牛靖 杨超(中石油煤层气有限责任公司，北京 100028)

煤层气管道输送遇到的问题与措施分析

牛靖 杨超(中石油煤层气有限责任公司，北京 100028)

煤层气多吸附在煤层孔隙表面，为非常规型自生自储天然气，水文条件、煤层压力、煤层厚度及煤层埋深等因素均可对煤层气的富集成藏过程产生影响，煤层气的可燃组分主要为甲烷，低热值为16.0MJ/Nm～19.7MJ/Nm。煤层气属于新型清洁气体能源，纯度及热值均较高，且燃烧时无油烟，具有污染小或无污染的特点。我国正在积极推进煤层气的开发利用进程，以降低矿井中的煤层气含量及防止气体爆炸，同时减少温室效应。本文分析了煤层气管道运送遇到的问题与措施，旨在有效挖掘煤层气的开发利用潜力。

管道；煤层气；问题；输送

天然气是支撑我国经济、社会发展的重要能源，由于天然气的需求量较大，目前已经形成供需缺口，开发及使用煤层气是缓解供需缺口的有效途径。我国可采的煤层气总量约为35万亿m3，主要分布于东部地区或中部地区，开发煤层气不但可以有效缓解天然气供需矛盾，还能为煤矿企业的安全生产、洁净能源的持续供应、能源结构的优化调整及能源行业的健康发展提供有利条件[1]。为了确保煤层气能源可以得到充分利用，不但要采用先进完备的技术装备勘探及开发储层中的煤层气，同时要采取有效的措施及时解决管道输送中遇到的问题。

1 问题

在长期的储运实践中发现，采用管道输送煤层气时可遇到泄漏问题、爆炸问题及堵塞问题。（1）泄漏问题。在冲刷山坡、河道及潮湿土壤中敷设输送管道，可造成管道出现机械损伤或严重腐蚀问题，进而引起管道穿孔及煤层气泄漏。管道中的水分可腐蚀管壁，引起管道穿孔及泄漏；在防腐层严重老化时，也会出现泄漏问题[2]。此外，管道接头的密封性不达标也是引起泄漏问题的重要原因。（2）爆炸问题。管输煤层气前需要进行加压处理，经过压缩处理后气体的温度通常会上升至100℃左右，再加上管道中存在大量氧气，如压力、温度超过输送爆炸极限，就可能引起管道爆炸问题，对管输安全构成严重威胁。（3）堵塞问题。煤层气中的粉尘颗粒可在管道流速锐减时慢慢沉积，粉尘颗粒还会成为凝结核，导致管道内壁形成液滴，液滴可吸附粉尘，造成粉尘黏结及管道阻塞。

2 措施

2.1 泄漏解决措施

为有效解决泄漏问题，可采用以下措施。首先，可以采用水土防护技术保护管道，避免外力对管道造成严重机械损伤。如在坡度＞7°的山坡中敷设管道，可在山坡中设置用于涵养雨水的消能台阶，避免向下流动的雨水直接冲刷管沟及管壁。如山坡较为陡峭，可采用夯实素土及堆砌装土草袋等方法防护管道。对于容易受到泥石流或山洪冲刷的管道，应采用螺纹钢筋与混凝土浇筑箱涵，或利用挡土墙及浆砌护坡保护管道，同时铺设漫水公路保护敷设在河道中的管道。其次，可采用阴极保护法减缓土壤对管道的腐蚀速率[3]。阴极保护指的是利用补充电子的方法保护管道中的金属构件，将金属构件中的腐蚀电流降为零。阴极保护包括外加电流保护与牺牲阳极保护两种形式，对于大口径的长输管道，宜采用外加电流保护形式。对于防腐层失效或老化的管道，应及时更换；同时利用三甘醇、甲醇及乙二醇等吸收管道中的水分，或采用干空气吹扫管道。此外，可在PVC管道中应用可伸缩螺纹紧固接头，以减少密封泄漏问题。可伸缩螺纹紧固接头具有安装便捷、密封严密的特点，每个接头的安装时间约为10min，在工作压力达0.039MPa时可保证接头无泄漏。

2.2 爆炸解决措施

压力及温度可对爆炸极限产生影响，降低压力及温度可以减小管输过程中的爆炸风险，但降低压力或温度时可造成输送工艺无法达标，还会影响输送量，因此在解决爆炸问题时不宜选用降压或降温法。为降低管输过程中的爆炸风险，可采用PSA工艺分离煤层气中的甲烷组分、氧气组分及氮气组分，以提高煤层气中的甲烷含量，保证甲烷含量处于稳定状态，同时减少氧气组分。在甲烷含量为90%～95%时，可以明显提升煤层气爆炸上限，同时能保留安全裕度，有效防止煤层气爆炸。在降低爆炸风险及保障输送安全的同时，煤层气的长输价值、热值也会随之提高[4]。

2.3 堵塞解决措施

从井下抽采出的煤层气中含有大量灰分、杂质，直接输送可引起粉尘颗粒沉积与管道阻塞，因此输送前要对煤层气进行净化处理，或将过滤装置安装在管道中，以减少粉尘颗粒及灰堵次数。对于容易沉积粉尘的管道部位，应定期清扫，清扫周期应视压差变化与管输效率而定。可安装排水附件，注意利用排水附件放水，确保液滴形成后能够及时排出管外，防止粉尘颗粒不断沉积及避免污水流向下游管道。为防止水合物堵塞管道，可根据煤层气的输送温度、输送压力等工况条件选择抑制剂，如乙二醇等。但管径较小时容易出现水合物或水堵问题，因此在设计管径时应综合考虑管道的携液能力、输送压力及输送流量，合理设计管径。

3 结语

综上，采用管道输送煤层气是确保清洁能源实现商业化与产业化开发的重要条件，为了有效输送煤层气，应积极建设集输管网，同时明确煤层气的管道输送特点与遇到的问题，采用可行的、合理的、科学的方案解决问题，不断探索新的管道输送工艺，统一管道输送思路、方法及标准，制定能够提升管道输送品质的管理措施。此外，可以综合利用公开信息、学术会议、专家咨询与技术服务等手段高效解决遇到到管道输送问题，确保煤层气这一新兴产业能够为社会发展带来环境效益、安全效益与能源效益。

[1]任玉鸿,吴梦雨.页岩气地面集输系统评价软件开发与应用[J].石油工业技术监督,2015(12)∶50-54.

[2]蒋金辰,赵博,王国荣,等.一种新型煤层气旋转控制头旋转总成的温升影响因素分析[J].中国安全生产科学技术,2016,12 (3)∶42-48.

[3]郭晨.黔西比德—三塘盆地独立叠置含煤层气系统垂向分布与煤储层吸附—渗流特征[J].天然气地球科学,2015,26(1)∶168-179.

[4]孟艳军,汤达祯,李治平,等.高煤阶煤层气井不同排采阶段渗透率动态变化特征与控制机理[J].油气地质与采收率,2015, 22(2)∶66-71.