煤层气集输管道设计影响因素探讨

李斌

摘   要：煤层气田集输管道设计直接关系着煤层气的输送经济性和有效性。在设计管道时，通过对不同的影响因素进行关键性分析，找到最为关键的敏感因素。在实际的管道设计中，对敏感因素进行着重分析，可以实现经济性和管道设计的合理性。

关键词：煤层气;集输管道;管道设计

煤层气是一种伴生矿产资源，是一种优质、洁净的能源。煤层气田开采井网和井口的分布相对密集，井口的气体压力仅有0.5 bar左右，处于相对较低的水平。煤层气的压力低，需要采用大量的管道和增压站，投资费用高。本文首先对煤层气官网设计的原则进行介绍，进而以实际煤层气田的实际情况模拟影响管网输送过程中的影响因素，并对影响因素进行分析，找出关键的敏感因素，在实际设计中，充分考虑敏感因素，有效杜绝管网设计过程中出现偏差。

1    煤层气集输管道设计原则

（1）集输管网的设计要充分考虑建设区域的产量、储层地质等生产因素，进行优化设计，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。其中管网管径的选择要分不同区块，根据单井和区域产量进行设计，以经济高效为原则，兼顾安全可行，做到资源的最优化配置。

（2）选线应根据地形、工程地质、主要进气、供气点的地理位置选择合理走向，力求线路顺治，缩短线路长度，节省管材和投资。选择的线路尽可能利用和靠近现有的公路，以方便运输、施工和生产管理维护。线路应选择有利地形，避开施工难点和不良工程地质地段，确保管道安全可靠运行。

（3）管线穿越等级公路、铁路和大、中型河流，其穿（跨）越位置应服从线路总走向，在服从线路总走向的前提下，线路局部走向应服从等级公路、铁路和大、中型河流穿（跨）越位置，以保证工程经济合理。

（4）贯彻国家基本建设方针政策，以经济效益为中心，以工程质量为重点，采用成熟、先进的技术和设备，合理的工艺流程，以安全、可靠、实用、经济作为总体原则，力争节约工程投资，提高经济效益。严格执行国家有关技术规程规范，搞好环境保护、水土保持、劳动安全卫生及防火、防爆。

2    基础参数

结合某实际采气田的具体数据，管道集气站的进站气体压力为0.5 bar，井口的流量为150 kg/h，煤层气的具体组成如表1所示。

根据上述参数，以模拟软件分别模拟计算流量、进气压力、管径对输送产生的影响，从而找到最终的关键因素。

3    计算结果分析

3.1  煤层气的流量影响因素

煤层气的井型各异，主要可以分为直井和水平井两大类，不同的井型具有不同的煤层气产量，煤层气产量不同对于输送管道的要求也不同。因此，选择煤层气的流量从50～400 kg/h之间随机选择8组数据，对煤层气的流量影响进行分析，进站压力0.5 bar，管道长度5 km，管道为水平管道，管径150 mm。

煤层气的流量越高，压力降也就越大。在煤层气流量为50 kg/h时，压力降为0.009 bar，而煤层气流量为400 kg/h时，压力降为0.283 bar。相同管径的条件下，流量越高，输送的速率也就越大，煤层气与管道外壁的摩擦也就越强，最终导致输送的压力降增加。

3.2  管径影响

进站压力0.5 bar，管道长度5 km，煤层气的流量150 kg/h，管道为水平管道，管径选择5种不同的尺寸，分别为80、100、125、150、200 mm。

煤层气的输送管径越小，压力降也就越大。在煤层气输送管径为80 mm时，压力降为0.744 bar，而煤层气输送管径为200 mm时，压力降为0.002 bar。在150～200 mm管径条件下，压力降的数据变化不明显，而在80～150 mm时，压力降呈现显著下降的趋势。相同条件下，管径越小，输送的速率也就越大，煤层气与管道外壁的摩擦也就越强，最终导致输送的压力降增加。

3.3  含水率的影响

进站压力0.5 bar，管道长度5 km，煤层气的流量150 kg/h，管道为水平管道，管径150 mm。选择不同含水量的煤层气进行模拟计算，含水量对于管道压力降的影响不明显，基本为单一曲线，含水率为0.2%时，压力降为0.058 7 bar;含水率为1%，压力降为0.058 6 bar。

另外，对进站压力也进行了分析，选择进站压力为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0 bar。當进站压力为0.5 bar时，压降为0.058 7 bar。当进站压力增大为0.6 bar，压降为0.001 9bar。压降较为明显。但是随着进站压力继续增大到1 bar时，压降为0.001 2 bar。压降降低的幅度并不明显。

4    敏感因素分析

根据上述的分析数据，对上述4种因素进行关键性分析，一般认为单位压降达到5×10-5 bar/m时，即认为此因素为敏感的关键因素。

流量和管径是敏感性因素，在进行管道设计时需要重点关注，两者相比而言，管径的因素更为关键，因此，需要根据实际的流量情况科学合理地选择输送管道的管径。

5    结语

在煤层气集输管道设计时流量和管径是关键性因素，管径对于输送压力降的影响更为关键，因此需要对管径进行重点分析，以达到设计时的最优化目标。对于管径而言，随着管径的增加，压力降降低，但管径增加到一定数值后，压力降变化不明显，因此，可以找到最佳的输送管径。对于煤层气的输送，如果含水量过多时，需要考虑管道内的积液量增多带来后续一系列的排液问题。

[参考文献]

[1]蒋东芮.沁南煤层气集输管道固体颗粒粒径分布及沉积规律研究[D].成都：西南石油大学，2018.