對(duì)天然氣開(kāi)采運(yùn)輸?shù)奶接懲踯婏w124010遼河油田天然氣儲(chǔ)供中心摘要:作為一種清潔、高效的優(yōu)質(zhì)能源,天然氣已經(jīng)在我國(guó)得到了普遍應(yīng)用,天然氣在我國(guó)能源機(jī)構(gòu)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位不斷提高,本文僅對(duì)天然氣的開(kāi)采及運(yùn)輸做一定的探討關(guān)鍵詞:天然氣天然氣開(kāi)采天然氣運(yùn)輸天然氣的構(gòu)成及分類概述天然氣是一種多組分的混合氣體,主要成分是烷烴,其中甲烷占絕大多數(shù),另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣,以及微量的惰性氣體,如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在,戊烷以上為液體。天然氣在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的能影響人類呼吸系統(tǒng)健康的物質(zhì)極少,產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤的40%左右,產(chǎn)生的二氧化硫也很少。天然氣燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生,相較于煤炭、石油等能源具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。天然氣也同原油一樣埋藏在地下封閉的地質(zhì)構(gòu)造之中,有些和原油儲(chǔ)藏在同一層位,有些單獨(dú)存在。對(duì)于和原油儲(chǔ)藏在同一層位的天然氣,會(huì)伴隨原油一起開(kāi)采出來(lái)。對(duì)于只有單相氣存在的,我們稱之為氣藏,其開(kāi)采方法既與原油的開(kāi)采方法十分相似,又有其特殊的地方。由于天然氣密度小,為0.75~0.8千克/立方米,井筒氣柱對(duì)井底的壓力小;天然氣粘度小,在地層和管道中的流動(dòng)阻力也小;又由于膨脹系數(shù)大,其彈性能量也大。因此天然氣開(kāi)采時(shí)一般采用自噴方式。這和自噴采油方式基本一樣。不過(guò)因?yàn)闅饩畨毫σ话爿^高加上天然氣屬于易燃易爆氣體,對(duì)采氣井口裝置的承壓能力和密封性能比對(duì)采油井口裝置的要求要高的多。其可以分為兩類:1、液化天然氣主要成分是甲烷,被公認(rèn)是地球上最干凈的能源。無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性,其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600,液化天然氣的重量?jī)H為同體積水的45%左右。其制造過(guò)程是先將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理,經(jīng)一連串超低溫液化后,利用液化天然氣船運(yùn)送。燃燒后對(duì)空氣污染非常小,而且放出熱量大,液化天然氣(LNG)技術(shù)除了用來(lái)解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題外,還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)峰裝置上2、液化煤層氣原料煤層氣經(jīng)過(guò)壓縮、預(yù)處理(主要為去除水分、二氧化碳、硫化氫、汞等)、再經(jīng)低溫?fù)Q熱后(終溫-162℃),變成液態(tài)的煤層氣,稱為液化煤層氣,簡(jiǎn)稱LCPM。(1)煤層氣液化后便于進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可靠的運(yùn)輸。,它比管道輸氣和壓縮煤層氣(CCPM)運(yùn)輸可節(jié)省大量投資及大幅度運(yùn)輸成本,而且方便可靠,風(fēng)險(xiǎn)小,適應(yīng)性強(qiáng)。(2)儲(chǔ)存效率高、占地少、投資省。(3)有利于城市負(fù)荷的平衡調(diào)節(jié)。(4)生產(chǎn)過(guò)程中釋放出的冷量可回收利用(5)LC甽M可作為優(yōu)質(zhì)的車用燃料。與汽車燒汽油相比,它具有辛烷值高、抗爆性好、燃燒完全、排氣污染少、發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、降低運(yùn)輸成本等優(yōu)點(diǎn)(6)有利于環(huán)境保護(hù),減少城市污染。天然氣的開(kāi)采1、天然氣開(kāi)采的自身特點(diǎn)首先天然氣和原油一樣與底水或邊水常常是一個(gè)儲(chǔ)藏體系。伴隨天然氣的開(kāi)采進(jìn)程,水體的彈性能量會(huì)驅(qū)使水沿高滲透帶竄入氣藏。在這種情況下,由于巖石本身的親水性和毛細(xì)管壓力的作用,水的侵入不是有效地驅(qū)替氣體,而是封閉縫縫洞洞或空隙中未排岀的氣體,形成死氣區(qū)。這部分被圈閉在水侵帶的高壓氣,數(shù)量可以高達(dá)巖石孔隙體積的30%~50%,從而大大地降低了氣藏的最終采收率其次氣井產(chǎn)水后,氣流入井底的滲流阻力會(huì)增加,氣液兩相沿油井向上的管流總能量消耗將顯著增大。隨著水侵影響的日益加劇,氣藏的采氣速度下降,氣井的自噴能力減弱,單井產(chǎn)量迅速遞減,直至井底嚴(yán)重積水而停產(chǎn)。2.天然氣開(kāi)采的方法目前治理氣藏水患主要從兩方面入手,一是排水,一是堵水。堵水就是采用機(jī)械卡堵、化學(xué)封堵等方法將產(chǎn)氣層和產(chǎn)水層分隔開(kāi)或是在油藏內(nèi)建立阻水屏障。目前排水辦法較多,主要原理是排除井筒積水,專業(yè)術(shù)語(yǔ)叫排水采氣法排水集氣法,首先要求所收集的氣體不溶入水,或者與水發(fā)生反應(yīng)。排水集氣法的工作原理是,用水作為密封物,使空氣得到隔絕。被收集的氣體用軟管從水中穿過(guò),向瓶口朝下的集氣瓶中灌放,由于需要排開(kāi)水以后才能收集到氣體,不會(huì)混入空氣中的氧氣氮?dú)獾葰怏w,因此其純度相對(duì)較高。具體如下:2.1、深井泵排水采氣法。此方法是利用下入井中的深井泵、抽油桿以及地面抽油機(jī)通過(guò)油管抽水,套管采氣的方式控制井底的壓力。適用于地層壓力較低的氣井,特別是產(chǎn)水氣井的中后期開(kāi)采,唯一的缺點(diǎn)是費(fèi)用比較高。2.2、小油管排水采氣法。此方法是利用一定的產(chǎn)氣量,油管的直徑越小,氣流的速度越大,攜液能力越強(qiáng)的原理,如果油管直徑選擇合理,就不會(huì)形成井底積水。本方法適用于產(chǎn)水初期,地壓比較高,而產(chǎn)水量比較少的井。2.3、泡沫排水釆氣法。就是將發(fā)泡劑通過(guò)油管或套管加入井中,發(fā)泡劑融入井底積水于水作用形成氣泡,這樣不但可以降低積液的相對(duì)密度,還能將地層中產(chǎn)出的水隨氣流帶出地面。此法適應(yīng)于地層壓力高,產(chǎn)水量較少的氣井。2.4、柱塞氣舉排水采氣法。原理就是在油管內(nèi)下入一個(gè)柱塞。下入時(shí)柱塞中得流道處于打開(kāi)狀態(tài),柱塞在自重的作用下向下運(yùn)動(dòng),當(dāng)?shù)竭_(dá)油管底部時(shí)柱塞內(nèi)的流道自動(dòng)關(guān)閉,由于作用在柱塞底部的壓力大于作用在頂部的壓力,柱塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)并將柱塞以上的積水排到地面,當(dāng)其到達(dá)油管頂部時(shí)柱塞內(nèi)的流道又被自動(dòng)打開(kāi),又轉(zhuǎn)為向下運(yùn)動(dòng)。通過(guò)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),就可以不斷的將積液排出。此方法適用于地層壓力較充足,產(chǎn)水量又大的氣井。天然氣的運(yùn)輸天然氣本身的固有的特性決定了管道是其最合適的運(yùn)輸方式,適用于整個(gè)天然氣供應(yīng)鏈上的每個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)。作為連接氣源和輸配氣系統(tǒng)的紐帶,長(zhǎng)距離輸氣管道具有距離長(zhǎng)(一般從幾百公里到幾千公里不等)、管徑大(一般在400m以上)輸量大、輸送壓力高(一般高于4Mpa)、可以連續(xù)運(yùn)行、投資規(guī)模大等主要特點(diǎn)。長(zhǎng)距離輸氣管道又叫干線輸氣管道,它是連接天然氣產(chǎn)地與消費(fèi)地的運(yùn)輸通道,所輸送的介質(zhì)一般是經(jīng)過(guò)凈化處理的、符合管輸氣質(zhì)要求的商品天然氣。長(zhǎng)距離干線輸氣管道管徑大、壓力高,距離可達(dá)數(shù)千千米,大口徑干線的年輸氣量高達(dá)數(shù)百億立方米。長(zhǎng)距離輸氣管道主要包括:輸氣管段、首站、壓氣站(也叫壓縮機(jī)站)、中間氣體接收站、中間氣體分輸站、末站、清管站、干線截?cái)嚅y室等。實(shí)際上,一條輸氣管道的結(jié)構(gòu)和流程取決于這條管道的具體情況,它不一定包括所有這些部分。與輸油管道相同,在管路沿線每隔一定距離也要設(shè)中間截?cái)嚅y,以便發(fā)生事故或檢修時(shí)關(guān)斷。沿線還有保護(hù)地下管道免受腐蝕的陰極保護(hù)站等輔助設(shè)施。通常需要與長(zhǎng)距離輸氣管道同步建設(shè)的另外兩個(gè)子系統(tǒng)是通信系統(tǒng)與儀表自動(dòng)化系統(tǒng),這兩個(gè)系統(tǒng)是構(gòu)成管道運(yùn)行 SCADA系統(tǒng)的基礎(chǔ),其功能是對(duì)管道的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和遠(yuǎn)程操作,從而保證管道安全、可靠、髙效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)長(zhǎng)距離輸氣管道的輸送成本在很大程度上取決于輸送能力和輸送距離。在距離ˉ定的條件下,管道的、輸送能力越大,其滿負(fù)荷運(yùn)送的成本越低。在滿負(fù)荷的前提下,輸氣管道的最大經(jīng)濟(jì)輸送距離于輸送能力密切相關(guān),輸送能力越大,最大經(jīng)濟(jì)輸送距離越長(zhǎng),所以輸氣管特別適合于大運(yùn)量的天然氣運(yùn)輸。隨著運(yùn)量減小,輸氣管道的最大經(jīng)濟(jì)輸送距離可能小于實(shí)際運(yùn)輸距離,所以采用CNG或LNG散裝運(yùn)輸方式就會(huì)比管道運(yùn)輸更經(jīng)濟(jì)。以CNG形式運(yùn)輸天然氣具有靈活性強(qiáng)、投資少等優(yōu)點(diǎn),適用于用氣量不大、用戶距氣源及輸氣干線較遠(yuǎn)的情況。而LNG的內(nèi)陸運(yùn)輸主要適用于運(yùn)量較小和分散工期的情況。另外,在具備海運(yùn)條件,而且管道運(yùn)距很長(zhǎng)的情況下,LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船的經(jīng)濟(jì)性就會(huì)優(yōu)于輸氣管道,當(dāng)運(yùn)距超過(guò)7000km時(shí),LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船是唯一的經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。