郑沛

摘要：通过天然气整体能量利用现状，从采气流程中的几个方面分析天然气采气流程的最优能量利用。一般单个天然气井的压力约为0.28 MW，调压分配站可以循环利用“电”和“冷”回收。冷热电三联供系统在井口处的应用极大地改善了天然气野外开采员工的工作条件，使在郊区环境制冷、供热和充分供电成为可能。

关键词：天然气;采气;能量优化;利用

随着天然气储量和开采的增加、叶轮机发电的进步以及二氧化碳需求的减少，天然气越来越成为发电的首选燃料。天然气燃料作为新能源系统，分布式供能和能源回收生产前景非常优越。新能源技术不仅补充了现有能源技术的瓶颈，而且提高了现有系统的功能和性能。同时，应用创新方法克服旧技术的局限性，从电力系统能源流动和信息科学规划以及高效管理入手，打破传统的发展模式。

1 天然气采气流程能量利用现状

中国的天然气储量很大，天然气储量为1100×108t油量，其中地中海800×108t，大陆300×108t。2013年南海55平方公里钻井平台控制的天然气水合物转化为1000×108t天然气。相当于一个广大的天然气田，显示出巨大的能源潜力和设施使用前景。但2011年中国天然气在能源消耗中所占比例为4.5%，2013年为5.9%，大大低于23%的国际平均值。所以中国还有很多天然气的使用空间。天然气中的流量压力一般在20 MPa到100 MPa之间，气体的排放范围在20 MPa到80 MPa之间，工厂中的气体压力在6 MPa到10 MPa之间。因此，通常安装节流装置，将气井天然气压力节流降压至集气管线压力。此外，为了利用天然气，还需要调压分配站分布压力，压力降至入口气体压力，约5 MPa，实际用户线路压力约0.4 MPa。从钻井平台到石油处理厂、从石油处理厂到管线库，天然气的分离和回输在整个过程中由“节流降压”调节。这通常会导致节流降压过程中大量的气体压力被消耗掉。关于油气开发中的处理过程，“节流压力”的处理方式使天然气输送的相当一部分压力丧失。从理论上讲，从井中流出的天然气的压力是巨大的，而当这部分压力过大时将产生巨大的经济和社会影响。为了保持井内气体的压力，优化电流损耗，将气体压力转化为机械能源或其他能源最为有效。高压气体膨胀对机械功能进行转化，不仅产生了新能源，而且对天然气工业也产生了环境友好的促进作用。

2 天然气采气流程能量优化利用分析

对于天然气采气流程的能量优化利用进行分析，从井底到井口，再到对油气的处理，再到管线的运输过程和处理流程，传统的“节流降压”会浪费很多不必要的资源。结合热力系统集成的优化，使其整体效率能够得到极高的提升，减少能源浪费。通过大量的科研成果，对其进行分析，针对井口处的天然气进行差能处理，调节气体压力，利用冷热电三联供系统在井口设置压力处理，保证天然气采气流程能量可以优化利用。

2.1 井口处天然气蕴含的压差能

对于整个天然气的开采过程，天然气首先从井底进行释放，具有较高的压力，一般在30MPa到100MPa之间，通过调压站进行调解，把压力降到6 MPa左右。在整个天然气的开采过程当中，通过对开采的天然气进行降压，把其进行分流，与各个管道相连接。天然气在采气和运输的过程中，虽然压力在逐渐的降低，但其蕴含的能量也在逐渐浪费，天然气在开采过程中的压力非常的强，合理回收这部分压力，能够获得更有效的经济收益。由于在节流降压过程中很可能造成堵塞，在井口要充分利压差能进行处理，防止出现堵塞，当前我国井口处的压差能还有真正利用起来，还需要进行不斷的改进。

2.2 冷热电三联供系统

在天然气进口处进行作业的工作团队是最先进行操作的部门，工作环境一般在郊区或者野外，生活非常艰苦。为了改善整个团队的生活条件，满足在野外工作过程中对于温度以及电能的需求，采用冷热电三联供系统，利用燃气作为能源进行分布式供能，为野外的工作团队提供热量和电能等基础生活能源。利用天然气进行能源的供电，可以帮助野外工作团队获得更大的安全保障，由于其环境较为复杂，分布式功能系统要进行移动，要分析团队的整体需求，保证在冬天的供暖和平时的用电。在平时可以利用微燃机发电来输出电能，从而为工作人员提供制热或制冷的需求。通过有效电能为员工进行热水器洗澡，冰箱存放粮食等基础条件，保证员工基础的生活需求，为其提供更加友好的生活环境，对工作提高信心。按照我国建筑节能的设计标准，选择正常范围负荷的用电量，一般野外工作团队都是20人规模，把电量控制在标准范围内来设计冷热电三联供系统，满足野外作业的实际需求，替代传统的内燃机发电装置，使野外工作人员提供充分的电能和优越生活环境，提高整体的能源利用效率。

3 结语

井口处天然气蕴含的压差能巨大，如若充分利用，具有巨大的经济效益和社会效益，但由于压力较高，压差较大，对关键设备工艺要求较高;调压分配站处天然气压力能可以通过采用透平发电方式进行“电”和“冷”的回收，以 2.8 MPa～0.6 MPa 压降、流量 300 000 Nm3/d 进行初步核算，能回收 392 kW 的电和 376 kW 的冷。要科学利用天然气各个环节的能量，减少资源的浪费，保证资源的充分利用，完善各个产环节，提高野外工作人员的生活环境，提升其舒适程度。结合以上参数形成了初步技术方案，具有很大的可行性;冷热电三联供系统在井口处工程作业环境中具有广泛的应用前景，能大幅度改善天然气野外开采团队的作业环境，实现野外作业区域冷、热、电全方位供应。

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