页岩气开发地面工程要求

1.页岩气的资源和销售市场可靠

1）一定规模的页岩气资源量是进行相应规模的页岩气地面集输及处理工程建设的物质基础

在规划开发期内采出符合预期要求数量的页岩气，是页岩气地面集输及处理工程建设获得经济效益的前提条件，而地层中具备可靠的页岩气可采储量是保证采出目标实现的物质基础。因此，地层中具备可靠的可采储量是实施地面集输及处理工程建设的先决条件。

2）在一定的区域范围内存在可靠的页岩气销售市场

页岩气和天然气一样，一般情况下只能通过输送管道向用户提供，用户在管道能够到达和建造商品页岩气输送管道的费用在经济上可被接受的情况下形成。页岩气销售市场的存在表现在两方面：一是要有足够的用户、总用气量与地面集输及处理生产的规模相一致；二是用户区处在产气区合适的输送半径以内，且页岩气的销售价格能够为用户所接受。

页岩气售价主要由页岩气的勘探开发成本（勘探、钻完井、压裂、地面集输及处理），产气区输到用户区的输送费用和销售商的销售利润这三部分组成。前两种成本对售价影响最大，即使勘探和开发的成本足够低，过长的输送距离也可使页岩气的输送费用上升到用户难以接受的程度。在页岩气经济输送范围内存在用气量足够大的用户，这是实施地面集输及处理工程建设必须具备的第二个基本条件。

2.要求页岩气地面集输及处理工程建设与气田自身的产气特点和所在地的环境条件相适应

1）与气田的气质条件相适应

（1）气质条件对地面集输及处理工程建设的影响

这里的气质主要指井口处页岩气的组分构成；气井凝液的组成和数量；气田水产量和气田水中溶解物的种类和浓度，也包括页岩气在井口处的流动压力和流动温度等物理因素。它与地面集输及处理工作的内容、适宜生产工艺方法的选取以及生产中安全和环境保护措施的制定都有密切的关系。

（2）采用与气质条件相适应的腐蚀防护技术

腐蚀防护对保证地面集输生产过程的安全持续进行，提高生产设施的使用寿命，降低页岩气生产成本以及增强对大气环境的保护效果都具有重要的作用。地面集输及处理过程中腐蚀作用的机理和作用的强弱程度与页岩气中腐蚀性物质的种类、含量和页岩气所处的干湿状态有关，在某些情况下也与地面集输及处理所采用的生产工艺技术方法和生产流程的安排有关。依据气质条件选择合适的腐蚀防护技术方案，有助于提高防护效果和降低防护费用。

注入缓蚀剂减缓腐蚀性物质对金属材料的电化学腐蚀速度；用耐腐蚀的涂层材料把腐蚀性物质与金属材料隔离开来；对酸性气体含量较高的页岩气进行站场干燥处理使腐蚀性物质在干燥状态下失去腐蚀作用，都是可行的腐蚀控制方法，以其中的第一和第三种最为常用。

由于使页岩气干燥要花费较多的工程建设投资和生产运行费用，多数情况下地面集输生产是在湿状态下进行的。但干燥除具有最好的腐蚀防护效果外还兼有能防止地面集输管道低点积液和防止页岩气水合物生成的功能。当页岩气中的酸性气体含量较高，用干燥以外的其他方法控制腐蚀的效果不太可靠，且地面集输管道经过地区的地形起伏变化特别大，防止水合物生成和管道低点积液的总费用也很高时，采用干燥页岩气的方法来防止腐蚀常常是适宜的。

（3）根据气质条件选择适宜的地面集输及处理工艺技术和安排生产流程

集气过程中的气液分离应在常温下进行还是在低温下进行；从页岩气中回收和利用哪些有用的物质和用它们来生产哪些产品；需要从页岩气中脱除哪些有害和无效的组分以及应该采用何种净化工艺方法；如何安排各种具体的生产工艺流程，这都需要由页岩气的气质条件来决定。这样才能充分利用资源，并在地面集输及处理工程建设投资和生产运行费用低、环境保护效果好的情况下最大限度提高地面集输及处理工程建设的经济和社会效益。

2）使地面集输管网的结构和地面集输站场的布局与气井分布状况、单井产量、井数、井间距、气田所在地的自然地理条件和当地的社会经济发展状况相适应

尽可能使相互邻近的一组气井共用一个集气站以减少集气站的数目，灵活采用放射状、树枝状和这两种方式相结合的集输管网结构形式以适应气井的分布状况和降低管网的总钢材耗量。多井集气时尽可能采用高压集气以简化井场的集气生产设施和避免在井场设置常驻的生产操作人员。把这些原则与实际相结合常常能取得很好的技术经济效果。

地面集输管网覆盖区的地形，工程地质条件的差异，江河流动、现有公路的走向，居民分布状况以及工程建设和生产运行中的社会依托条件，也都会对管网的理想布局产生影响和形成某些限制。同样需要把这些因素有机结合起来，谋求最佳的地面集输管网和站场的布局方案。

3.与气田开发方案和钻井部署相结合，根据开发方案、开发井部署和产量开发指标统一规划，分期实施

1）按气田开发方案的要求，结合钻井部署统一规划地面集输及处理工程建设，使生产设施的使用功能和生产能力合理配套

由于地面集输及处理生产的工作场所分散，各部分生产之间紧密相关，统一规划能使各部分生产设施在生产能力、使用功能、相互关系上协调一致。这样就不会出现局部性的生产能力和使用功能不足，也不会出现这两方面的过剩和不必要的重复设置，既达到开发方案要求的配套生产能力，又最大限度降低工程建设一次性投资。

2）根据用户在不同时期对用气量的不同需要分阶段形成不同的页岩气生产能力，缩短对工程建设资金的占用期

当用户用气量由小到大分阶段增长时，最好使地面集输及处理工程建设在统一规划的指导下分期实施、分阶段形成要求的生产能力。缩短对工程建设资金的占用量和占用期，使投资尽快见到效果，也降低了用户用气量不符合预期给工程建设的经济效益带来的风险。

4.有关环境保护（E）、安全生产（S）、职业卫生（H）的要求符合国家的有关规定

1）ESH要求的强制执行性

国家以颁布有关法律、行政法规的方式对环境保护、安全生产、职业卫生这三个方面的要求作出了强制性的规定，并设置了专门的监察机构或指定政府机构中有监察职能的部门对这些规定的执行情况进行日常的监督和管理。符合这些规定、满足这些规定中的各项具体要求，是进行任何工程建设和工业生产必须首先具备的条件，任何违背上述要求的单位和个人都要被追究法律责任。

2）对环境保护工作的主要要求

编制和报批地面集输及处理工程建设的环境影响报告，以已经批复的环境影响报告为依据，按照“三同时”的原则完成报告中规定的各项环境保护工作，将工程建设和生产运行对自然环境和自然界生态平衡的影响降低到允许的限度以内。具体表现在维护地表原有的自然状态，使之不会因为工程建设而发生不允许的人为改变；控制生产运行期间的大气污染物和水污染物等的排放，使其符合国家环境保护标准中的有关要求。(https://www.xing528.com)

3）对安全生产的要求

地面集输及处理中的安全生产包括生产操作人员和邻近地区居民的人身安全、地面集输及处理生产设施的安全这两个方面。控制腐蚀以提高管道、设备在内压下工作的安全可靠性；避免埋地管道和管道穿跨越结构因自然环境条件发生变化或意外人力作用而受到损坏；防止页岩气燃烧和着火爆炸的发生；防止页岩气泄漏和发生事故时的自然泄放造成人体急性中毒。

在安全生产工作中需要对生产设施的安全和防止泄漏给予高度的重视。人身伤害和管道、设备外部的燃烧及着火爆炸事故一般都是因生产设施受到破坏或存在严重的页岩气泄漏所引起的。

4）对职业卫生的要求

职业卫生是指与劳动者所从事的职业劳动直接有关的那一部分人体卫生要求。国家在工业生产中。以强制方式施行职业卫生管理，保证劳动者工作环境内的各项职业卫生条件符合要求，劳动者的健康不会因从事职业劳动的原因而受到损害。

职业卫生要求与工作环境中可能出现的有毒、有害物质的种类和影响人体健康的其他各种因素有关，在国家颁布的职业卫生标准中有具体规定。页岩气地面集输及处理中的职业卫生要求，主要是指有噪声发生的工作场所的噪声等级；工作地空气中的粉尘物含量等。

5.提高地面集输及处理工程建设的经济效益

在实际达到的地面集输及处理生产规模和商品页岩气销售量与预期值相符的情况下，工程建设投资额、建设资金占用期、生产运行费用、生产设施的安全和使用寿命，是影响地面集输及处理工程建设经济效益的主要因素。

1）降低地面工程建设投资额，缩短对建设资金的占用期

采用成熟、先进和符合气田开发实际需要的地面集输及处理生产工艺技术；简化地面集输及处理生产的工艺流程、降低地面集输管网和各种工艺设备的金属耗量；减少生产人员和降低生产过程的能耗，这是降低地面集输及处理工程建设投资额的根本性措施。

按用户对用气量的实际需要和用气增长趋势分阶段形成不同的页岩气地面配套生产能力和缩短工程建设周期，有利于减少建设资金占用量、缩短贷款付息期和尽快回收建设投资，也是提高地面集输及处理工程建设经济效益的有效措施。

2）降低地面集输及处理生产过程中的操作费用

（1）优化工程设计，为降低操作费用创造条件

操作费用是生产运行中所花费的各种经常性开支，主要由能量、物料消耗和人工费用这三部分构成。它和固定资产折旧费一样，是影响页岩气地面集输及处理生产成本高低的重要因素。能量消耗包括燃料、电力和新鲜水的耗量（其中的水耗量折合为能耗量计入）。物料消耗包括控制腐蚀、防止水合物生成和页岩气净化中使用的缓蚀剂、水合物抑制剂、固体吸附剂、催化剂以及其他化学药剂等。人工费与劳动力的市场价格和用工人数相关，在劳动力价格一定的情况下随生产操作人员的人数上升成正比例增加。

工程设计中采用物料、能量消耗低的先进生产工艺技术和选用低能耗设备；使整个生产过程具有足够高的自动控制水平以减少生产操作人员的数量，是降低生产操作和人工费用的关键。

（2）不断改进和完善生产管理机制，通过提高生产的运行管理水平来降低物料、能量消耗和人工费用

在生产工艺技术一定的情况下，生产中的能量、物料和人工消耗还与生产管理机制、生产操作人员的技术熟练程度、生产管理工作的水平有关。完善的生产管理和熟练的操作不仅能保证设计规定的各项消耗指标得到控制，还能实现比设计值更低的消耗，并继续改进现用的生产工艺技术。

3）防止生产事故发生和延长生产设施的使用寿命

（1）避免因生产事故造成经济损失

事故造成的经济损失包括更换在事故中受到损坏的设备、医治和赔偿事故中受到人身和财产伤害的人员、事故中的页岩气放空以及事故造成的一定时期的生产停顿所带来的全部损失。它们将被计入页岩气地面集输及处理的生产成本中去，影响到地面集输及处理生产的经济效益。

（2）使生产设施达到或超过合理的预期使用寿命，避免因提前更换生产设施增大生产费用

生产设施在未达到合理使用寿命前出现安全工作能力不足的现象或受到损坏时将被迫提前对它进行更换，使固定资产的投资额上升，影响到地面集输及处理生产的成本和经济效益。正确的使用和操作，特别是腐蚀防护措施的有效执行，可使地面集输及处理生产设施达到甚至超过预期的使用寿命。不合理的提前更换生产设施除增加费用外还会造成一定的停工期，影响到地面集输及处理生产的年开工率，使经济损失进一步增大。

（3）充分利用随页岩气采出地面的各种有用资源，增大气田开发的经济效益

气井凝液和矿化度高的气田水中常含有多种有用物质，在页岩气组分中除甲烷外也存在某些比甲烷更具经济利用价值的烃类组分、甚至是稀有的气体（如氮气）。在有市场需求和经济效益的情况下回收和利用这些物质，向市场提供更多种类的商品，可以为地面集输及处理生产带来更多的经济效益。

钻井过程中有时会意外发现只产高浓度卤水的盐井或只产温泉水的水井，这两类资源也同样具有经济利用价值。

（4）使地面集输及处理生产设施长周期满负荷工作和减少生产过程中的页岩气损耗，提高页岩气的年地面集输及处理量和页岩气的商品率

生产设施的生产能力和生产操作人员的数量都是以达到设计预期的页岩气年地面集输及处理量为目标来配置的，所花费的费用不会因年实际生产量的降低而减少。能量和物料消耗随页岩气的年产量下降会有所降低，但下降率达不到与年生产量下降率成正比例的程度。因此，通过长周期满负荷工作以提高页岩气的年地面集输及处理量是提高地面集输及处理生产经济效益的有效措施。

页岩气商品率是指最终形成并实现销售的商品页岩气量占页岩气年采气总量的百分比，它是页岩气地面集输及处理生产工艺技术和生产管理完善程度的重要标志。在年采气量一定的情况下，页岩气的销售收入与商品率成正比。