页岩气田地面集输与处理工艺分析

高源 郑纯桃

摘要：页岩气田应用地面集输与处理工艺，可提高页岩气开发率，使其体现出能源价值。在此之上，本文简要分析了页岩气田开发特性，并通过规范集输处理方案、注重职业危害防护、明确井区开采压力、科学布置集输管网等措施，以此优化页岩气田开采效果，为我国天然气能源的合理利用提供新方向。

关键词：页岩气田;地面集输工艺;地面处理工艺

前言：页岩气田主要指的是以游离态形式存储于页岩中的天然气田。我国首个页岩气田为重庆涪陵页岩气田，截至2020年5月份，其生产量高达300亿m³。由于与天然气田开发相比，其开采难度较大，故而对其集输处理工艺予以改进具有一定的必要性。对此，应科学制定开采计划，提高其开采成功率。

1、页岩气田开发特性

页岩气是与常规天然气有着相同效用的能源，但在整体开采条件以及储层条件上存在差异。其中页岩气田中储存的页岩气，渗透率往往较低，而且对于地应力的敏感程度高于常规天然气。而且它的孔隙度小于10%，有着不同类别的孔隙系统，多以游离形态的天然气或者吸附天然气存在。在页岩气田中形成的储层压力多为异常高压或处于低压条件。相比之下，常规天然气多以超压储层、常压储层为主。此外，页岩气主要分布在3.5km的土层下，可实现大范围开采。但最为明显的特性是，与常规天然气开采周期相差较大，需要至少30年的开采时间实施滚动勘探。据此，面对如此漫长的开采周期，页岩气的开发难度较大，需要灵活运用多种集输工艺，提高其开发率，为我国天然气能源的高效利用给予保障，也能在天然气开采作业基础上，开创新的能源开发格局，满足我国能源需求[1]。

2、页岩气田地面集输与处理工艺优化措施

2.1规范集输处理方案

页岩气田地面集输与处理工艺的应用，还需要进一步编制规范化方案，用于指导开发行为。本文以四川宜宾长宁页岩气田为研究对象，该地区霜期为5-31d年均降雨量最多为1618mm，尤其在七八九三个月份，属于集中降雨期，风速平均每秒1.23m，多呈现东北风。在该区域开采页岩气时，应当根据其气象特征与当地的水文地质条件，制定对应的开发方案，保证页岩气能够顺利进行输送储存。首先，开发人员需对开发区域的气藏压力以及埋深、流体特性指标进行综合调查，并做好记录，作为方案编制依据。好比龙马溪组页岩的埋深度达到了3.5km，页岩厚度为50m，而储层压力为49.88MPa，高温90℃。其中包含的烃类成分含量达到了99.09%，其余成分含有甲烷、二氧化氮等。待统计后，可进入到集气管道搭设环节。在该项目中以外输法为主。为了增加此次开发项目的可行性，需要在集输方案中进行细化校正。其中应对其集输作业顺序进行妥善安排。在划分好开发区块后，可经由采气管道，进行输送，之后通过集气站的增压操作进入集气管道中，并实施脱水处理，最后经过集输气干线进行汇总。在具体开发作业中，需对不同分区分别设定集输方案，理应涵盖输气量、管道径长、管道流速等指标内容，由此保障集输处理工艺的应用效果。

2.2注重职业危害防护

在针对页岩气田进行地面集输处理时，还需要为其打造一个安全环境，以此提高开采率。一方面，面对页岩气田开发项目，需从配套设施上，促使集输处理工艺发挥出真正作用。另一方面，可从人员安全保障上，消除隐患，以免削弱页岩气田项目的综合效益。关于配套设施主要指的是供电系统、自动控制系统、消防系统等。相关人员应当在地面开采现场建设架空线路，根据所需电能选择匹配的输电线路。例如在长宁页岩气田中建立了110kV变电站，以供消防设施、通信设施实际需求。由于在页岩气田集输与处理工艺实践应用中，常因页岩气田中富含二氧化氮、一氧化碳以及甲烷成分，而导致开采人员身体遭受危害。尤其对于二氧化氮物质，人体接触后易形成肺水肿，破坏人体肺功能。而在其一氧化碳浓度超标下，也会诱发意识障碍以及头痛等病症，致使开采人员无法顺利完成页岩气开发任务。所以，应从开采安全上提出优化对策。例如启用管道密闭清理模式，降低游离天然气的放空量。同时，还可针对集输处理流程颁布对应的管理制度。好比仪表检测制度、阀门管理制度、采气集气管道管理制度等，经由制度要求，保证集输处理工艺的合理利用[2]。

2.3明确井区开采压力

对于页岩气的开发，需要根据井区不同条件，为其提供对应的输气压力，以免出现开采不利问题。例如在上文中提及的页岩气田项目中，考虑到当地储层特征，将进站压力控制在3.12MPa-5.68MPa范围内。而出站压力则在5.4MPa-5.7MPa之间。而且还随时按照中心站、脱水站的运作要求调整压力，便于页岩气实现高效输出。此外，还应准确记录每一天井区的井口压力数据，以此用于预测采气量。在确定好开采压力后，还应合理配备开采设备，即压缩机，对于压缩机设备的选择，需根据页岩气田实际开采情況进行优选。若开采条件变化大，可选择往复式压缩机。若开采条件稳定可选择离心式压缩机，由此实现页岩气田压力的有效调节。

2.4科学布置集输管网

集输管网布置的科学性直接影响页岩气集输成果。常见布置形式包括放射状、树枝状、环状等，每一种布置结构都有着具体的适用范围。如放射状对于页岩气田集中分布的项目适用性更强，可提高开采效率。此外，为了保证页岩气得到深层次开采，还应针对集输管网实施改造：其一，由于页岩气开采是与常规天然气开采以滚动勘探为主，此时应避免勘探期间出现页岩气损耗问题。对于集输管网的建设应随着勘探作业的进度进行同步操作;其二，开采现场使用的集输与处理工艺，应将页岩气田划分为不同开采单元，继而提升管网实用性;其三，页岩气田的开发周期较大，在数十年中，应尽量进行精准化钻井作业，避免井口数量的过多分布，破坏页岩气储存的稳定性，也能就此提高开采量。基于此，在应用集输工艺处理页岩气时，应按照对应的步骤调整好管网敷设与钻井的进度，实现能源事业的可持续发展。

结论：综上所述，页岩气田在应用地面集输与处理工艺时，若能从集输处理方案、职业危害防护、井区开采压力、集输管网布置等方面着手，可进一步提高页岩气田开发水平，促使页岩气田中存储的能源得到合理利用，积攒丰富的实践经验，为我国资源短缺问题的妥善处理提供可靠保障。

参考文献：

[1]吴猛. 长宁页岩气田地面集输与处理工艺方案研究[D].西南石油大学，2019.

[2]昝林峰，李刚，邬姝琰.CN页岩气田地面建设标准化体系的建立及应用[J].天然气与石油，2020，38（06）：1-7.