增壓煤層氣集輸管道堵塞分析及防治

摘 要：伴隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷進步，人與自然界中物質(zhì)能量的交換能力也在不斷的提高。煤層氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效的清潔能源，在目前的應(yīng)用越來越廣泛，主要是采用壓力管道的輸送方式對煤層氣進行運輸，在這一過程中就不可避免的會出現(xiàn)增壓煤層氣集輸管道堵塞問題，本文就主要對增壓煤層氣集輸管道堵塞問題及防治措施進行了簡要分析。

關(guān)鍵詞：增壓管道;煤層氣;堵塞

目前，我國大力支持煤層氣產(chǎn)業(yè)的而發(fā)展，并且加大了研究的大力，伴隨著井下煤層氣開發(fā)利用規(guī)模的不斷擴大，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)將會迎來發(fā)展的春天，為了保證煤層氣的順利輸送，加強對集輸管道堵塞問題進行研究具有重要的意義。

1 對煤層氣產(chǎn)業(yè)進行開發(fā)的重要意義

1.1 有利于能源結(jié)構(gòu)的改善

從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國的能源儲量相對較低，并且主要的能源是以煤炭為主。因此，不管是在人們的生活方面還是經(jīng)濟發(fā)展方面，我國能源一直處于一種供需緊張的狀態(tài)。通過對煤層氣這一新型能源的開發(fā)，能夠有效的緩解我國能源緊張的問題，在一定程度上促進我國能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，同時對于促進我國經(jīng)濟的快速發(fā)展也就要一定的現(xiàn)實意義。所以說，為了將我國煤炭資源的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，就要做好對煤層氣的研究和開發(fā)力度，有效改善我國能源結(jié)構(gòu)，對資源緊缺問題進行緩解。

1.2 有利于煤礦開采安全系數(shù)的提高

近幾年來，我國傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)逐漸成熟，在這以過程中，煤礦爆照事故等安全事故也層出不窮，瓦斯爆炸所導(dǎo)致的人員傷亡是相關(guān)部門關(guān)注的重點問題。如果在進行煤礦開采之前能夠先做好煤層氣的開發(fā)和利用，就能有效的降低煤層氣中的甲烷含量，將含量控制在安全的范圍之內(nèi)，這樣一來就能在很大程度上降低瓦斯爆照的概率，有效的避免人員傷亡問題的出現(xiàn)。

1.3 有利于減少對環(huán)境的污染

目前，對在世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護問題的關(guān)注度都飛非常高。相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查現(xiàn)實，在我國每年通過煤層氣向大氣中排放的甲烷量竟然達到60億m3之多，已經(jīng)占據(jù)全球總排放量的三成，這以問題的出現(xiàn)不僅嚴重污染了環(huán)境，還在一定程度上造成了大量的資源浪費。因此就需要加大對煤層氣資源的開發(fā)力度，這不僅是國際形式的發(fā)展要求，也是我國環(huán)保建設(shè)的重要舉措。

2 增壓煤層氣集輸管道堵塞的主要原因分析

2.1 地形原因

我國地域廣闊，地形條件復(fù)雜，大部分的煤礦區(qū)都在高山地區(qū)，地勢復(fù)雜、地形崎嶇，不僅環(huán)境復(fù)雜，地形也難以把握，這樣一來就只能將增壓煤層氣集輸管道鋪設(shè)在凹凸不平的地區(qū)。由于不平等地區(qū)具有高差和多彎的特性，在進行管道設(shè)計的時候就出現(xiàn)了U形谷，這樣一來由于煤層氣管道中的煤層氣攜帶的液體與管道中的凝析液就容易在管道的U形谷位置造成水堵現(xiàn)象。

2.2 煤層氣組分原因

煤炭的具體性質(zhì)是影響煤層氣組成的主要原因，一般情況下，煤炭的硫換輛都比較大，這也就使煤層氣中會蘊含大量的酸性氣體，通常以硫化氫和二氧化硫為主，這些氣體的存在就導(dǎo)致煤層氣中出現(xiàn)水蒸氣，進而在流動速速、環(huán)境溫度和酸性氣體的共同作用下就產(chǎn)生了親水膜，同時親水膜又能對原電池產(chǎn)生一定的腐蝕作用，導(dǎo)致管道比上的酸性氣體和水溶液發(fā)生電離反應(yīng)，產(chǎn)生大量的鐵銹，在造成管道堵塞的同時還會對輸氣管道進行腐蝕，影響管道的質(zhì)量，縮短管道的適用壽命。

2.3 粉塵顆粒原因

粉塵顆粒是煤層氣中自帶的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在管道中進行流動的時候，如果遇到了轉(zhuǎn)彎或者管道斷面的情況下就會影響流動的速度，這就導(dǎo)致了液體中的顆粒雜質(zhì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)場，經(jīng)過長時間的積累就因打了管道的堵塞。與此同時，這些粉塵還會在一定程度上加快水蒸氣的凝結(jié)速度，最終導(dǎo)致液體的增多，特別時在溫差較大的時候，煤層氣中分成顆粒的凝結(jié)作用就更加明顯，就會使水蒸氣凝結(jié)的水滴附著在管道上，之后這些水滴又會去吸附分成顆粒，形成一種循環(huán)效應(yīng)，在水蒸氣和粉塵顆粒的共同作用下就特別容易產(chǎn)生管道的堵塞問題。

2.4 溫度和輸送壓力原因

在進行煤層氣運輸?shù)倪^程中，對水和水化物影響比較大的就是 溫度作用，在溫度出現(xiàn)變化時就會直接影響管道內(nèi)各種物質(zhì)的生存條件，并引起化學(xué)反應(yīng)，在水和水化合物產(chǎn)生反應(yīng)的過程中引發(fā)水堵問題。從目前的情況來分析，在冬季或者低谷的區(qū)域比較容易導(dǎo)致水化合物和水的生成，因為其生成受到溫度和地段的影響比較大。在天然氣的溫度低于水化合物形成的溫度是，也就是在溫度急劇下降的過程中會導(dǎo)致大量水化合物的生成，這樣也就加大了管道堵塞發(fā)生的機率。同時，觀察水化合物的平成曲線不難發(fā)現(xiàn)，在管道內(nèi)壓力升高的時候就會導(dǎo)致水化合物的溫度升高，這樣一來就嚴重的影響了煤層氣集輸管的使用壽命。

3 增壓煤層氣集輸管道堵塞主要防治措施

3.1 對煤層氣的凈化度予以提高

煤層氣數(shù)一種伴生資源，其成分與天然氣類似但又存在著不同，不能直接代替天然氣，因為在對煤層氣進行開采的過程中有大量的雜質(zhì)和有害氣體混入。在煤層氣進行集輸?shù)倪^程中，由于粉塵顆粒和水滴液等雜質(zhì)會導(dǎo)致沉淀問題最終造成水堵，因此，加點給對煤層氣中雜質(zhì)的處理至關(guān)重要。雖然管道中雜質(zhì)不能徹底的被清除，但是在逐漸的摸索中可以不斷的提高處理能力，加大技術(shù)投入，為了降低堵塞的幾率，可以在管道上增設(shè)過濾裝置，以提高煤層氣的凈化度。

3.2 設(shè)置脫水設(shè)施，或者是使用水化合物抑制劑

導(dǎo)致煤層氣集輸管道發(fā)生堵塞的一個主要的因素就是水化合物的影響，這種問題的處理難度還比較大，已經(jīng)成為目前影響煤層氣集輸?shù)囊粋€重要障礙。為了減少水化合物的影響，可以在增壓站進行脫水設(shè)備的設(shè)立，比如說利用三甘醇脫水溶劑親水性能好的特點，對煤層氣中的水合物進行吸附，同時在進行加熱再生，在反復(fù)的作用下達到良好的脫水效果。以此同時還要注意脫水設(shè)備的維護和保養(yǎng)工作，嚴防三甘醇溶液進入管道內(nèi)而促使杜塞物的形成。另外，加入水化合物抑制劑還能夠有效的降低水化合物的形成，減少水化合物引起的堵在問題的發(fā)生。水化合物的防治效果同煤層氣的溫度和抑制劑的種類及數(shù)量有著密切的關(guān)系，在進行防治的過程中必須要以管道的實際運輸情況為主要依據(jù)，對抑制劑種類和注入方式的選擇要做到科學(xué)合理，并且要根據(jù)生產(chǎn)實際的變化進行及時的調(diào)整和完善。

3.3 對綜合防御措施進行制定

煤層氣集輸管道中暈死堵塞的原因有很多，最為嚴重的一個問題就是水堵問題，因此為了能夠?qū)⒐艿赖亩氯麊栴}徹底的解決，就需要采取有效的脫水方式，這也是對水堵和水化合物堵塞進行防治的做好方法。水堵和水化合物的堵塞問題主要時由于煤氣層中的水凝結(jié)而產(chǎn)生的，目前相關(guān)的技術(shù)手段雖然不能夠使煤層氣完全脫水，但是卻能將凝結(jié)的水進行及時排除，避免水量增加而使水堵的次數(shù)增加，并且在凝結(jié)物排除后還能對水化合物的生成條件予以破壞，這也就在一定程度上抑制了水化合物的產(chǎn)生。另在，在煤層氣管道內(nèi)的U形谷低洼位置做容易發(fā)生堵塞問題，因此需要在U形谷低洼位置進行排水管道的設(shè)置并進行不定期的排水，同時做好長距離運輸管道的定期清理工作，減少下游管道的水堵幾率。

3.4 對管道設(shè)計參數(shù)進行優(yōu)化

在對管道堵塞問題進行調(diào)查后，就需要對管道的設(shè)計問題進行技術(shù)討論并制定有效地解決方案，對管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)、保溫參數(shù)等進行優(yōu)化設(shè)計，以此來降低管道堵塞發(fā)生的概率。從設(shè)計參數(shù)優(yōu)化后的效果來分析，不但能夠有效減少堵塞的次數(shù)和頻率，還能夠為管道的后期改造建設(shè)提供理論依據(jù)，在節(jié)約人力和物力的同制，實現(xiàn)了企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益的雙豐收。

4 結(jié)束語

總之，由于目前我國的煤層氣利用程度還比較有限，這個領(lǐng)域還處于發(fā)展階段，因此對管道都堵塞的防治方法主要是借鑒天然氣管道堵塞的處理措施。所以，今后在對煤層氣集輸管道領(lǐng)域問題進行研究的過程中，要建立成熟的管理體系，對可能發(fā)生的問題進行合理的分析，找到科學(xué)的解決辦法，有效促進煤層氣的開發(fā)和利用。

參考文獻：

[1]薛崗，許茜，王紅霞，王遇冬，劉子兵.國內(nèi)煤層氣地面集輸系統(tǒng)現(xiàn)狀及簡析[J].中國煤層氣，2011，05（1）：40-43.

作者簡介：

趙承達（1989- ），男，漢族，籍貫：山西晉中，學(xué)歷：本科，助理工程師，目前從事燃氣開發(fā)與利用工作。