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[摘 要]煤层气是一种洁净能源，山西省煤层气储量非常丰富。本文通过对山西煤层气资源发展现状的分析，提出了因地制宜综合利用途径，并进行了地面集输建设，使山西省丰富的煤层气资源，得以尽快开发利用。
[关键词]煤层气 地面集输 开发利用
中图分类号：TE83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0018-01
煤层气有3种存在形态：以游离状态存在于煤孔隙（裂隙）中；以吸附状态存在于煤的表面；以溶解状态存在于矿床水中。每m3煤层气发热值为高热值：38.4MJ/m3，煤层气低热值：34.4MJ/m3，与天然气相仿。1000m3煤层气相当于1t石油。煤层气与天然气的主要成分均是甲烷，但天然气是海生动物形成的可扩散的游离气体，有压力；煤层气则不同，它主要吸附在煤层上，一般要经过排水、降压、采气3个生产过程。最初，一口井的煤层气产量只有天然气的5%～10%，收回投资一般要10～20年，但持续生产时间很长。所以煤层气开发利用的投资收回不如天然气快。
1 山西省煤层气资源发展现状
据初步预测，山西省埋深在2000m以上的煤层气储量在10万亿m3以上，深层气有35万亿m3，是我国煤层气储量最大的省份。山西省很多煤田都伴生有煤层气，而储量最丰富的是河东煤田和沁水煤田。我国工程技术人员在20世纪80年代中期独立进行过煤层气勘探，共打井98口，单产最高时达1万m3/d，标志着我国煤层气勘探正式起步。国务院于1996年批准煤炭部、地质矿产部和中国石油天然气公司组建了煤层气产业的龙头骨干企业——中联煤层气有限责任公司公司（以下简称中联公司），承担煤层气资源的勘探、开发、生产、管道建设和煤层气的输送加工等任务。近年来，山西省开发煤层气喜讯不断。鉴于煤层气开发投入高、风险大，我国又处在起步阶段，尚缺乏成熟技术与经验，也难于筹集巨额资金，故加强国际合作，引进国外技术及资金，是我国发展煤层气产业主要战略措施之一。
2 山西省煤层气地面集输
2.1 煤层气地面集输的指导思想及原则
（1）煤层气地面建设與地下开发紧密结合，满足气田开发和采气工艺需要。简化地面集输工艺，大幅度降低工程投资，减少能量消耗；（2）贯彻“安全、适用、效益、环保”的指导思想，以提高经济效益为中心，采取各种有效措施，优化总体布局，提高煤层气田地面建设工程整体水平和开发综合经济效益，充分考虑环境保护、水土保持；（3）煤层气地面集输采用全密闭流程，合理利用煤层能量，充分利用压力能，减少总能耗，提高能量利用率；（4）地面建设根据开发方案统一规划，远近期结合，适当留有余地；做好与现有气田衔接；（5）适应人烟稀少山地特点，尽量考虑站、线、路结合，方便站场及管道设施监控和管理；（6）坚持劳动安全卫生、环境保护、水土保持和主体工程的“三同时，即：同时设计、同施工、同时投产。
2.2 煤层气地面集输管线的选线原则
管道走向根据工程地质地貌、阀组、集气站的地理位置及交通运输等条件，经多方案对比后确定最佳管道走向。管道顺直、平缓，减少与天然和人工障碍物的交叉，减少穿越河流、冲沟、公路等穿越工程位置的选择，符合管道的总走向。局部走向根据穿越工程地点的特性、地质、地貌进行调整。
管道在敷设过程中避开多年生经济作物区域和采矿区，避开和减少在冲沟发育地区穿过，避开森林保护区和大面积的树林，减少对地上植被的破坏，保护生态环境，避开村庄、乡镇及大型建（构）筑物等，当受条件限制管道需要在上述地区通过时，征得有关单位主管部门的同意，并采取了安全保护措施。管道在城市、乡镇等规划区通过时，应征得主管单位的同意，并采取必要的安全措施。管道走向在合理的基础上尽量靠近公路，考虑管道沿线的交通运输情况，便于施工以及管道建成后的安全运营和维护工作。管道通过不良地质构造区域时，对影响管道安全、整治困难、工程量大的各种不良地质地段绕行。管道尽量不敷设在由于发生地震而可能引起滑坡、山崩、地陷、地裂、泥石流以及沙土液化等地段。
2.3煤层气站内工艺系统流程
（1）从生产区块A来的煤层气经过计量后，进入高效旋流分离器进行气液分离，分离后的煤层气进入计量分配阀组，然后输往各用气单位，分离后的污水输往站内污水池。（2）从生产区块B来的煤层气经过计量后，进入高效旋流分离器进行气液分离，分离后的煤层气进入计量分配阀组，然后输往各用气单位，分离后的污水输往站内污水池。（3）从生产区块C来的煤层气经计量后进入计量分配阀组，然后输往各用气单位。（4）从区块D煤层气可通过增压站压缩机出口汇管外输接头进入新的计量分配阀组，也可利用已建潘河增压站至顺泰公司外输管道，向顺泰公司输送部分煤层气。（5）在分离器的入口管道上设有紧急关断和紧急放空阀，当出现事故时立即关闭紧急关断阀，同时打开紧急放空阀，进入放空系统。
3 适合山西煤层气利用的目标和方案
3.1 战略目标
（1）勘探评价与开发试验阶段（1997～2010年）；（2）初步商业化开发利用阶段（2010～2020年）；（3）广泛商业化开发利用阶段（2020～2030年）。
3.2 适合近期使用的几种方案
（1）燃气。煤层气的民用具有投资小和效益高的特点，利用系统一般由瓦斯罐、调压站和输气管道组成。中国目前有2类煤层气供气系统：一类为低压一级供应系统，煤气压力维持在2000Pa以上；另一类为中、低压供应系统，中压为3500Pa，低压为2000Pa。在一般情况下，瓦斯罐内的气压为5000～6000Pa。煤层气民用燃料与目前城市煤气相比，热效率高、污染小、投资低，但目前国内民用气价不按热值计，所以煤层气民用的社会和环境效益较好，经济效益将不明显。煤层气部分外供作民用燃气，部分作化工原料，以化养气的企业是有市场竞争的。（2）化学化工利用。煤层气富含甲烷，现在以甲烷为化学化工原料的生产方案均可采用。（3）压缩或液化的利用。随着车辆不断增加，对马达燃料的需求日益提高，因此，考虑使用甲烷作为汽车燃料的环境效益和经济效益十分明显。煤层气适合于生产压缩气作为汽车燃料，可以为任何类型的内燃机提供低成本、高效洁净的燃料。
4.加大煤层气开发利用的必要性和意义
（1）解决能源安全；（2）缓解环境污染；（3）提高矿井生产安全性；（4）增加城市居民生活用气保障。
参考文献
[1] 王延斌.煤层气开发决策系统的设计与实现[J].煤炭科学技术，2011，39（7）：75-76.
[关键词]煤层气 地面集输 开发利用
中图分类号：TE83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0018-01
煤层气有3种存在形态：以游离状态存在于煤孔隙（裂隙）中；以吸附状态存在于煤的表面；以溶解状态存在于矿床水中。每m3煤层气发热值为高热值：38.4MJ/m3，煤层气低热值：34.4MJ/m3，与天然气相仿。1000m3煤层气相当于1t石油。煤层气与天然气的主要成分均是甲烷，但天然气是海生动物形成的可扩散的游离气体，有压力；煤层气则不同，它主要吸附在煤层上，一般要经过排水、降压、采气3个生产过程。最初，一口井的煤层气产量只有天然气的5%～10%，收回投资一般要10～20年，但持续生产时间很长。所以煤层气开发利用的投资收回不如天然气快。
1 山西省煤层气资源发展现状
据初步预测，山西省埋深在2000m以上的煤层气储量在10万亿m3以上，深层气有35万亿m3，是我国煤层气储量最大的省份。山西省很多煤田都伴生有煤层气，而储量最丰富的是河东煤田和沁水煤田。我国工程技术人员在20世纪80年代中期独立进行过煤层气勘探，共打井98口，单产最高时达1万m3/d，标志着我国煤层气勘探正式起步。国务院于1996年批准煤炭部、地质矿产部和中国石油天然气公司组建了煤层气产业的龙头骨干企业——中联煤层气有限责任公司公司（以下简称中联公司），承担煤层气资源的勘探、开发、生产、管道建设和煤层气的输送加工等任务。近年来，山西省开发煤层气喜讯不断。鉴于煤层气开发投入高、风险大，我国又处在起步阶段，尚缺乏成熟技术与经验，也难于筹集巨额资金，故加强国际合作，引进国外技术及资金，是我国发展煤层气产业主要战略措施之一。
2 山西省煤层气地面集输
2.1 煤层气地面集输的指导思想及原则
（1）煤层气地面建设與地下开发紧密结合，满足气田开发和采气工艺需要。简化地面集输工艺，大幅度降低工程投资，减少能量消耗；（2）贯彻“安全、适用、效益、环保”的指导思想，以提高经济效益为中心，采取各种有效措施，优化总体布局，提高煤层气田地面建设工程整体水平和开发综合经济效益，充分考虑环境保护、水土保持；（3）煤层气地面集输采用全密闭流程，合理利用煤层能量，充分利用压力能，减少总能耗，提高能量利用率；（4）地面建设根据开发方案统一规划，远近期结合，适当留有余地；做好与现有气田衔接；（5）适应人烟稀少山地特点，尽量考虑站、线、路结合，方便站场及管道设施监控和管理；（6）坚持劳动安全卫生、环境保护、水土保持和主体工程的“三同时，即：同时设计、同施工、同时投产。
2.2 煤层气地面集输管线的选线原则
管道走向根据工程地质地貌、阀组、集气站的地理位置及交通运输等条件，经多方案对比后确定最佳管道走向。管道顺直、平缓，减少与天然和人工障碍物的交叉，减少穿越河流、冲沟、公路等穿越工程位置的选择，符合管道的总走向。局部走向根据穿越工程地点的特性、地质、地貌进行调整。
管道在敷设过程中避开多年生经济作物区域和采矿区，避开和减少在冲沟发育地区穿过，避开森林保护区和大面积的树林，减少对地上植被的破坏，保护生态环境，避开村庄、乡镇及大型建（构）筑物等，当受条件限制管道需要在上述地区通过时，征得有关单位主管部门的同意，并采取了安全保护措施。管道在城市、乡镇等规划区通过时，应征得主管单位的同意，并采取必要的安全措施。管道走向在合理的基础上尽量靠近公路，考虑管道沿线的交通运输情况，便于施工以及管道建成后的安全运营和维护工作。管道通过不良地质构造区域时，对影响管道安全、整治困难、工程量大的各种不良地质地段绕行。管道尽量不敷设在由于发生地震而可能引起滑坡、山崩、地陷、地裂、泥石流以及沙土液化等地段。
2.3煤层气站内工艺系统流程
（1）从生产区块A来的煤层气经过计量后，进入高效旋流分离器进行气液分离，分离后的煤层气进入计量分配阀组，然后输往各用气单位，分离后的污水输往站内污水池。（2）从生产区块B来的煤层气经过计量后，进入高效旋流分离器进行气液分离，分离后的煤层气进入计量分配阀组，然后输往各用气单位，分离后的污水输往站内污水池。（3）从生产区块C来的煤层气经计量后进入计量分配阀组，然后输往各用气单位。（4）从区块D煤层气可通过增压站压缩机出口汇管外输接头进入新的计量分配阀组，也可利用已建潘河增压站至顺泰公司外输管道，向顺泰公司输送部分煤层气。（5）在分离器的入口管道上设有紧急关断和紧急放空阀，当出现事故时立即关闭紧急关断阀，同时打开紧急放空阀，进入放空系统。
3 适合山西煤层气利用的目标和方案
3.1 战略目标
（1）勘探评价与开发试验阶段（1997～2010年）；（2）初步商业化开发利用阶段（2010～2020年）；（3）广泛商业化开发利用阶段（2020～2030年）。
3.2 适合近期使用的几种方案
（1）燃气。煤层气的民用具有投资小和效益高的特点，利用系统一般由瓦斯罐、调压站和输气管道组成。中国目前有2类煤层气供气系统：一类为低压一级供应系统，煤气压力维持在2000Pa以上；另一类为中、低压供应系统，中压为3500Pa，低压为2000Pa。在一般情况下，瓦斯罐内的气压为5000～6000Pa。煤层气民用燃料与目前城市煤气相比，热效率高、污染小、投资低，但目前国内民用气价不按热值计，所以煤层气民用的社会和环境效益较好，经济效益将不明显。煤层气部分外供作民用燃气，部分作化工原料，以化养气的企业是有市场竞争的。（2）化学化工利用。煤层气富含甲烷，现在以甲烷为化学化工原料的生产方案均可采用。（3）压缩或液化的利用。随着车辆不断增加，对马达燃料的需求日益提高，因此，考虑使用甲烷作为汽车燃料的环境效益和经济效益十分明显。煤层气适合于生产压缩气作为汽车燃料，可以为任何类型的内燃机提供低成本、高效洁净的燃料。
4.加大煤层气开发利用的必要性和意义
（1）解决能源安全；（2）缓解环境污染；（3）提高矿井生产安全性；（4）增加城市居民生活用气保障。
参考文献
[1] 王延斌.煤层气开发决策系统的设计与实现[J].煤炭科学技术，2011，39（7）：75-76.