煤层气不同于常规天然气,它是以吸附态形式吸附于煤层孔隙中。目前开采煤层气的主要方式为排水降压采气,采出气为携带少量游离水的饱和气。在输送过程中,管线环境温度通常低于产出气温度,会有冷凝水在采气支、干线内出现。煤层气井口压力较低,山区管线敷设高程差大,不利于气体携带水分,导致低部位游离水和凝结水聚集,形成段塞流或在冬季容易发生冻堵,影响集输系统的安全性和经济效益。
在采气支干线上采用设置凝水器的方式,可以去除管线中携带的游离水和凝结水,但凝水器设置的最佳位置及要求,对去除管线中的积液起着至关重要的作用。
1 采气管线凝水器位置的确定
饱和煤层气冷凝水的析出与周围环境温度有关,在输送过程中,随着温度降低,会不断有冷凝水产生,温度恒定后,气介质在该温度下保持水饱和状态。冷凝水不再析出的管段,决定在采气管线上安装凝水器的最佳位置。
采气管线在夏季环境温度较高时,不易发生凝结水析出,只有冬季温度低时才易发生。由于管线均埋在冻土层以下,计算时设定管线周边环境温度为5℃。
煤层气自井场出来的井流物,采用Pipelinestudi(oTgnet)软件进行计算,进行了以下两种工况模拟:
1.1 模拟工况一
相同输气量,采用钢管和PE管作比较。在设置模拟选项过程中设定两种总传热系数分别进行温降计算。鉴于总传热系数越大,管道的散热热阻越小,导热越快。钢管的传热系数根据常规天然气长输管道总传热系数选取1.13565W/m2·℃;PE管的传热系数根据《油气集输设计规范》GB50350-2005中带保温层输油管道总传热系数最大K值选取3.72W/m2·℃。
1.2 模拟工况二
煤层气自井场出来的采气管线大多采用PE100 SDR17.6聚乙烯管,本工况采用PE管材,在不同管径条件下,比较管线内介质压力与温度的变化。
两种工况进行多次模拟,基本模拟结果见图2-1。
1.3 结论
(1)井流物出井场后,随着输送距离的增加,压降变化不大,但温度变化明显。温度下降最快的距离,均为出井场至井场外750m左右,一般2.2km以后,介质温度接近周围环境温度。
(2)不论总传热系数的高低,对0~750m温降速率基本不产生影响,且总会在750m左右产生折点。
由于煤层气井场井间距较小,采气管线外输不远,就会有其他井场采出气继续并入的情况。新井场气的接入,会使管输温度升高,那么:
(1)合并后的介质温度同样在1km范围内,温降速率最大,2.5km~5km后介质温度接近周围环境温度。
(2)多个距离较近的井场,如果不超过2km,建议在最后一个井场气接入约1km以后,地形较低或管线折点上坡地段设置凝水器,超过2km,如果地形起伏较大,可考虑就近设置凝水器。
2凝水器位置的设置
井场凝水器设定的位置,沿着介质流向,根据管线沿线地形条件,在距离井场750m之前,不建议设置凝水器。出井场约2km以后,地形较低或管线折点上坡地段设置凝水器,有利于将气体中凝结水排出。鉴于管线内介质流速不同,积水位置有变化,凝水器放于“V”形结构低点爬坡处。具体如下图。
3 结语
本文通过软件计算,确定了煤层气采气管线凝水器设置的最佳位置,对此类项目的进行,起到了指导性的作用。
摘要：本文的主要目的是使煤层气采气管线上安装的凝水器能起到收集最大量游离水及凝结水的作用,防止游离水及凝结水在管网其他位置聚集形成堵塞,从根本上杜绝低压采气管线积液、堵塞等严重后果的发生。
关键词：煤层气,采气管线,采出水,饱和气,凝水器
参考文献
[1] 《Pipelinestudio(Tgnet)应用指南》.
[2] 《05系列建筑标准设计图集》DBJT02-45-2005河北省工程建设标准设计.