣田的實際情況模擬影響管網輸送過程中的影響因素，并對影響因素進行分析，找出關鍵的敏感因素，在實際設計中，充分考慮敏感因素，有效杜絕管網設計過程中出現偏差。

1? ? 煤層氣集輸管道設計原則

（1）集輸管網的設計要充分考慮建設區域的產量、儲層地質等生產因素，進行優化設計，確定經濟合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數。其中管網管徑的選擇要分不同區塊，根據單井和區域產量進行設計，以經濟高效為原則，兼顧安全可行，做到資源的最優化配置。

（2）選線應根據地形、工程地質、主要進氣、供氣點的地理位置選擇合理走向，力求線路順治，縮短線路長度，節省管材和投資。選擇的線路盡可能利用和靠近現有的公路，以方便運輸、施工和生產管理維護。線路應選擇有利地形，避開施工難點和不良工程地質地段，確保管道安全可靠運行。

（3）管線穿越等級公路、鐵路和大、中型河流，其穿（跨）越位置應服從線路總走向，在服從線路總走向的前提下，線路局部走向應服從等級公路、鐵路和大、中型河流穿（跨）越位置，以保證工程經濟合理。

（4）貫徹國家基本建設方針政策，以經濟效益為中心，以工程質量為重點，采用成熟、先進的技術和設備，合理的工藝流程，以安全、可靠、實用、經濟作為總體原則，力爭節約工程投資，提高經濟效益。嚴格執行國家有關技術規程規范，搞好環境保護、水土保持、勞動安全衛生及防火、防爆。

2? ? 基礎參數

結合某實際采氣田的具體數據，管道集氣站的進站氣體壓力為0.5 bar，井口的流量為150 kg/h，煤層氣的具體組成如表1所示。

根據上述參數，以模擬軟件分別模擬計算流量、進氣壓力、管徑對輸送產生的影響，從而找到最終的關鍵因素。

3? ? 計算結果分析

3.1? 煤層氣的流量影響因素

煤層氣的井型各異，主要可以分為直井和水平井兩大類，不同的井型具有不同的煤層氣產量，煤層氣產量不同對于輸送管道的要求也不同。因此，選擇煤層氣的流量從50～400 kg/h之間隨機選擇8組數據，對煤層氣的流量影響進行分析，進站壓力0.5 bar，管道長度5 km，管道為水平管道，管徑150 mm。

煤層氣的流量越高，壓力降也就越大。在煤層氣流量為50 kg/h時，壓力降為0.009 bar，而煤層氣流量為400 kg/h時，壓力降為0.283 bar。相同管徑的條件下，流量越高，輸送的速率也就越大，煤層氣與管道外壁的摩擦也就越強，最終導致輸送的壓力降增加。

3.2? 管徑影響

進站壓力0.5 bar，管道長度5 km，煤層氣的流量150 kg/h，管道為水平管道，管徑選擇5種不同的尺寸，分別為80、100、125、150、200 mm。

煤層氣的輸送管徑越小，壓力降也就越大。在煤層氣輸送管徑為80 mm時，壓力降為0.744 bar，而煤層氣輸送管徑為200 mm時，壓力降為0.002 bar。在150～200 mm管徑條件下，壓力降的數據變化不明顯，而在80～150 mm時，壓力降呈現顯著下降的趨勢。相同條件下，管徑越小，輸送的速率也就越大，煤層氣與管道外壁的摩擦也就越強，最終導致輸送的壓力降增加。

3.3? 含水率的影響

進站壓力0.5 bar，管道長度5 km，煤層氣的流量150 kg/h，管道為水平管道，管徑150 mm。選擇不同含水量的煤層氣進行模擬計算，含水量對于管道壓力降的影響不明顯，基本為單一曲線，含水率為0.2%時，壓力降為0.058 7 bar;含水率為1%，壓力降為0.058 6 bar。

另外，對進站壓力也進行了分析，選擇進站壓力為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 bar。當進站壓力為0.5 bar時，壓降為0.058 7 bar。當進站壓力增大為0.6 bar，壓降為0.001 9bar。壓降較為明顯。但是隨著進站壓力繼續增大到1 bar時，壓降為0.001 2 bar。壓降降低的幅度并不明顯。

4? ? 敏感因素分析

根據上述的分析數據，對上述4種因素進行關鍵性分析，一般認為單位壓降達到5×10-5 bar/m時，即認為此因素為敏感的關鍵因素。

流量和管徑是敏感性因素，在進行管道設計時需要重點關注，兩者相比而言，管徑的因素更為關鍵，因此，需要根據實際的流量情況科學合理地選擇輸送管道的管徑。

5? ? 結語

在煤層氣集輸管道設計時流量和管徑是關鍵性因素，管徑對于輸送壓力降的影響更為關鍵，因此需要對管徑進行重點分析，以達到設計時的最優化目標。對于管徑而言，隨著管徑的增加，壓力降降低，但管徑增加到一定數值后，壓力降變化不明顯，因此，可以找到最佳的輸送管徑。對于煤層氣的輸送，如果含水量過多時，需要考慮管道內的積液量增多帶來后續一系列的排液問題。

[參考文獻]

[1]蔣東芮.沁南煤層氣集輸管道固體顆粒粒徑分布及沉積規律研究[D].成都：西南石油大學，2018.