2.西南油气田公司安全环保与技术监督研究院 四川 610041
摘要：目前，中国是仅次于美国的世界第二大能源进口和消费大国，随着环保压力的增大，对天然气等清洁能源的需求持续增加，但受国际政治经济影响和国内天然气资源及产能的限制，供需矛盾突出，预计到2017年，我国天然气消费量将达2610亿m3，其中约696亿m3天然气需要依靠进口，因此迫切需要大力开发页岩气、煤层气等非常规天然气资源以满足国民经济的快速发展需求，其中尤以页岩气开采潜力巨大。基于此，本文对页岩气地面集输工艺及配套技术进行分析。
关键词：页岩气；地面集输工艺；配套技术；技术开发
1国内研究现状
我国页岩气技术可采资源量丰富，具有较大的开发潜力，我国学者也陆续对国外页岩气的发展、我国页岩气资源潜力、开采技术、成藏机理以及开采现状等展开了研究。通过页岩气资料调研、野外实际调查与实测、岩石取样分析测试等，对比北美页岩气富集条件之后，发现页岩气在我国广泛分布，在多个层位均有发育。页岩气的存在形式，主要以吸附和游离状态存在，在我国的发育基础广泛，并根据我国页岩气成藏特点，和美国页岩气勘探实践相比，预测南方地区油气勘探将有重大突破。
在对世界范围内的页岩气勘探开发现状进行分析总结后，发现页岩气勘探开发采用的方法有地质法、地球化学勘探法、地球物理法，技术主要有水平井技术和水力压裂技术。
2页岩气地面开发面临的主要问题
（1）页岩气具有资源丰度低、低压、低渗、低产、递减快等特征，同时具有资源量大、单井生产寿命长等特点。目前国际上仅在美国和加拿大实现了商业化应用，因此开发出一套安全可靠、低成本、符合中国国情的页岩气地面集输及配套技术对于打破国外技术壁垒，实现页岩气自主开发具有重要的现实意义和经济利益。
（2）根据美国能源部统计，每一个页岩气钻井平均用水量甚至高达1.5万m3，如何处理钻采废水及采出水，实现水资源的循环利用，避免污染环境是目前页岩气开采亟需解决的技术难题之一。
（3）页岩气开发存在气井分布广、单井产量低，集输管线规格多，开采及集输处理设备种类多、现场管理困难、信息传输困难、传输成本高等特点，同时中国页岩气地质背景复杂，尚处于技术攻坚阶段，前期投入高，开采成本居高不下，在此背景下如何降低页岩气地面集输等后续生产成本，实现页岩气开采标准化、模块化、可移动化等“三化”标准，同时实现现场无人可视化管理，降低数据采集及传输成本是目前亟需解决的问题之一。
3页岩气地面集输工艺及配套技术探讨
3.1页岩气地面集输及处理工艺
页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其主要成分为甲烷，同时含有一定量的乙烷、丙烷，具有湿气的特征。对照国内较早开发的页岩气井开采数据。其组分及开发开采特点与我国的煤层气开采特点有较多的相似点，如气井日产量低、低压、低渗、气井分布广泛，井口数量众多，井场地表地形复杂，自然灾害较多等，因此在页岩气地面集输工艺及配套技术开发中可以大力借鉴国内煤层气开发的经验教训，降低开发成本，提高经济效益。
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借鉴国家科技重大专项“大型油气田与煤层气开发”中具有自主知识产权的“多点接入、柔性集输”煤层气气田低压集输工艺技术，采用一级布站方式，集中布置工艺设备，可以适应页岩气开采中的多井、低压、低产的特点，降低工程投资和运行维护成本。在该项煤层气开采技术中，集输管道采用钢管和PE管道相结合的优化方案，既满足了煤层气集输系统的低压环境，又降低了管道部分投资；同时针对煤层气甲烷含量高和地形对集输压力影响较大的特点，优化集输布线方案，有效增大集输半径。因此在页岩气地面集输工艺开发过程中要充分结合页岩气自身的特点，并借鉴煤层气开发过程中的先进经验，努力开发出一套适宜页岩气开发的地面集输工艺。
根据页岩气自身的特点及国家对外输天然气的性能要求，合理优化页岩气处理工艺，对脱水、脱烃以及可能的脱硫脱碳工艺合理优化，选择满足页岩气低成本开发要求的专业设备，在满足国家标准规范、法律法规及安全环保要求的前提下，尽可能降低成本，提高经济效益。同时为适应未来页岩气大规模开采的要求，对相关设备、建构筑物、井场及处理场布置方案尽可能采用标准化、模块化、可移动化设计，降低成本及维修费用。
针对页岩气自身的特点及参考煤层气、天然气的开发特点，与各科研单位、企业及高校进行强强联合，对页岩气集中处理中的关键性设备进行技术研发，开发出适宜于页岩气处理的小型设备，并尽可能实现橇装化、可移动化设计，以满足页岩气开发区块中不便于大规模集输管网建设的山地丘陵地区。
3.2页岩气开采开发废水处理工艺开发
页岩气的开发如果技术不过关首先破坏的是环境，对环境保护的要求很高。因此，实现页岩气安全环保地开采是科学发展的硬要求，也是产业化发展的必然要求。页岩压裂需要大量的水资源，而水力压裂回收水的处理等环节都必须科学地解决，否则将会造成水资源的浪费和破坏，影响施工区的环境和水资源安全。例如，正在四川盆地南部开展的页岩气先导试验工程项目，所在地区地形地貌复杂，交通条件比较差，人口比较稠密，耕地和水资源十分宝贵，发展页岩气产业，不但要尽可能少占用耕地，而且还要最大限度地节约用水，更要把环境保护工作放在首位。
大力开展可移动式页岩气钻采废水处理工艺及橇装设备的研究，满足页岩气钻采现场污水处理的要求，使处理后的废水达到再利用或者直接排放的标准，目前美国的威立雅水务已为美国宾夕法尼亚州Marcellus页岩气开采的采出水处理开发出高效可移动式水处理系统，应用了威立雅水务专有技术———MULTIFLO软化技术，去除水中结垢物质，达到压裂作业用水所需的回用标准。页岩气开采公司可以根据需要方便快捷地将该模块化设备从一个场地移动到另一个场地。我国如能开发出一套拥有自主知识产权，适合中国国情的可移动式污水处理设备，对页岩气开采开发将具有巨大的现实意义。
3.3创新页岩气开发技术
3.3.1简化页岩气开发井口
通常情况下，页岩气的资源开发一般都需要开发出六至八个井口，以便大量的开采页岩气能源。原本对井口的控制操作系统，是以独一的模式进行的，现如今，应该利用一对三的模式对井口进行实时操控。这从很大程度上降低了生产开发的成本。
3.3.2简化对页岩气井口的计量方式
同一区域的页岩气采集资源，每个井口的资源产量不会相差太多。传统的计量方式，是对每一个井口进行连续性的计量，这种计量方式不仅工作效率不高，还对设备的使用造成浪费，提高了资源开采的成本。因此，可以利用轮换的方式，一次对多个井口进行计量，这种方式不仅减少成本的浪费，也提高了设备的工作效率。
结语
我国页岩气资源丰富，较快勘探开发页岩气资源是缓减我国能源短缺的最有效途径之一。针对我国页岩气田地质条件复杂、开采难度大以及地形复杂等特点，开发出一套适应我国页岩气开发特点的地面集输工艺及配套技术可从根本上提升我国页岩气开发速度和水平。
参考文献
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[2]陆争光，韩善鹏，王威，马晨波.煤层气/页岩气地面集输技术及其对比分析[J].当代化工，2015，44(08):1924-1927+1930.
[3]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，2015，31(12):50-54.
论文作者:刘宗玉1,程文杰2,舒洁2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/24
标签：页岩论文; 井口论文; 地面论文; 技术论文; 工艺论文; 煤层气论文; 我国论文; 《防护工程》2018年第2期论文;