煤层气集输.docx

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煤层气集输

单位代码:

10615

西南石油大学

硕士学位论文

论文题目:

煤层气开采与集输工艺研究

硕士生:

肖燕

导师:

袁宗明（教授）

学科专业:

油气储运工程

研究方向:

油气集输工艺…

2007年4月摘要

随着常规天然气资源的不断减少,能源需求的不断增加,特别是对环境保护要求

的日趋严格,煤层气作为巨大的潜在资源在我国能源消费中的地位也逐步提高。

在我

国,目前对于煤层气的开采还有一定的难度,并且煤层气的集输还只是处于起步阶段,

因此本文讨论了煤层的排水采气工艺以及地面钻井开采出的煤层气的集输问题,重点

是集输工艺的研究。

在排水采气工艺方面,对排水采气机理以及采气过程进行分析;简单介绍了几种

常见采气设备的采气原理;提出了排水采气工艺连续性的临界条件的合理的计算方

法;为了取得最佳的排水采气量,提出了井筒液面的计算方法;提出了气井的防砂工

艺、工艺参数设计方法以及相应的计算框图。

在集输方面,只考虑井场到集气站的工艺,重点研究气体的集输。

井场不设置节

流阀,考虑将气液分离装置布置在井场,且采用两个分离器,并在分离器出口的气管

线和水管线分别布置一个除杂设施;将压气站、脱水站合并到集气站进行气体的预处

理,考虑到脱水的经济性,将增压站布置在脱水站的前面;对于含氧量超标的煤层气

考虑脱氧操作;建立了集气站位置确定模型,并对简化模型进行求解;对于采气管线

沿途凝析水的收集考虑在采气管线上安装凝析水收集装置或者在压缩机入口处设置

专门的气液分离器;最后提出了不同水质的采出水的处理工艺。

在集输设备选择方面,通过多种设备的比较对采出气分离、采出水分离、采气管

线上的凝析水收集装置、增压装置及增压装置前的凝析水收集装置、脱水系统设备以

及气管线、水管线、压缩机前的固相杂质控制设备进行了选择并列出设计参数的计算

方法和相应的计算框图;提出了适合地面钻井开采出的煤层气的脱氧工艺;对压缩装

置中水的凝析情况进行了预测,根据工程热力学方法和实际气体状态方程对析水量的

计算公式进行了推导;经过比较,推荐出集输系统中气体和水的计量装置。

最后,应用本文提出的煤层气集输工艺,通过Hysys软件和Matlab编程以及

Exoel拟和等对一组四口井的煤层气田进行工艺计算、设备选型等,并作出了井口到

集气站的流程图。

本文对煤层气这种低压、含水量大以及杂质多的气体的集输工艺进行了系统的研

究,研究结果对于现场作业具有一定的指导意义和参考价值。

关键词:

排水采气集输工艺集输设备固相控制采出水处理AbstraCt

Withthedeereaseofnormalnaturalgassoureeandtheeonstantinereaseofenergy

demand,esPeeiallytherigorousdemandtoenvironmenialProteetion,CBMPlaysanmore

andmoreimPo比川troleinenergyeonsumPtionashugeandPotentialresourees.TheCBM

exPloitationinoureoUntryhassomediffieultyandthegatheringteehnologyforCBM15

onlyatthePrimarystage,therefore,thePaPerhasdiseussedthedrainageteehnologyand

gatheringteelinologyofCBMexPloitedbysurfacewelldrilling,andfocusedongathering

teehaology.

Onwaterdrainageteehnology,thePaPerhasanalysedthemeehanismandgasProeess;

introducedthegastheoryofgasaPParatus;raisedtheeritiealeonditionofwaterdrainage

andliquidlevelealculationofwellbore;thePaPeralseraisedthesandeontroltechnology

andPar田刀eterealeulation.

Ongasgathering,thePaPerhasconsideredtoloeatethesegregating画tinwellfield

叨deonsideredtotwoseParator,oneforProducedgas,theotherforProdueedwater;

incorporatedboosterstationanddehydratingstationintogatheringstation,andloeatedthe

boosterstationbeforedehydratingstationineonsiderationWithconunereialeffieieneyof

de衍dration;eonsidereddeoxidizationProcesswhentheoxygeneonteni15morethanl%.

ThePaPerhasbuiltuPloeationmodelofgatheringstationandraisedtheresolution

Proeedure:

eonsideredtoinstalleondensedliquideollectoronthewayoffiowline;raised

eontrolwaytosolideontaminant,ineludinggaswell,娜line,waterlineandinletPortof

eomPressor.ThePaPeralsoresearchedtheProdueedwatertreatmentbythewayof

eonsultingagreatquantityofdoetunentsathomeandabroad.

OngatheringequiPment,thePaPerhasehoosedProdueedgasandProdueedwater

seParator,boosterequiPmentanddehydrationequiPment;raisedfeasibledeoxidization

Proeess,andealeulationProeedureofcondensedliquidCollector;summeduPmetering

PractieeofProducedgasandProducedwaterinsinglewellorsinglelayer'

Finaily,thePaPerhaseonductedealculationandequiPmeniseleetiontoafour-well

eoalbedmethanefieldbythewayofHysys,MatlabandExcel.Atlast,draweduPProeess

flowdiagr田肛fromwellheadtogatheringstation.

仆15耐elehasresearehedonthegatheringteehnologyofCBM,thefindingshave

certainguidingandrefereneevalueforthefieldoPeration.

Keywords:

waterdrainage,gatheringteelmology,gatheringequiPmeni,

solideoniarnin呱eontrol,Produeedwatertreatment目录

绪论

1.1研究目的和意义....……,…

1.2国内外煤层气集输工艺现状.…

1.3本文的研究思路和目标..……

1.4本文的主要工作........……

2煤层气的开采工艺.........……

2.1煤层气与常规天然气比较.......................................……

2.2煤层气采气过程分析..............……,.....................……9

2.3煤层气排采工艺参数控制.....................................……11

2.4气井的防砂技术…,.........................................……14

2.5本章小结.........................................……,...……18

3煤层气的集输工艺研究.............................................……19

3.1井场工艺系统..........................……,..............……19

3.2煤层气集输系统.............................................……21

.....................……25

3.3集气站工艺设计......................................·.·····……26

3.4本章小结..............................................·..··……284主要工艺设备及工艺计算...........................................……30

4.1分离单元设备选取...........................................……30

4.2集输管线工艺............................···················……34

4.3脱氧方法选择...............................................……42

4.4增压单元工艺...................................··.·········……43

4.5脱水设备选取及主要工艺参数设计.............................……52

4.6水合物的预测及抑制方法.....................................……55

4.7地面计量方法选择...........................................……55

4.8采出水处理工艺.............................................……57

4.9本章小结...................................················……59

5某煤层气田集输设计实例...........................................……61

5.1基础数据.............................................··..··……61

5.2集输设计.............................................······……61

6结论及建议..............................................········……70

致谢.........................、.....................................……72

参考文献..........................................................……73

附录A.