【正文】 網(wǎng)部署方案?？紤]外輸管線造價高，盡可能縮短外輸管線長度，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?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、水文地質(zhì)等條件。 站場選址應(yīng)符合環(huán)境保護的有關(guān)規(guī)定，防止產(chǎn)生的廢氣、污水對大氣和水體的污染，產(chǎn)生高噪聲的站場應(yīng)遠離居民區(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、簡化優(yōu)化，最后確定了采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡易計量、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)計規(guī)范》 SY/T0011； (16)《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》 SY/T0076； (17)《石油天然氣工程總圖設(shè)計規(guī)劃》 SY/T0048。 主要標準規(guī)范 本設(shè)計從使用性、安全性和先進性出發(fā)，遵循中華人民共和國國家標準和石油天然氣行業(yè)標準。 表 煤層氣氣體組分 組分 C1 C2 C3+ CO2 H2S N2 濃度％ 表 我國天然氣國家標準 項目 一類 二類 三類 項目 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 /℃ 在天然氣交接點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，見氣時間均為 1 個月，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 。在集輸管道低點設(shè)置凝水缸，收集管道中的游離水。 為選取適合 管材 , 對 PE100 聚乙烯管和無縫鋼管投資情況進行了詳細的比較 , 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、建筑費、主材費、預(yù)制費和總造價等，得出：當采氣、集氣管道的公稱直徑不大于 250 mm 時 , 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)計以及各種用途站場整體優(yōu)化布局設(shè)計等組成。 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、簡化優(yōu)化，最后確定采用“分片集輸、多井低壓集氣、單井簡易計量、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。當采氣、集氣管道的公稱直徑大于 250 mm 時 , 采用鋼制管道投資低。 通過設(shè)備及工藝對比，集中處理站入口的過濾分離器選擇高效旋流過濾分離器；一級增壓的壓縮機選擇螺桿式壓縮機，二級增壓的壓縮機選擇活塞式壓縮機；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)試驗井的實測數(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》 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第 46 號 (20xx)； (3)《燃氣用埋地聚乙烯 (PE)管道系統(tǒng)第一部分：管材》 GB ； (4)《燃氣用埋地聚乙烯 (PE)管道系統(tǒng)第二部分：管件》 GB ； (5)《煤層氣集輸設(shè)計規(guī)范》 Q/SY130120xx。 (18)《生活飲用水衛(wèi)生標準》 GB5749； (19)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》 GB 50050； (20)《室外排水設(shè)計規(guī)范》 GB50014； (21)《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》 GB 50183； (22)《鍋爐房設(shè)計規(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》 GB50019； (25)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 GB50016； (26)《中華人民共和國職業(yè)病防治法》； (27)《建設(shè)項目 (工程 )勞動安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》； (28)《建設(shè)項目職業(yè)危害分類管理辦法》； (29)《中華人民共和國環(huán)境保護法》； (30)《中華人民共和國水污染防治法》； (31)《中華人民共和國大氣污染防治法》； (32)《中華人民共和國固體污染物環(huán)境防治法》； (33)《中華人民共和國噪聲污染防 治法》； (34)《中華人民共和國清潔生產(chǎn)法》。 本氣田煤層氣集輸工藝流程 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡化集輸流程，節(jié)省工程造價，采用“分片集輸―一級增壓”工藝，具體工藝流程為“井場―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線―沁太管線”，見圖 。無儲油罐的計量站、接轉(zhuǎn)站和其它獨立的中小型油氣站場，均按五級站庫的劃分要求進行布置。最重要的是場站連接著集輸管網(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，所以所選場站位置應(yīng)該盡可能減少采、集氣管網(wǎng)長度。 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 ，相對高差為 200米，地勢東北高西南低，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，通過集氣支管進入集氣干管，最后進入集中處理站， 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)年限及見氣時間短，不接入枝狀管網(wǎng)，單獨鋪設(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)年限及見氣時間短，單獨設(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)年限及見氣時間短，單獨串接并通過單獨鋪設(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鋪設(shè)的集輸管網(wǎng)，對四種管網(wǎng)部署方案優(yōu)選時，可以先不考慮這四口水平 井的管網(wǎng)長度。對枝狀管網(wǎng)和多井單管串接管網(wǎng)的采氣管線、集氣支線、集氣干線長度進行比較可知，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 8100 米，集氣干線長 950 米?？傮w而言，使用 PE 管材進行集輸管道施工，可以從各個環(huán)節(jié)提高工作效率，保障施工的安全快捷，降低工程造價，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比表 公稱直徑 /(mm) 類型 管道規(guī)格 /(mm) 總造價 /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 壓力級制 本區(qū)塊氣田面積較小，為簡化集輸流程，節(jié)省工程造價，采用“分片集輸―一級增壓”，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入集中處理站，根據(jù) 采氣管線的長度和經(jīng)濟壓降，集中處理站進站壓力為 。 集輸氣管徑計算公式 [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，當采氣管道壓力過高時，安全閥跳起超 壓氣體進入放空管放空，避免系統(tǒng)超壓而產(chǎn)生危險。 井場及低溫常溫氣體節(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接偏差不得大于 3176。 45186。施工前應(yīng)進行實驗，判斷實驗連接質(zhì)量合格后，方可進行電熔連接。 抗震措施 管道穿越河、溝時，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，只作防腐層保護。要保持氮氣流速盡量低，以使氮氣與空氣盡可能少的混合，以提高氮氣利用效率，降低費用。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，壓縮機 8 臺（分為兩個壓縮機組，每個壓縮機組三用一備），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 壓縮機使用范圍 集中處理站設(shè)置 8 臺兩組壓縮機（每組三用一備），每臺壓縮機處理能力為 12 104 m3 /d。 壓縮機驅(qū)動設(shè)備選擇 壓縮機有電機驅(qū)動、燃氣輪機驅(qū)動兩種方式。因此，壓縮機驅(qū)動設(shè)備選擇燃氣輪機驅(qū)動 [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，達到脫出氣體中水分的目的，該方法脫水后的露點較低，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，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、棒式工業(yè)玻璃有機液體溫度計兩類。它具有示值醒目、機械強度好、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便等優(yōu)點。 第 3章 煤層氣集輸工藝 23 壓力測量儀表選型 壓力測量儀表選型原則 油氣集輸常用的壓力儀表有就地和遠傳兩類壓力儀表。外輸計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 實用環(huán)境和介質(zhì)性能 對于腐蝕、粘稠、易燃的介質(zhì)和振動、爆炸場所，以及環(huán)境溫度濕度等。適于環(huán)境溫度 40~+60℃ ，相對濕度不大于 80％ ，對于鋼或銅合金不腐蝕的液、氣體的壓力測量；電接點壓力表適用于測量對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，但不適于振動場所，避免觸電燒壞。對各種壓力、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 孔板流量計的主要特點為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限