页岩气开发地面工程：生产目的、工作内容和设施

1.目的和主要工作内容

1）目的

在符合安全、经济、环境保护要求和能够充分利用随页岩气采出地面的各种有用资源的情况下，按照合理页岩气总体流向，把气田或一定区域内各气井产出的页岩气汇集到集中设置的页岩气净化厂，并通过最终的净化处理将站场形态的页岩气转化为满足用户使用和管道输送要求的商品页岩气。

2）页岩气地面集输及处理生产的主要工作内容

（1）页岩气的采集和输送

页岩气在站场条件下的采集和输送统称为地面集输，但其中的“输”不包括净化处理以后的商品页岩气输送。严格地讲，页岩气从井口通过集气站到达净化厂入口的整个密闭流动过程（其间需要接受站场预处理）都可视为集气过程。在站场条件下的“集”和“输”是既有一定区别又相互关联的两个概念，难以截然分开。“集”可以理解为页岩气从气井到集气站的汇集过程，但“集”中 有输，页岩气通过从气井到集气站的采气管道输送到了集气站。“输”可以理解为把已在集气站经过站场预处理的页岩气输送到净化厂作为原料，但“输”中有集，在各集气站和单井站经站场预处理的页岩气在输送中进一步汇集到净化厂入口处。两者的区别仅在于气质条件上的差异，“集”的是气井产出后未经站场预处理的页岩气；“输”的却是经过站场预处理后已符合净化厂原料气要求的原料气。

（2）站场预处理

页岩气站场预处理是指页岩气在接受集中的净化处理前，在集气站或单井站内进行的各种预处理，主要有3个方面的工作 ：一是节流降压、气－液分离、调压、计量、进行腐蚀控制及防止页岩气水合物生成等处理，保证集气过程正常连续进行，满足净化厂对原料气的要求和地面集输生产管理上的需要；二是回收、利用已随页岩气采出地面的其他各种有经济利用价值的资源；三是全面采集页岩气地面集输及处理生产中与气田开发直接相关的各种生产数据，为不断调整和优化已有的气田开发方案提供可靠的资料。

（3）页岩气净化

目的是脱除页岩气中对使用无效的组分；降低页岩气中易凝组分的含量；使商品页岩气满足用户的使用要求，并能在输送过程中始终保持干燥状态。

无效组分主要指N2和CO2。无效组分的过量存在既影响使用功能，又浪费输送过程中的能量消耗，还会降低页岩气作燃料使用时的热效率。

易凝组分指页岩气中处于气相状态的重烃和水。在系统压力一定的情况下页岩气中易凝组分的露点温度随该组分在气相中的分子分率的降低而下降，将它们的含量脱除到一定的限度以内就能使页岩气的烃露点和水露点的温度下降到要求的数值以下，保证页岩气在预计的最高输送压力和可能达到的最低输送温度下仍能保持无腐蚀的干燥状态，最大限度发挥管道的输送能力。(www.xing528.com)

页岩气净化是页岩气地面生产过程中必不可少的过程之一。即使页岩气中不含过量的无效组分，除去页岩气中的部分气相水以降低水露点是页岩气重要的净化处理过程。

2.主体生产设施

1）地面集输管网

地面集输管网是对气田或一定产气区域内，由气井井口到集气站的采气管道和由集气站、单井站到页岩气净化厂之间的原料气输送管道所构成的网状管路系统的统称。它覆盖所有产气井，为页岩气采集、采集过程中以相对集中的方式对页岩气进行站场预处理和最终将页岩气汇集到净化厂作为原料提供通道，是页岩气地面生产过程中必不可少的生产设施。其结构形式与气井的分布状况、采用的集气工艺技术、气田所在地的地形和公路交通条件、产气区与净化厂间的相对位置关系等因素有关，但所有的地面集输管网都是密闭而统一的连续流动通道系统，在使用功能上是一致的。

2）地面集输站场

地面集输站场是为了满足页岩气采集和站场预处理以及与地面集输及处理生产直接有关的其他生产操作的需要而定点设置的专用生产场所。按使用功能的不同，可分为集气站（含单井站）、站场脱水站、站场增压站、清管站和阴极保护站等。站场的种类、数量、布点以及站内的生产工艺流程和设备配置等，与页岩气的气质条件、气井的分布状况和采用的地面集输及站场预处理工艺的具体需要有关。在同一位置设置不同功能的地面集输站场时，大都统一建设成一个具有综合功能的站场。

3）页岩气净化厂

净化厂是对经过站场预处理的页岩气进行最终的集中净化处理的场所。净化工作的内容、所需采用的净化工艺方法、各生产装置的生产流程和工艺设备的配置，主要由气质条件和由气质条件所决定的净化要求来确定。页岩气的净化主要是脱水装置。

4）自动控制和数据采集系统

各种地面集输及处理生产过程在生产场所高度分散的条件下同步进行，工作参数相互紧密相关，任何一个部位的工作异常都会对其他部分产生影响。页岩气特有的物性、苛刻的地面集输及处理工作条件又使整个生产过程面临很大的安全风险。因此，对生产安全和各生产过程间的工作协调一致性有很高的要求。只有具备统一的、贯穿地面集输及处理全过程的生产自动控制和信息传输系统，能够对各生产过程和它们之间的工作关系做全面的实时监控，才能保证地面集输及处理生产在安全和各部分间协调一致的情况下进行，并提高生产管理工作的水平和减少生产操作人员的人数。

对地面集输及处理过程的监视、控制是在连续采集、传递、储存和加工处理各种生产数据的基础上进行的。适用于对分散进行而又彼此相关的工业生产过程作自动控制的监视控制和数据采集（SCADA）技术，目前已在天然气的地面集输及处理生产中得到了广泛应用。