劉 婷 嚴(yán)青琳 劉文智

（1.江蘇華石技工貿(mào)總公司，江蘇 南京 210000；2.中石華華東分公司非常規(guī)資源勘探開(kāi)發(fā)指揮部，山西 臨汾 042100）

素有“膏腴之地”之稱的山西省臨汾市屬黃土高原地帶，它的礦產(chǎn)資源十分豐富。目前已被開(kāi)發(fā)出來(lái)的礦種有40種左右，其中的煤炭資源在臨汾市是最為豐富的一種礦產(chǎn)資源。而在煤炭資源中一種優(yōu)質(zhì)能源和優(yōu)質(zhì)化工原料便是煤層氣。所以開(kāi)發(fā)煤層氣具有很重大的意義。國(guó)家能源局頒布《煤層氣產(chǎn)業(yè)政策》的目的就是將煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成重要的新興能源產(chǎn)業(yè)，可見(jiàn)研究煤層氣的集輸技術(shù)以及對(duì)此技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)是刻不容緩的。

一﹑煤層氣的形成過(guò)程

煤層氣俗稱“瓦斯”，主要成分為甲烷，多吸附在基質(zhì)顆粒上，少部分游離于煤的空隙中或者是溶解于煤層的水中，它是伴隨于煤的生產(chǎn)而產(chǎn)生的。煤層氣是在不同的階段形成的。成巖期前，地溫低于50攝氏度，有機(jī)物質(zhì)在這種溫度下，經(jīng)過(guò)細(xì)菌和氧氣的雙重作用，生成了少量的呈游離狀態(tài)或水溶狀態(tài)的甲烷及其二氧化碳。在成巖階段，地溫在50攝氏度左右，鏡質(zhì)體反射率為R0約等于0.5%，在這種情況下，伴隨著生物化學(xué)作用的逐步減弱，有機(jī)質(zhì)開(kāi)始熱降解，產(chǎn)生甲烷及其其他揮發(fā)物。而在煙煤階段，鏡質(zhì)反射率上升至2.0%。地溫也升高至150攝氏度，在這種環(huán)境下，有機(jī)質(zhì)經(jīng)過(guò)熱降解產(chǎn)生了重?zé)N﹑輕烴﹑甲烷等物質(zhì)。而在煤化階段的后期，熱降解物主要是甲烷。根據(jù)煤層氣的形成過(guò)程及其特點(diǎn)，我們開(kāi)發(fā)了煤層氣的集輸技術(shù)。

二﹑煤層氣的集輸工藝

山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是全國(guó)一百個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)煤縣之一，境內(nèi)煤資源具有儲(chǔ)量大﹑煤質(zhì)優(yōu)﹑易開(kāi)采的特點(diǎn)。所以此地的煤層氣資源也很豐富，煤層氣的集輸工藝相對(duì)其他產(chǎn)煤地來(lái)說(shuō)也很發(fā)達(dá)。煤層氣的集輸技術(shù)的第一步就是采氣流程。國(guó)內(nèi)的采氣流程分為單井常溫采氣流程和多井常溫采氣流程。因?yàn)猷l(xiāng)寧縣在沁水盆地的范圍內(nèi)，所以集輸系統(tǒng)的總流程為先通過(guò)排水采氣采出低壓煤層氣，然后通過(guò)單井常溫采氣流程優(yōu)化煤層氣質(zhì)量。單井常溫采氣流程需要在單井上安裝一套設(shè)備，即調(diào)壓﹑分離﹑計(jì)量和保溫設(shè)備。然后從單井里面出來(lái)的煤層氣經(jīng)減壓閥減壓后，進(jìn)入加熱爐，通過(guò)加熱后在通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入分離器，除去液體和固體雜質(zhì)后，從集氣管線輸出。此流程適合低壓采氣。而多井常溫采氣流程就是在多口井附近找一個(gè)合適的氣田部位進(jìn)行集中采氣和管理的流程。它主要包括加熱﹑節(jié)流﹑分離﹑脫水﹑計(jì)量等幾個(gè)部分。此流程的優(yōu)點(diǎn)就是便于管理，減少人力物力。兩個(gè)流程都有利有弊，而根據(jù)鄉(xiāng)寧縣的煤氣田屬于沁水盆地范圍內(nèi)，而沁水盆地的采氣流程通常是單井進(jìn)行采氣，然后通過(guò)單井運(yùn)輸管線進(jìn)入集氣站（多井常溫采氣流程），進(jìn)行加熱﹑節(jié)流﹑分離﹑脫水﹑計(jì)量，然后進(jìn)入集氣總站進(jìn)入下一流程：礦場(chǎng)集輸。

煤層氣的礦場(chǎng)集輸，即將第一步采出的煤層氣經(jīng)過(guò)加熱降壓或者加壓降溫﹑分離﹑增壓﹑脫水﹑計(jì)量后，輸送到輸氣干線或脫硫﹑脫水廠的過(guò)程。因?yàn)槊簩託獾牡蛪憨p低滲等特點(diǎn)，導(dǎo)致開(kāi)采煤層氣投入大﹑產(chǎn)量低，所以山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣根據(jù)自己的地勢(shì)及其煤層氣田的特點(diǎn)，通常采取以下礦場(chǎng)集輸流程：進(jìn)入集氣站經(jīng)過(guò)調(diào)壓的煤層氣，經(jīng)過(guò)集氣管線進(jìn)入集氣總站，然后進(jìn)行過(guò)濾﹑二次調(diào)壓﹑計(jì)量和緩沖，再進(jìn)入集氣總站的壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓后經(jīng)過(guò)外輸管線進(jìn)入處理母站，完成相同的流程后在母站壓縮機(jī)進(jìn)行二次加壓，最后以CNG形式出售。但此流程過(guò)于繁瑣，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)資金，所以又進(jìn)行了簡(jiǎn)化，即井口產(chǎn)氣經(jīng)采氣管線進(jìn)入由一條枝狀集氣管線與增壓站相連的閥組，這就使得整個(gè)集輸過(guò)程減少了那些比較繁瑣的增壓設(shè)施，相對(duì)簡(jiǎn)化。但由于山西臨汾的地勢(shì)復(fù)雜和國(guó)家的一些技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)致煤層氣的地面集輸存在著一些技術(shù)難題。

三﹑技術(shù)難題

（1）山西省臨汾市鄉(xiāng)寧縣是一個(gè)比較偏遠(yuǎn)的地方，地勢(shì)復(fù)雜，土地范圍小，人口不是特別多，所以不太適合大規(guī)模的地面集輸，一是耗費(fèi)人力，二是在不能提高產(chǎn)量的前提下浪費(fèi)土地。所以鄉(xiāng)寧縣需要小型撬裝液化裝置來(lái)對(duì)地面集輸技術(shù)進(jìn)行輔助，雖然這一技術(shù)在加拿大等國(guó)家相對(duì)成熟，但是在其他國(guó)家，這套裝置的能耗及液化效率還是一個(gè)大問(wèn)題。

（2）煤層氣技術(shù)過(guò)程中的計(jì)量很容易出現(xiàn)誤差。因?yàn)樯轿魇∨R汾市鄉(xiāng)寧縣位于丘陵區(qū)，所以煤層氣的集輸具有低壓的特點(diǎn)，而且地形起伏較大，所以管線距離較長(zhǎng)，這會(huì)對(duì)系統(tǒng)的壓力造成一定的影響。導(dǎo)致計(jì)量出現(xiàn)誤差，最后產(chǎn)出的煤層氣質(zhì)量不純。這個(gè)難題我們應(yīng)該通過(guò)改進(jìn)地面集輸系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行解決。

結(jié)語(yǔ)

山西省煤層氣資源尤為豐富，而且它是一種不可多得的優(yōu)質(zhì)能源，所以開(kāi)發(fā)煤層氣資源是對(duì)我國(guó)能源短缺的緩沖，也是對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)。但是由于地勢(shì)復(fù)雜﹑技術(shù)缺陷等原因煤層氣的地面集輸技術(shù)還存在許多問(wèn)題，導(dǎo)致投入成本大，產(chǎn)出量低，所以我們需要對(duì)煤層氣的集輸技術(shù)進(jìn)行研究，來(lái)討論如何提高煤層氣的開(kāi)采和集輸能力。通過(guò)研究，我們?nèi)〉昧艘恍┻M(jìn)展，比如采取低壓混合制冷劑冶化工藝來(lái)進(jìn)行集輸。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，山西省煤炭事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入正軌，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)已經(jīng)做出了偉大的貢獻(xiàn)。煤炭事業(yè)不僅有利于我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展，還有助于增加我國(guó)的能源儲(chǔ)備量，為我國(guó)的工業(yè)化發(fā)展做出貢獻(xiàn)。但是在此過(guò)程中，還存在一些瓶頸。就這些問(wèn)題，在今后的社會(huì)實(shí)踐中，我們還應(yīng)該針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行更深層次的研究討論整體提高系統(tǒng)的安全運(yùn)輸能力和輸運(yùn)能力。

[1]煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與相關(guān)政策問(wèn)題[J].中國(guó)能源，2001（07）.

[2]陽(yáng)泉煤層氣綜合開(kāi)發(fā)與利用的探討[J].山西能源與節(jié)能，1997（03）.

[3]沁水盆地南部煤層氣勘探項(xiàng)目淺析[J].中國(guó)能源，2000（08）.

[4]饒孟余，楊陸武，馮三利，葉建平.中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的技術(shù)選擇[J].特種油氣藏，2005（04）.