【正文】 網(wǎng)部署方案。考慮外輸管線造價(jià)高，盡可能縮短外輸管線長(zhǎng)度，集中處理站位置應(yīng)選擇在距離沁太管線入口接近的地方，同時(shí)考慮管網(wǎng)部署方便，集中處理站位置見圖 。 除此之外，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)等條件。 站場(chǎng)選址應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定，防止產(chǎn)生的廢氣、污水對(duì)大氣和水體的污染，產(chǎn)生高噪聲的站場(chǎng)應(yīng)遠(yuǎn)離居民區(qū)、醫(yī)療區(qū)和學(xué)校。根據(jù)以上煤層氣及本氣田的綜合情況，借鑒其它煤層氣地面集輸工藝，分析各種低產(chǎn)低壓煤層氣 田的總工藝流程，經(jīng)過反復(fù)論證、簡(jiǎn)化優(yōu)化，最后確定了采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡(jiǎn)易計(jì)量、多井單管串接、集中增壓、集中脫水處理和外輸”的煤層氣集輸工藝流程 [1]。 (9)《輸送流體用無縫鋼管》 GB/T8163； (10)《低壓流體輸送用焊接鋼管》 GB/； 第 1章 總論 4 (11)《石油天然氣輸送鋼管 交貨技術(shù)條件》 GB/T9711； (12)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》 GB/T21447； (13)《埋地鋼質(zhì)管道陰極 保護(hù)技術(shù)規(guī)范》 GB/T21448； (14)《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕技術(shù)規(guī)范》 SH3022； (15)《天然氣凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)范》 SY/T0011； (16)《天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》 SY/T0076； (17)《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)劃》 SY/T0048。 主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 本設(shè)計(jì)從使用性、安全性和先進(jìn)性出發(fā)，遵循中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 表 煤層氣氣體組分 組分 C1 C2 C3+ CO2 H2S N2 濃度％ 表 我國(guó)天然氣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 一類 二類 三類 項(xiàng)目 一類 二類 三類 高熱值 / (MJ/m3) ＞ 硫化氫 /( mg/m3) ≤ 6 ≤ 20 ≤ 460 總硫 /(mg/m3) ≤ 100 ≤ 200 ≤ 460 二氧化碳 /％ ≤ ≤ 水露點(diǎn) /℃ 在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，比最低環(huán)境溫度低 5℃ 。2 口單翼多分支水平井開發(fā)年限均為 6 年，見氣時(shí)間均為 1 個(gè)月，產(chǎn)氣量范圍均為14000m3/d~25000m3/d，平均產(chǎn)氣量均為 20xx0m3/d，產(chǎn)水量范圍均為 2m3/d~18m3/d，平均產(chǎn)水量均為 5m3/d。區(qū)塊地形圖見圖。本區(qū)為典型的干旱性大陸氣候，降雨量較少，冬季氣溫較低，年平均降雨量 400~900mm，年最大降雨量 891mm，最大積雪深度 。在集輸管道低點(diǎn)設(shè)置凝水缸，收集管道中的游離水。 為選取適合 管材 , 對(duì) PE100 聚乙烯管和無縫鋼管投資情況進(jìn)行了詳細(xì)的比較 , 主要比較了公稱直徑 50~600 mm 的 PE100 聚乙烯管和無縫鋼管的安裝費(fèi)、建筑費(fèi)、主材費(fèi)、預(yù)制費(fèi)和總造價(jià)等，得出：當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑不大于 250 mm 時(shí) , 采用 PE100 聚乙烯管道投資低。主要由煤層氣集輸管網(wǎng)、集氣增壓站、污水處理、 SCADA 系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等部分的設(shè)計(jì)以及各種用途站場(chǎng)整體優(yōu)化布局設(shè)計(jì)等組成。 本方案的總集輸工藝流程的確定是根據(jù)本氣田的綜合情況，借鑒其它煤層氣地面集輸工藝，分析各種低 產(chǎn)低壓煤層氣田的總工藝流程，經(jīng)過反復(fù)論證、簡(jiǎn)化優(yōu)化，最后確定采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡(jiǎn)易計(jì)量、多井單管串接、集中增壓、集中脫水處理和外輸”的煤層氣集輸工藝流程。當(dāng)采氣、集氣管道的公稱直徑大于 250 mm 時(shí) , 采用鋼制管道投資低。 通過設(shè)備及工藝對(duì)比，集中處理站入口的過濾分離器選擇高效旋流過濾分離器；一級(jí)增壓的壓縮機(jī)選擇螺桿式壓縮機(jī)，二級(jí)增壓的壓縮機(jī)選擇活塞式壓縮機(jī)；脫水工藝選擇三甘醇脫水工藝；脫碳工藝選擇分子篩法。年平均氣溫 ℃，最高 ℃，最低 ℃，最大凍土層深度 。 圖 區(qū)塊地形圖 井網(wǎng)部署方案 本區(qū)共部署生產(chǎn)井 124 口，其中直井 120 口，分段壓裂水平井 2 口，單翼多第 1章 總論 2 分支水平井 2 口，井網(wǎng)部署見圖 。 井口壓力 根據(jù) 本氣田現(xiàn)有煤層氣生產(chǎn)試驗(yàn)井的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，本區(qū)井口套壓一般在~。 產(chǎn)出水特征 本區(qū)直井和壓裂水平井生產(chǎn)初期煤層產(chǎn)出水型以 NaCl 為主，平均礦化度4000mg/L。 (1)《煤層氣田開發(fā)方案編制規(guī)范》 DZ/T 024920xx； (2)《煤層氣地面開采安全規(guī)程》 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第 46 號(hào) (20xx)； (3)《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?(PE)管道系統(tǒng)第一部分：管材》 GB ； (4)《燃?xì)庥寐竦鼐垡蚁?(PE)管道系統(tǒng)第二部分：管件》 GB ； (5)《煤層氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 Q/SY130120xx。 (18)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 GB5749； (19)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50050； (20)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50014； (21)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB 50183； (22)《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50041； (23)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》 GB1576； (24)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)》 GB50019； (25)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB50016； (26)《中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法》； (27)《建設(shè)項(xiàng)目 (工程 )勞動(dòng)安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》； (28)《建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)危害分類管理辦法》； (29)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》； (30)《中華人民共和國(guó)水污染防治法》； (31)《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》； (32)《中華人民共和國(guó)固體污染物環(huán)境防治法》； (33)《中華人民共和國(guó)噪聲污染防 治法》； (34)《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)法》。 本氣田煤層氣集輸工藝流程 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡(jiǎn)化集輸流程，節(jié)省工程造價(jià)，采用“分片集輸―一級(jí)增壓”工藝，具體工藝流程為“井場(chǎng)―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線―沁太管線”，見圖 。無儲(chǔ)油罐的計(jì)量站、接轉(zhuǎn)站和其它獨(dú)立的中小型油氣站場(chǎng)，均按五級(jí)站庫的劃分要求進(jìn)行布置。最重要的是場(chǎng)站連接著集輸管網(wǎng)，氣田采、集氣管網(wǎng)覆蓋面廣、管材用量大、施工費(fèi)用高，其工程建設(shè)投資在地面工程建設(shè)總投資中所占的比例較大，是影響氣田地面工程建設(shè)投資的主要因素之一，所以所選場(chǎng)站位置應(yīng)該盡可能減少采、集氣管網(wǎng)長(zhǎng)度。 圖 集中處理站位置 第 2章 管網(wǎng)部署 7 管網(wǎng)部署方案 沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部，所處地區(qū)屬于山區(qū)丘陵地貌 ，相對(duì)高差為 200米，地勢(shì)東北高西南低，外輸管道在氣田東北部。 環(huán)形管網(wǎng) 把氣田中 120 口直井分成四部分，每部分轄 30 口井并布置環(huán)狀管網(wǎng)，單井就近接入環(huán)狀管網(wǎng)。 圖 環(huán)狀管網(wǎng)管網(wǎng)部署 第 2章 管網(wǎng)部署 8 枝狀管網(wǎng) 井口產(chǎn)氣通過采氣支管和采氣干管匯入到集氣支管中，通過集氣支管進(jìn)入集氣干管，最后進(jìn)入集中處理站， 2 口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井產(chǎn)量大，開發(fā)年限及見氣時(shí)間短，不接入枝狀管網(wǎng)，單獨(dú)鋪設(shè)集氣支管集氣。 2 口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井產(chǎn)量大，開發(fā)年限及見氣時(shí)間短，單獨(dú)設(shè)置集氣閥組和集氣支管集氣。 2 口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井產(chǎn)量大，開發(fā)年限及見氣時(shí)間短，單獨(dú)串接并通過單獨(dú)鋪設(shè)的集氣支管集氣。煤層氣管網(wǎng)部署方案優(yōu)選的關(guān)鍵在于有效利用 壓差，確定合理的管網(wǎng)布局，增加集輸半徑，減少中間場(chǎng)站，降低管網(wǎng)成本。在管網(wǎng)部署的四種方案中， 2口分段壓裂水平井及 2 口單翼多分支水平井都是單獨(dú)鋪設(shè)的集輸管網(wǎng)，對(duì)四種管網(wǎng)部署方案優(yōu)選時(shí)，可以先不考慮這四口水平 井的管網(wǎng)長(zhǎng)度。對(duì)枝狀管網(wǎng)和多井單管串接管網(wǎng)的采氣管線、集氣支線、集氣干線長(zhǎng)度進(jìn)行比較可知，枝狀管網(wǎng)的采氣支管比多井單管串接管網(wǎng)的采氣支線短 9000 米，集氣支線長(zhǎng) 8100 米，集氣干線長(zhǎng) 950 米。總體而言，使用 PE 管材進(jìn)行集輸管道施工，可以從各個(gè)環(huán)節(jié)提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價(jià)，提高投資效益。 第 2章 管網(wǎng)部署 12 表 PE100聚乙烯管和無縫鋼管管道投資對(duì)比表 公稱直徑 /(mm) 類型 管道規(guī)格 /(mm) 總造價(jià) /萬元 /km 65 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 150 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 200 PE100 聚乙烯管 ≈ 無縫鋼管 ≈ 250 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 300 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 350 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 400 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 450 PE100 聚乙烯管 ≈ 螺旋鋼管 ≈ 將表 中數(shù)據(jù)繪制成管徑與管線總投資關(guān)系曲線如圖 所示。 第 2章 管網(wǎng)部署 13 圖 公稱直徑與管道總投資關(guān)系曲線 管徑確定 壓力級(jí)制 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡(jiǎn)化集輸流程，節(jié)省工程造價(jià)，采用“分片集輸―一級(jí)增壓”，井口壓力為 ~，井口產(chǎn)氣依靠自身壓力經(jīng)采氣管線與集氣管線進(jìn)入集中處理站，根據(jù) 采氣管線的長(zhǎng)度和經(jīng)濟(jì)壓降，集中處理站進(jìn)站壓力為 。 集輸氣管徑計(jì)算公式 [2]： 1221212))((?????nni iiPPBLQd () 式中 STZB 15031? () 第 2章 管網(wǎng)部署 14 式中： Q— 輸氣量， m3/d； L—管線長(zhǎng)度， km； p—管線壓力， MPa； d—管線內(nèi)徑， cm； T— 氣體平均溫度， K； Z— 氣體壓縮系數(shù)； S— 氣體相對(duì)密度。 第 2章 管網(wǎng)部署 15 表 集輸管網(wǎng)管徑 管線 流量 /m3采氣管道前裝有安全閥，當(dāng)采氣管道壓力過高時(shí)，安全閥跳起超 壓氣體進(jìn)入放空管放空，避免系統(tǒng)超壓而產(chǎn)生危險(xiǎn)。 井場(chǎng)及低溫常溫氣體節(jié)流調(diào)壓的主要手段是使氣體通過驟然縮小的孔道（孔第 3章 煤層氣集輸工藝 17 板或針形閥孔眼），利用摩擦能耗使氣體壓力下降，常用的設(shè)備是針型閥、油嘴和孔板。 2)不得采用蝦米腰彎頭或褶皺彎頭管子的對(duì)接偏差不得大于 3176。 45186。施工前應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷實(shí)驗(yàn)連接質(zhì)量合格后，方可進(jìn)行電熔連接。 抗震措施 管道穿越河、溝時(shí)，必須為斜坡式敷設(shè)，其傾斜角不宜大于 30176。站內(nèi)管道不作陰極保護(hù)，只作防腐層保護(hù)。要保持氮?dú)饬魉俦M量低，以使氮?dú)馀c空氣盡可能少的混合，以提高氮?dú)饫眯?，降低費(fèi)用。根據(jù)煤層氣組成，在不同工況條件下采用HYSYS 軟件模擬氣井井口煤層氣水合物生成溫度 ,并以采氣輸送過程中煤層氣水合物形成溫度低于環(huán)境溫度的壓力作為設(shè)計(jì)壓力 [9]，結(jié)果如表 所示。 集中處理站工藝流程 集中處理站設(shè)置過濾分離器 1 臺(tái)，壓縮機(jī) 8 臺(tái)（分為兩個(gè)壓縮機(jī)組，每個(gè)壓縮機(jī)組三用一備），脫水裝置一套，脫碳裝置一套。 第 3章 煤層氣集輸工藝 20 圖 集中處理站工藝流程 集中處理站中的主要設(shè)備及工藝 過濾分離器設(shè)備選型 分離器可分為干式和濕式分離器，輸氣管道站內(nèi)分離器從大類來分 , 只能選干式分離器。 第 3章 煤層氣集輸工藝 21 圖 壓縮機(jī)使用范圍 集中處理站設(shè)置 8 臺(tái)兩組壓縮機(jī)（每組三用一備），每臺(tái)壓縮機(jī)處理能力為 12 104 m3 /d。 壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備選擇 壓縮機(jī)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)兩種方式。因此，壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備選擇燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng) [13]。固體吸附法脫水是 采用固體吸附劑脫水，利用氣體與多孔的固體顆粒表面接觸，達(dá)到脫出氣體中水分的目的，該方法脫水后的露點(diǎn)較低，一般用于深冷裝置中。 脫碳工藝 從煤層氣中 脫除酸性氣體的方法很多，一般可分為干法和濕法兩大類。并且處理低含硫，高含二氧化碳的煤層氣時(shí)，分子篩法接三甘醇脫水工藝的投資少，因此脫碳工藝選擇分子篩法 [15]。常用的有棒式水銀溫度計(jì)、棒式工業(yè)玻璃有機(jī)液體溫度計(jì)兩類。它具有示值醒目、機(jī)械強(qiáng)度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 第 3章 煤層氣集輸工藝 23 壓力測(cè)量?jī)x表選型 壓力測(cè)量?jī)x表選型原則 油氣集輸常用的壓力儀表有就地和遠(yuǎn)傳兩類壓力儀表。外輸計(jì)量配套用壓力儀表根據(jù)要求選用相應(yīng)精確度的壓力儀表 實(shí)用環(huán)境和介質(zhì)性能 對(duì)于腐蝕、粘稠、易燃的介質(zhì)和振動(dòng)、爆炸場(chǎng)所，以及環(huán)境溫度濕度等。適于環(huán)境溫度 40~+60℃ ，相對(duì)濕度不大于 80％ ，對(duì)于鋼或銅合金不腐蝕的液、氣體的壓力測(cè)量；電接點(diǎn)壓力表適用于測(cè)量對(duì)鋼和銅及其合金不起腐蝕作用的非凝固和結(jié) 晶的液體、氣體的壓力或真空，但不適于振動(dòng)場(chǎng)所，避免觸電燒壞。對(duì)各種壓力、粘度、有腐蝕、易燃，易爆的介質(zhì)亦有相應(yīng)的變送器可供選擇。 孔板流量計(jì) 孔板流量計(jì)的主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡(jiǎn)單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限