影响因素

概述

煤层气田的特点是煤层气（煤层气）组分较纯，气田单井产量低，井网分布密集且井口数量众多，井口压力一般在0.5 bar 左右，压力较低。常见的煤层气田集输工艺一般为低压集气、多井串接、集中增压。由于煤层气田集输压力较低，需建设大量管道，投资费用高。研究煤层气集输管道设计影响因素及其规律对管道参数设计和优化、降低管道总体投资具有重要意义。本文采用多相流模拟软件OLGA 建立了煤层气集输管道水力计算模型，模拟分析管道流量、管径、含水率、进站压力对管道压降参数的影响。

1 基础参数

管道集气站进站压力0.5 bar，井口流量150 kg/h，管径150 mm。模拟使用的煤层气带有少量的游离水，含水率为0.50%。

2 计算结果分析

2.1 流量影响计算结果

集气站的进站压力设为0.5 bar，管道总长为5 公里，由于管道最大高程差低于100 m，可认定为该集气管道的水平管道，管径设定为150 mm。煤层气单井产量较低，因此，本次计算选取了50 kg/h至400 kg/h 的8 种井口流量，可包括大部分煤层气田的实际井口流量值。

在管径和进站压力固定时，管线压降随着流量的增加而增大。当流量为50 kg/h 时，管道沿线压力从0.509 bar 降低到0.5bar，压降为 0.18×10-5 bar/m；当流量增大为 400 kg/h时，管道沿线压力从 0.783 bar 降低到 0.5 bar，压降为 5.66×10-5 bar/m。这是由于在相同管径的条件下，流量与流速成正比，而摩擦阻力与流速的平方成正比，因此，在管道内壁阻力的作用下，流量的逐渐增加导致压降越来越大。

2.2 管径影响计算结果

集气站的进站压力设为0.5 bar，管道总长为5 公里，管道流量为150 kg/h，选取了8 种管径。在相同流量工况条件下，管线压降随着管道的增大而显著减小。管径对管道压降影响较大，当管径为80 mm 时，管道沿线压力从1.244 bar 降低到0.5 bar，压降为14.88×10bar/m；当管径增大为300 mm 时，管道沿线压力从0.502 bar 降低到0.5 bar，压降为0.04×10bar/m。因此，管径的增大会显著减小管道的压降。管径80 mm 至150 mm 范围内的管道压降变化幅度较大，管径150 mm 至300 mm 范围内的管道压降变化幅度不大。因此，当管径增大到一定程度时，增大管径对降低管道压降作用不大。这是由于当流量一定时，管径越大，管道的截面积就越大，流速越小，管道的摩阻就会越小，压降变化也就会越小。

2.3 含水率影响计算结果

集气站的进站压力设为 0.5 bar，管道总长为 5公里，管道流量为 150 kg/h，管径设定为 150 mm，选取了不同含水量进行计算。煤层气内的含水率的变化对管道压降变化的影响不明显。当含水率为0.20% 时，管道沿线压力从0.558 7 bar 降低到0.5 bar，压降为1.175×10bar/m；当含水率增大为1.00%时，管道沿线压力从0.558 6 bar 降低到0.5 bar，压降为1.172×10bar/m。

2.4 进站压力影响计算结果

设定管道长度5 km，管道流量为150 kg/h，管径设定为150 mm，针对管道进站不同压力工况进行计算。当进站压力为0.5 bar 时，管道沿线压力从0.558 7 bar 降低到0.5 bar，压降为1.175×10bar/m；当进站压力增大为0.6 bar 时，管道沿线压力从0.601 9 bar 降低到0.6 bar，压降为0.039×10bar/m。压降较为明显。但是随着进站压力继续增大到1 bar时，管道沿线压力从1.001 2bar 降低到1 bar，压降为0.024×10bar/m。压降降低的幅度并不明显。

3 敏感因素分析

根据管道压力梯度的变化程度判断管道流量、管径、含水率和进站压力对管道参数影响的敏感性。当压降变化幅度超过5×10bar/m 时，即认为管道对该参数敏感。从上述计算结果可以得到煤层气集气管道参数的敏感性情况。

4 结论及建议

（1）管径和流量是影响煤层气集输管道参数设计的关键影响因素，且管径的影响最大，应着重考虑管径的影响，以达到在设计过程中的优化目标。

（2）尽管增大管径对管道计算的影响很大，但是当管径增大到一定值时，继续增大管径不再明显影响管道压降，因此，在集输管道设计中，存在一个最优管径。

（3）煤层气气质较纯，含水量不高，且随着含水量的增高，管道压降变化幅度很小，但是，当含水量过高时，应考虑管道内积液量的增加带来的管道排液问题。 2100433B

输煤装置简介

用管道输煤或输送其它固体矿物都以液体为介质，也就是固体加液体制成浆体后,再经管道输送。管道输煤系统由制浆厂、管道与泵站、终端脱水厂三个主要部分组成，同时还包括供水、供电、通讯和自动控制等有关配套措施。首先在原煤厂内，经过初步分选和破碎矿石，在泵驳机中加工成粒度、浓度合适管道输送要求的煤水夹杂浆体(煤水比例各约占50%)，然后采用多级泵站，把煤浆压进管道，并选择一定的流速，以稳流输送方式输送煤浆，最后经过专门的脱水装备，把煤浆制成含水15%左右的粉煤供电厂使用。管道输煤,可以实现长距离、高运量、低成本地运输煤炭。管道藏匿于冻土之下，具有施工周期短、地形顺应性强、占用耕地少、无污染、无消耗等优点，而且自动化水平高。但管道输煤也存在单品种、单向运输和运量固定等局限。

1891年，输煤管道技术就已在美国出现。不过，全美国，也是全球第一条商业性输煤管道时隔66年后才建成。这条毗连俄荷俄州乔治城选煤厂和东图电厂的小型输煤管道运行5年后，因受万吨单元列车开行的冲击而关闭。尔后，为了输送亚利桑那州的煤炭，供给内华达州发电用煤，美国修建了从菲迈莎露天煤矿到莫哈夫电厂的跨州输煤管道。这条管道1970年建成，长439千米，年运煤量约500万吨，至今仍平安运行。其间，煤炭运输成本和发电成本年年下降，使莫哈夫电厂效益名列全美第二。可是，由于铁路财团竭力否决，美国铁路和交通十分蓬勃，输煤管道再也没有新的成长。

输煤装置我国管道输煤

1995年，我国煤炭产量已达12亿吨，占世界的第一位。但我国煤炭分布极不平衡：东少西多,南少北多。60-70%的煤炭储量集中在山西、陕西和内蒙西部。在北煤南运、西煤东运的形式下,煤炭生产同煤炭运输之间存在较突出的矛盾。

煤炭运输有水运、铁路和公路三种途径。由于北方缺少便于航运的江河，水运是欠发达的。公路短途运输便当，但远程运输不经济。快速而经济地长距离运输煤炭只有铁路。面临日益增加的煤炭产量和需求，铁路没法一柱擎天，需要寻觅其它运输方式。经过长期研究论证，煤炭部门于1981年提出管道输煤，为西煤、北煤外运再找一条前途。

1982年，清华大学和唐山煤矿学院牵头做了我国管道输煤的理论研究和实验工作，科研人员在煤浆稳定性、输送速度和阻力特征等方面实现了突破，管道运输煤技术上已成熟。经过多方面综合论证，煤炭部门把我国第一条输煤管道选择在山西榆县至山东淮坊之间。位于山西中部的榆县，煤炭产量很是丰硕，但相当一部分煤运不出去；而山东胶东半岛地域近几年经济成长很快，发电用煤欠缺，淮坊电厂二期扩建工程行将开工。选择这样一条输煤管道，既解决了山西煤炭外运问题，又解决了山东发电用煤问题。设计中的榆潍输煤管道全长600千米，年输送能力500万吨。1996年7月，国家计委正式核准总投资30亿元的榆潍输煤管道立项。

根据油田油气集输工艺的密闭程度，分为：

开式集输流程：其中有部分过程不与大气隔绝。

密闭集输流程：油气集输全密闭流程，主要包括密闭集输、密闭处理、密闭储存及轻油和污油回收。