沁水盆地煤层气田地面集输系统优化

为进一步研究沁水盆地煤层气田地面集输优化技术,实现"十三五"期间的高效开发,基于统计分析理论,利用煤层气田采集气管网运行大数据分析平台,挖掘技术难点,思考研究方向,着力解决和处理系统建设、运行过程中出现的"三难"(征地难、建站难、布管难),"三高"(投资高、闲置高、能耗高),采出水"三差异"(水质差异、标准差异、产水差异)等问题及矛盾。研究表明:改变地面建设模式,更新设计理念,实现地下与地上一体化建设、满足需求的可拓可控式集输工艺设计,是解决当前集输系统问题和矛盾的关键。该研究成果对沁水盆地煤层气田的新区块开发建设具有十分重要的工程指导意义。     

沁水煤层气集输管网三维地理信息系统的设计

煤层气集输管网复杂,包含了大量数据和多种学科领域的交叉。针对煤层气集输管网地域广、地形复杂、系统要素多、管理难度大的特点,以沁水煤层气集输管网为研究对象,将三维GIS技术与集输管网相关情况相结合,建立具有编辑、查询、分析、可视化等功能的集输管网地理信息系统数据库。通过三维GIS与仿真模拟软件相对接,实现了煤层气集输系统的模拟与优化,为煤层气集输管网的规划设计、操作控制及调度管理提供指导意见。     

晋东南沁南盆地煤气共采技术探讨

我国煤层气资源丰富,对我国新能源事业的发展有着重要的意义。以沁南盆地为研究区,分析区内煤炭与煤层气的资源条件,探讨了煤炭与煤层气国内外开采技术,为达到煤炭与煤层气的最大资源利用价值提供一定的指导数据。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统北大核心

樊北煤层气因其低压、高密、大起伏、小流量的特征,使得其集输管网系统结构复杂、压力敏感、流动参数变化细微,工艺分析和调度管理工作困难。以PNS(Pipeline Network Simulation)管网仿真软件为核心,结合樊北煤层气集输管网三维地理信息系统、SCADA系统及实时数据库,描述了樊北煤层气集输管网动态仿真调度系统的构架,阐述了动态仿真模型、模型自适应及在线仿真的实现过程,讨论了动态仿真与GIS地理信息系统交互式作用及自动建模和动态查询展示的方法和过程,实现了动态仿真调度系统在线分析和跟踪煤层气管网系统的流动,量化集输管网系统运行状态并分析评价指标,直观搜索、查询及展示系统中各个部分的运行参数,为大型、复杂煤层气地面集输管网系统的调度管理提供及时、准确的分析手段和决策依据,协助调度方案的决策和实施。将系统应用于樊9集气站煤层气集输管网,得到整个管网系统的流动状况,可为调度管理决策提供及时、准确的量化数据。     

低压气集输工艺

低压气包括浅层天然气、煤层气、油田伴生气和中晚期气田天然气等.介绍了低压气增压集输工艺的两种增压方式,对比了压缩机增压和引射器增压的优缺点.考察了负压集输工艺的工艺现状,指出了负压集输工艺存在的问题.根据我国天然气工业的发展水平,提出了改善低压气集输工艺的建议.     

基于含煤粉的煤层气管道管流数值模拟与分析

煤层气开发过程中,微细的颗粒随气流进入集输管网。颗粒的存在使管流形成气固两相流动,影响管路特性。采用模拟软件针对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟,对管道系统的特性、操作条件和物料性质等影响气固两相流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到气固两相流动的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积分布规律,并结合煤层气现场含尘情况进行了数值模拟分析,结果表明：煤层气管道管流属于低浓度气固两相流,与纯气相单相流相比,颗粒弓J起的单位管长压降增幅低于2％。（图7,表1,参12）     

煤层气田地面集输技术的标准化设计北大核心

结合我国煤层气田已有的地面集输技术经验,在井场、采集气管网、站场、设备等方面提出"标准化设计"的概念。井场的标准化设计包括工艺流程及平面布置;采气管网根据已有经验提出"井间串接与阀组串接结合"组合进站方式;集气站与处理厂可以根据实际情况合建,并采用恒温露点控制工艺脱水,该工艺较传统的三甘醇脱水工艺更加节省投资。煤层气田地面集输技术的标准化设计,能够加快煤层气田地面集输工程的建设步伐,降低集输能耗,提高地面建设水平,节省投资成本。     

煤层气田地面集输技术的标准化设计

结合我国煤层气田已有的地面集输技术经验,在井场、采集气管网、站场、设备等方面提出"标准化设计"的概念。井场的标准化设计包括工艺流程及平面布置;采气管网根据已有经验提出"井间串接与阀组串接结合"组合进站方式;集气站与处理厂可以根据实际情况合建,并采用恒温露点控制工艺脱水,该工艺较传统的三甘醇脱水工艺更加节省投资。煤层气田地面集输技术的标准化设计,能够加快煤层气田地面集输工程的建设步伐,降低集输能耗,提高地面建设水平,节省投资成本。     

三维地形下环枝状复合型集输管网拓扑结构优化

集输管网拓扑结构优化是油气田地面集输系统优化的一个重要组成部分,不同的拓扑结构将直接影响集输系统建设开发的经济效益。目前,集输管网的拓扑结构优化研究多集中于枝状管网、放射状管网、环状管网等单种管网连接形式,对一环带数枝的环枝状组合形式的复合型集输管网优化研究较少。为此,提出了新的优化方法,其以一种寻找最优环的方法为基础,将各井口就近插入环网,形成一环带数枝的环枝状复合型管网。以管网总费用最少为目标函数,考虑地形起伏等因素对管道走向的影响,研究了环枝状复合型集输管网在三维地形下的拓扑结构优化问题,并提出了耦合遗传算法和A*算法的方法求解模型。利用已有文献中的某煤层气田集输管网作为算例进行验证,结果表明:优化后的管网连接方式可以减少环枝状集输管网连接长度,降低集输管网建设的投资费用,且该方法不仅可以实现二维平面上的优化,在对地形进行模拟仿真后,也可用于三维地形下的管网优化。     

煤层气井场的数字化建设探讨

随着延川南煤层气开采规模的扩大,排采工作易受天气、道路等因素影响,排采成本不断攀升等问题日益凸显,未来低成本高集成的数字化排采管理模式是大势所趋。详细分析了煤层气井日常管理的特点及煤层气数字化建设需要考虑的各种因素,提出了煤层气数字化建设应当遵循的低成本、高精度、实时、连续、稳定运行、人机结合等基本原则,研究了煤层气井场数字化系统结构,并提出了为实现高效的低成本数字化建设的具体措施及建议,为早日实现煤层气数字化管理打下坚实的基础。     

考虑三维地形及障碍的煤层气田集输系统布局优化

随着煤层气田的滚动开发,集输管网复杂程度急剧增长,管网设计过程中需要考虑环境因素及可靠性,地形起伏和障碍等的存在会影响整个管网系统的管道走向、站位选择。结合"多点接入、柔性集输"和"枝上枝"集输工艺特点,研究煤层气集输管网系统在三维地形且存在障碍情况下的优化并计算优化管网的可靠度。利用3次B样条曲线插值和障碍函数叠加的方法对地形仿真,以管网系统的经济性为目标函数,以相关集输条件为约束,讨论枝状和放射状两种管网连接方式,对连接方式交叉后的4种管网布局模式的经济性进行对比,并将管网可靠性分析转化为树型网络可靠度问题进行求解。结果表明:三维地形下的绕障路径优化既可以减少距离,又可以降低路径的起伏程度,与二维平面上的绕障路径只会使距离增加有本质区别;枝状管网经济性好,放射状管网可靠度高,以总花费与可靠度比值为评价指标,"放射状+枝状"集输管网布局最优;与原模式相比,优化后的"枝状+枝状"与"放射状+枝状"集输管网布局建设投资费用均可减少约30%,且前者管网总长度比后者短约29%,验证了模型的合理性和先进性。     

沁水盆地煤层气产出水对土壤盐度的影响

煤层气产出水处理及资源化已经成为煤层气开发的一个重要环节。研究了沁水盆地柿庄南区块煤层气产出水对土壤钠吸附率(SAR值)和pH值的影响。结果表明,产出水排水口土壤饱和溶液SAR值和pH值明显高于周围农田,土壤不同程度地出现钠质化现象。但总体上看,受影响的土壤范围较小,主要集中于排水口周边区域。单口产水井的影响范围横向为排水口周边4 m左右区域,纵向为30 cm土层。     

煤层气多分支水平井试井分析方法研究

多分支井开发煤层气是中国煤层气开采的重要手段。为研究煤层气多分支井的压力动态特征,根据煤层气多分支井的渗流特点,建立了渗流模型,结合单支水平井的压力分布叠加以及多分支井的离散化处理,通过数值反演及计算机编程得到多分支井试井理论曲线。根据曲线特征划分特征流动段,并进行了敏感性分析,这对煤层气多分支井试井解释和气藏动态分析具有重要的意义。     

煤层气变井储试井分析及应用

变井储存效应已被广泛地考虑到常规油气试井分析,但煤层气实际测试资料的变井筒储存效应的复杂性以及对变井储试井和煤层气渗流理论的认识不足使得煤层气试井分析结果不可靠。通过系统研究煤层气井的变井储模型分析不稳定压力响应特征,并结合实际井的应用,通过综合应用双对数、半对数和压力历史拟合,验证了变井储的煤层气试井分析的实际应用价值:煤层气在排水采气和气液两相流试井时需要考虑相重分布的变井储影响。该研究对煤层气试井和煤层气开发有着重要的指导性意义。     

压力管道输送煤层气的技术分析

通过对煤层气压力管道输送安全问题进行分析,指出煤层气的分离提纯和爆炸极限是制约煤层气进行高压长距离输送的瓶颈.分析了变压吸附法作为煤层气工业化分离提纯方法的可行性,提出煤层气的压力和温度升高都会使煤层气的爆炸极限范围增大,在满足输送工艺的前提下,应尽可能的降低煤层气的输送压力和输送温度;当输送工况下煤层气处于其爆炸极限内,可以通过加入惰性气体来满足输送要求.     

苏10区块集输模式的优化

由于苏里格气田苏10区块单井产量低,井口压力为0.5~1.0 MPa,积液井占总井数的62%,导致地面管网普遍存在积液问题。为更加有效地携出集输管网积液,同时降低井口压力,提高单井采收率,需对目前集输模式进行优化设计。针对苏10区块集输模式存在的问题,针对性地开展了流量控制、降低压差工艺试验;同时根据目前集输模式的特点,提出阀室移动增压橇集输模式设计。计算结果表明,优化后的集输模式可以进一步降低井口压力(0.1~0.5 MPa),从而有助于单井井筒携液,提高单井采收率;同时可以有效地对管网进行携液,降低管网压差,提高输气效率,最终达到延长气井寿命,为气田稳产提供支撑的目的。     

基于面向对象和二叉树的油气集输管网水力计算北大核心

为了更好地掌握油田集输管网的水力情况,针对油田常见的单管环状掺水集输流程,提出一种基于面向对象思想与二叉树的水力计算方法。该方法将油气集输管网表征为实例化对象的组合,以字段、属性存储对象参数,建立了水力计算模型,基于二叉树理论对系统集油和掺水管网部分的流量、温度、压力分别采用不同遍历顺序进行求解。据此开发了油气集输管网水力计算软件,可对实际的生产集输系统进行计算。结果表明:该方法能大幅减少前期建模工作量,同时具备计算速度快、适应性强、稳定性好等优点,并且最终计算误差约为5%,具有较强的实际应用价值。     

煤层气采气管道压降特性试验

煤层气的排采特性决定了进入采气管道的煤层气同时含有水和粉尘等颗粒杂质,气体在流动过程中的压降损失势必受到水和固体颗粒的影响。为此,利用试验环道模拟煤层气集输管道多相介质的流动特点,试验研究了气液两相和气固两相流动的压降特性,得出如下结论：煤层气采气管道气体流速应控制在4～8m/s范围内,并应适当采取清管等措施,减少固相沉积物;采气管道水力计算可以忽略固体颗粒的影响而采用气液两相压降计算方法。（图6,参7）     

基于面向对象和二叉树的油气集输管网水力计算

为了更好地掌握油田集输管网的水力情况,针对油田常见的单管环状掺水集输流程,提出一种基于面向对象思想与二叉树的水力计算方法。该方法将油气集输管网表征为实例化对象的组合,以字段、属性存储对象参数,建立了水力计算模型,基于二叉树理论对系统集油和掺水管网部分的流量、温度、压力分别采用不同遍历顺序进行求解。据此开发了油气集输管网水力计算软件,可对实际的生产集输系统进行计算。结果表明:该方法能大幅减少前期建模工作量,同时具备计算速度快、适应性强、稳定性好等优点,并且最终计算误差约为5%,具有较强的实际应用价值。(图7,表2,参25)