煤层气的集输技术研究

刘 婷 严青琳 刘文智

（1.江苏华石技工贸总公司，江苏 南京 210000；2.中石华华东分公司非常规资源勘探开发指挥部，山西 临汾 042100）

素有“膏腴之地”之称的山西省临汾市属黄土高原地带，它的矿产资源十分丰富。目前已被开发出来的矿种有40种左右，其中的煤炭资源在临汾市是最为丰富的一种矿产资源。而在煤炭资源中一种优质能源和优质化工原料便是煤层气。所以开发煤层气具有很重大的意义。国家能源局颁布《煤层气产业政策》的目的就是将煤层气产业发展成重要的新兴能源产业，可见研究煤层气的集输技术以及对此技术进行改进是刻不容缓的。

一﹑煤层气的形成过程

煤层气俗称“瓦斯”，主要成分为甲烷，多吸附在基质颗粒上，少部分游离于煤的空隙中或者是溶解于煤层的水中，它是伴随于煤的生产而产生的。煤层气是在不同的阶段形成的。成岩期前，地温低于50摄氏度，有机物质在这种温度下，经过细菌和氧气的双重作用，生成了少量的呈游离状态或水溶状态的甲烷及其二氧化碳。在成岩阶段，地温在50摄氏度左右，镜质体反射率为R0约等于0.5%，在这种情况下，伴随着生物化学作用的逐步减弱，有机质开始热降解，产生甲烷及其其他挥发物。而在烟煤阶段，镜质反射率上升至2.0%。地温也升高至150摄氏度，在这种环境下，有机质经过热降解产生了重烃﹑轻烃﹑甲烷等物质。而在煤化阶段的后期，热降解物主要是甲烷。根据煤层气的形成过程及其特点，我们开发了煤层气的集输技术。

二﹑煤层气的集输工艺

山西省临汾市乡宁县是全国一百个重点产煤县之一，境内煤资源具有储量大﹑煤质优﹑易开采的特点。所以此地的煤层气资源也很丰富，煤层气的集输工艺相对其他产煤地来说也很发达。煤层气的集输技术的第一步就是采气流程。国内的采气流程分为单井常温采气流程和多井常温采气流程。因为乡宁县在沁水盆地的范围内，所以集输系统的总流程为先通过排水采气采出低压煤层气，然后通过单井常温采气流程优化煤层气质量。单井常温采气流程需要在单井上安装一套设备，即调压﹑分离﹑计量和保温设备。然后从单井里面出来的煤层气经减压阀减压后，进入加热炉，通过加热后在通过节流阀进入分离器，除去液体和固体杂质后，从集气管线输出。此流程适合低压采气。而多井常温采气流程就是在多口井附近找一个合适的气田部位进行集中采气和管理的流程。它主要包括加热﹑节流﹑分离﹑脱水﹑计量等几个部分。此流程的优点就是便于管理，减少人力物力。两个流程都有利有弊，而根据乡宁县的煤气田属于沁水盆地范围内，而沁水盆地的采气流程通常是单井进行采气，然后通过单井运输管线进入集气站（多井常温采气流程），进行加热﹑节流﹑分离﹑脱水﹑计量，然后进入集气总站进入下一流程：矿场集输。

煤层气的矿场集输，即将第一步采出的煤层气经过加热降压或者加压降温﹑分离﹑增压﹑脱水﹑计量后，输送到输气干线或脱硫﹑脱水厂的过程。因为煤层气的低压﹑低渗等特点，导致开采煤层气投入大﹑产量低，所以山西省临汾市乡宁县根据自己的地势及其煤层气田的特点，通常采取以下矿场集输流程：进入集气站经过调压的煤层气，经过集气管线进入集气总站，然后进行过滤﹑二次调压﹑计量和缓冲，再进入集气总站的压缩机进行增压，增压后经过外输管线进入处理母站，完成相同的流程后在母站压缩机进行二次加压，最后以CNG形式出售。但此流程过于繁琐，费时费力费资金，所以又进行了简化，即井口产气经采气管线进入由一条枝状集气管线与增压站相连的阀组，这就使得整个集输过程减少了那些比较繁琐的增压设施，相对简化。但由于山西临汾的地势复杂和国家的一些技术问题，导致煤层气的地面集输存在着一些技术难题。

三﹑技术难题

（1）山西省临汾市乡宁县是一个比较偏远的地方，地势复杂，土地范围小，人口不是特别多，所以不太适合大规模的地面集输，一是耗费人力，二是在不能提高产量的前提下浪费土地。所以乡宁县需要小型撬装液化装置来对地面集输技术进行辅助，虽然这一技术在加拿大等国家相对成熟，但是在其他国家，这套装置的能耗及液化效率还是一个大问题。

（2）煤层气技术过程中的计量很容易出现误差。因为山西省临汾市乡宁县位于丘陵区，所以煤层气的集输具有低压的特点，而且地形起伏较大，所以管线距离较长，这会对系统的压力造成一定的影响。导致计量出现误差，最后产出的煤层气质量不纯。这个难题我们应该通过改进地面集输系统来进行解决。

结语

山西省煤层气资源尤为丰富，而且它是一种不可多得的优质能源，所以开发煤层气资源是对我国能源短缺的缓冲，也是对我国经济发展的促进。但是由于地势复杂﹑技术缺陷等原因煤层气的地面集输技术还存在许多问题，导致投入成本大，产出量低，所以我们需要对煤层气的集输技术进行研究，来讨论如何提高煤层气的开采和集输能力。通过研究，我们取得了一些进展，比如采取低压混合制冷剂冶化工艺来进行集输。

随着经济的发展，山西省煤炭事业的发展已经逐渐步入正轨，对我国经济建设已经做出了伟大的贡献。煤炭事业不仅有利于我国交通事业的发展，还有助于增加我国的能源储备量，为我国的工业化发展做出贡献。但是在此过程中，还存在一些瓶颈。就这些问题，在今后的社会实践中，我们还应该针对此问题进行更深层次的研究讨论整体提高系统的安全运输能力和输运能力。

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