【正文】 煤層氣田地面集輸工程的勞動安全衛(wèi)生設(shè)計，應(yīng)嚴格遵循《中華人民共和國職業(yè)病防治法》、中華人民共和國原勞動部《建設(shè)項目（工程）勞動安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》以及 中華人民共和國原衛(wèi)生部《建設(shè)項目職業(yè)危害分類管理辦法》相關(guān)規(guī)定。路基結(jié)構(gòu)一次為上拌下貫式瀝青路面，水泥穩(wěn)定級配砂碩基層，天然級配砂碩墊層，中砂層，聚丙烯塑料膜及中砂層。 ⑵ 由于該區(qū)塊冬冷夏熱，各站的值班室、儀表間、綜合樓等均設(shè)置空調(diào)裝置用以調(diào)溫。緊急關(guān)斷 (ESD)系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)級別的關(guān)斷要求。 ⑷ 壓縮機入口、出口應(yīng)設(shè)有溫度、壓力檢測。 ⑵ 控制系統(tǒng)的硬件、軟件配置及其功能要求應(yīng)與裝置的規(guī)模和控制要求相適應(yīng)?；S池選用鋼筋混凝土化糞池 (G36SF)，清掏周期為 360d。 PE管采用熱熔連接； PPR給水管采用熱熔連接；襯塑鋼管采用絲扣或法蘭連接。 給水規(guī)模 本氣田區(qū)塊的供水對象有生產(chǎn)、生活 、消防用水。由于本工程規(guī)模較不大，因此調(diào)度電話與行政電話線路共用信道。 通信系統(tǒng) 通信工程設(shè)計應(yīng)為氣田集輸工程的生產(chǎn)管理、應(yīng)急搶修等提供多種通信服務(wù)。 電纜和絕緣導線的線芯截面須較非爆炸危險場所所用的留有適當?shù)挠嗔?。供電系?4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 27 統(tǒng)設(shè)置了 10KV高壓電容補償及 ，可使電網(wǎng)功因數(shù)達，供配電網(wǎng)的網(wǎng)損低于 8％ 。生產(chǎn) 20~40天之后產(chǎn)出水接近地層水的狀態(tài)，水型轉(zhuǎn)變?yōu)橐?NaHCO3型為主，平均 礦化度 1200mg/L， PH值為 8。 流量計選型 煤層氣計量是近年來才發(fā)展起來的新領(lǐng)域，由于煤層氣的介質(zhì)條件和使用條件較為惡劣，因此，從流量計的特點而言，只有旋進旋渦因無可動部件，比較適合煤層氣計量。近年來，有些流量計還采用了自第 3章 煤層氣集輸工藝 25 適應(yīng)功率譜 FFT 算法技術(shù)，使產(chǎn)品的小流量檢測能力和抗干擾能力得到有效提高， 且隨著單片機技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，儀表實現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化，真正使該產(chǎn)品的計量性能和質(zhì)量水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 渦輪流量計 渦輪流量計是一種速度式流量計，利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系， 通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的流體體積流量，是目前流量儀表中比較成熟的高準確度儀表之一。 壓力測量儀 表選型 綜合常用幾種壓力測量儀表的特點，壓力測量儀表現(xiàn)場指示選用不銹鋼防腐型彈簧管壓力表，遠傳指示選用本安型壓力變送器。應(yīng)選用相適應(yīng)的儀表或采用必要的措施。熱電阻、熱電偶作為溫度檢測和控制裝置的感溫原件，可與動圈式儀表、記錄儀等顯示儀表配套使用，或與溫度變送器配套輸出標準信號，達到信號遠傳、指示、控 制的目的。 主要儀表選型 溫度儀表選型 溫度儀表應(yīng)根據(jù)測溫范圍、精確度、安裝顯示地點、介質(zhì)特點等要求以及經(jīng)濟性選擇。由于本工程對煤層氣露點要求不高，只要滿足外輸條件即可，因此固體吸附法也不適合煤層氣脫水。電機驅(qū)動方式需要配置相應(yīng)的輸、配、變電系統(tǒng)，電動機的供電要求為一級負荷，受電網(wǎng)的制約較大，一般在對環(huán)保要求高、外部電網(wǎng)供電可靠、電價較便宜及電力供應(yīng)充足的地區(qū)選用。在干式分離器范圍內(nèi) , 根據(jù)管輸天然氣高流速、大流量、易燃、易爆 , 天然氣雜質(zhì)粒徑分布寬、成分復雜、多水的特點 , 遵循設(shè) 備運行安全可靠、操作維修方便、使用壽命長、運行費用低以及第一次投資省等原則 , 站內(nèi)分離器最適宜選擇高效旋流過濾分離器。 第 3章 煤層氣集輸工藝 19 表 煤層氣水合物形成溫度預(yù)測表 工作壓力/MPa 形成溫度 /℃ 清除管線中凝析水工藝 隨著采、集氣管線輸送距離的增加 , 煤層氣溫度逐步降低 , 在采、集氣管線中產(chǎn)生一定量的游離水 , 由于管線沿途起伏較大，產(chǎn)生的游離水向管線的水平轉(zhuǎn)角及縱向低點積聚 , 從而降低管線攜液和輸送能力 , 增加管輸能耗 , 所以應(yīng)根據(jù)地形條件及采氣管線輸送能力在每條采氣管線的最低點處設(shè)置不同規(guī)格的凝水缸 , 以收集管線中產(chǎn)生的凝析液體，防止產(chǎn)生液體堵塞，并將凝水缸埋設(shè)在最大凍土層以下 [10]。外輸管道站內(nèi)埋地部分采用國產(chǎn)聚乙烯膠粘帶加強防腐絕緣，露空部分采用普通的油漆防腐。 穿越 對于 PE 管穿越土路均采用 鋼筋混凝土套管保護，保護套管應(yīng)采用鋼筋混凝土套管，并滿足強度及穩(wěn)定性要求（其他公路，鐵路，河流沖溝等處鋼管穿越不詳細說明）。 3)埋地管道的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)管道所經(jīng)地段的農(nóng)田耕作深度凍土深度、地形和地質(zhì)條件地下水深度、地面車輛所施加的荷載及管道穩(wěn)定性的要求等因素，經(jīng)綜合分析后確定。當系統(tǒng)檢修時，打開放空閥，通過放空管把井口里的煤層氣連續(xù)放到大氣中。 對集輸管網(wǎng)中的采、集氣管線及集氣節(jié)點標注，以便計算及敘述方便，具體標注見圖 。由圖 可知 , 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。綜合考慮采氣管線和集氣管線的價格與枝狀管網(wǎng)和多井單管串接管網(wǎng)部署所需的施工工程量，本氣田的集輸管網(wǎng)部署方案選擇多井單管串接管網(wǎng)，如圖 。煤層氣田開發(fā)過程中，集輸煤層氣的管線投資在整個地面工程的總投資中占有很大比重，管線的投資多少對總投資有顯著的影響 [4]。煤層氣經(jīng)集氣支管與集氣干管進入集中處理站，在集中處理站中處理、增壓后外輸。 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，不接入環(huán)形管網(wǎng)，單獨鋪設(shè)集氣支管集氣。 集中處理站位置選擇 本氣田集輸總工藝流程為“井場―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線―沁太管線”，采用一級增壓方式，井場來氣經(jīng)采、集氣管網(wǎng)直接到達集中處理站經(jīng)增壓、處理后外輸?shù)角咛芫€。 圖 煤層氣集輸總工藝流程 集中處理站位置選擇 站址選擇原則 戰(zhàn)場的位置應(yīng)選在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和居民區(qū)最小頻率風向 的上風側(cè)，并應(yīng)避開窩風的地段。 (6)《石油天然氣工程設(shè)計防火設(shè)計規(guī)范》 GB5018320xx。 第 1章 總論 3 煤層氣品質(zhì)及外輸 本氣田產(chǎn)出煤層氣氣體組成見表 ， 本氣田生產(chǎn)的煤層氣全部外輸?shù)角咛芫€。該區(qū)處于張性應(yīng)力區(qū)，地震發(fā)生的概率較低，其地震烈度為 6 度。該示范工程施工中采用了 PE100 聚乙烯管道與鋼管相結(jié)合的方案。 全國石油工程設(shè)計大賽 方案設(shè)計類作品 比賽類別 地面工程 單項組 完成日期 20xx 年 4 月 13 日 全國石油工程設(shè)計大賽組織委員會制 作品簡介 作品簡介 本參賽作品是根據(jù)大賽給出的沁端區(qū)塊的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計的一套煤層氣田開發(fā)中的地面工程設(shè)計方案。 用軟件模擬不同工況下煤層氣水合物生成溫度，對比本氣田集輸作品簡介 系統(tǒng)工作條件以及當?shù)貧夂驐l件，煤層氣的輸送選擇低 壓不注醇工藝。區(qū)塊內(nèi)有沁河流過，省道和縣道貫穿其中，交通便利。沁太管線入口位置如圖 所示，管線工作壓力為 6MPa，其氣質(zhì)符合國家標準 GB178201999《天然氣》中 Ⅱ 類氣質(zhì)指標要求 ，具體要求見表 。 (7)《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》 GB50350； (8)《聚乙烯燃氣管道工程技術(shù)規(guī)程》 CJJ63。大型站場還應(yīng)靠近公路、水源、電源選擇，注意避開木材廠、彈藥庫等易燃易爆場所。本氣田所給井網(wǎng)密度大，占地面積較小，相應(yīng)的管線長度不長，其中煤層氣壓降較低。四個環(huán)狀管網(wǎng)及四口水平井接入集氣干管進入集中處理站，經(jīng)集中處理站處理及增壓后通過外輸管線輸入沁太管線。管網(wǎng)布局見圖 。在優(yōu)選管網(wǎng)部署方案的時候管線的費用是一個非常重要的目標函數(shù)，管線的費用多少取決于管線的長度，以管線的費用為目標函數(shù)也就是以管線的長度為目標函數(shù)。 管材選取與管徑確定 管材選擇 現(xiàn)階段大部分煤層氣集輸管道管材采用無縫鋼管 ( 執(zhí)行標準 GB/T 816320xx) ，無縫鋼管作輸氣管道中的主要材料毋庸置疑，但是隨著科技 的進步，一種新型管道材料逐漸受到輸氣、輸油等行業(yè)的青睞 —— 聚乙烯管材，俗稱 PE 管材。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。 圖 集輸管道標注 根據(jù)公式計算出管線內(nèi)徑，具體計算過程見附錄。井口工藝流程如圖 所示。一般情況下管道埋深在凍土層以下，一般大于 。 保護措施 有河流河谷區(qū)、中低山斜坡地帶區(qū)、斜梁頂部區(qū)及山梁頂部區(qū)等為了保護管線及原始地形地貌，進行水工保護做法以河流護岸、山地斜坡工程為主。管線外壁采用防腐涂層進行防腐，涂敷前的鋼管表面必須進行拋丸或噴砂處理，以達到標準要求的潔凈度和錨紋深度，確保底漆粘結(jié)牢固。由于煤層氣不含 H2 S 并且烴類含量 非常少 , 凝水缸定期排出的是凝結(jié)水 , 不含油 , 無污染 , 不經(jīng)處理即可就地排放。其結(jié)構(gòu)形式為臥式雙筒結(jié)構(gòu)，上部負責過濾分離，下部具有集液功能 [11]。燃氣輪機驅(qū)動方式需配置相應(yīng)的燃氣系統(tǒng)、控 制系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)和 1 套較小容量的輸配電系統(tǒng)。溶劑吸收法對于煤層氣脫水主要為三甘醇脫水工藝，該工藝在天然氣脫水中應(yīng)用最多，是一種成熟、可靠、先進的工藝，與其它脫水工藝相比具有工藝流程簡單、露點降大、易于再生、溶劑損失量小、運行成本低等特點 [15]。常用的溫度測量儀表有工業(yè)用玻璃溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計 、熱電阻、熱電偶集氣配套的儀表。在油田上廣泛應(yīng)用 [16]。 常用壓力測量儀表 常用的壓力測量儀表有彈簧壓力表、電接點壓力表、遠傳壓力表、傳感式壓力表、壓力（差壓）變送器。 第 3章 煤層氣集輸工藝 24 流量計儀表選型 煤層氣的物理性質(zhì)與常規(guī)天然氣類似，但由于煤層氣抽采工藝特殊，濕氣、氣質(zhì)贓等特點，有些流量計使用一段時間后不能正常準確計量。主要優(yōu)點是 : 測量準確度高，復現(xiàn)性和穩(wěn)定性均好 。由于它具有體積小、無可動部件、介質(zhì)適應(yīng)性好、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已被廣泛用于石油、化工、冶金、電力和燃氣等領(lǐng)域的計量，尤其在煤層氣計量領(lǐng)域，更是理想的計量用表。但是，旋進旋渦流量計因是一種旋渦振蕩型流量計，且檢測傳感器為壓敏元件，盡管采用了差動式結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段，但尚難于克服現(xiàn)場的“憋壓”和強 烈的振動，因此，在設(shè)計時要盡量避免“憋壓”現(xiàn)象及強烈振動現(xiàn)象的存在，有了這種現(xiàn)象存在就要采取有效的措施 [17]。單翼多分支水平井產(chǎn)出水水型為 NaHCO3型，平均礦化度 1200mg/L， PH值為 8。 供電電源 從工區(qū) 15公里外發(fā)電廠新建 1條 35KV專線至變電站，轉(zhuǎn)換為 10KV電壓，再轉(zhuǎn)接至供電專線，導線規(guī)格為 LGJ117，架設(shè)至各場站支線，各井場設(shè)置變電站，集中處理站自建變電所。 有劇烈震動地方的用電設(shè)備的線路，應(yīng)采用銅芯絕緣軟導線或銅芯多股電纜。同時為自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸、遠程監(jiān) 控等提供可靠的通信通道。 通信方式 氣田生產(chǎn)管理單位之間的管理電話采用有線通信方式。給水設(shè)計供水量為生產(chǎn)、生活、綠化及其他不可預(yù)見等用水量之和，且滿 足消防的有關(guān)規(guī)定。 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)設(shè)計原則 排水系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)污水的性質(zhì)、排水量、所處的地理位置，有利于綜合利用的原則確定分流或合流，集中處理或分散處理。市政污水排放水質(zhì)需滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》 CJ 34320xx中 B級標準。 ⑶ 站場采用分散型控制系統(tǒng)，設(shè)計可按《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)定》HG/T20573執(zhí)行。 ⑸ 有可能發(fā)生可燃氣體泄漏的封閉廠房內(nèi)應(yīng)設(shè)可燃氣體檢測報警裝置，可燃氣體的檢測報警應(yīng)按《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范》 SY 6503執(zhí)行。 設(shè)置電視監(jiān)視系統(tǒng)的站場，視頻圖像宜傳送到中心控制室或生產(chǎn)管理部門調(diào)度室。 ⑶ 廠房通風均采用節(jié)能型軸流風機進行機械通風和鋼制筒形風帽進行自然通風。砂路路基結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定級配砂碩層，天然級配砂碩層。 煤層氣田地面集輸工程的環(huán)境保護設(shè)計應(yīng)貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國固體物污染環(huán)境防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國清潔生產(chǎn)法》，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家、地方和行業(yè)有關(guān)環(huán)境保護的規(guī)定。 健康、安全與環(huán)境 煤層氣田地面集輸工程的設(shè)計應(yīng)符合公眾健康、安全與環(huán)境保護的要求。主干新及支干線路基結(jié)構(gòu)均考慮了當?shù)氐耐临|(zhì)因素。建筑物采暖選用燃氣常壓熱水爐為熱源，燃料為天然氣，熱媒為 70~95℃的熱水，鍋爐冬季運行，夏季維修。 井口設(shè)置數(shù)據(jù)采集控制器，通過通訊方式將井口產(chǎn)氣流量、井口壓力等參數(shù)上傳到集中處理站中的中心 控制站，井口 無人值守。 ⑶ 分離器應(yīng)設(shè)有液位檢測或控制，宜設(shè)液位超高 /超低報警、氣相壓力控制和超壓報警。 第 4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 31 自動控制系統(tǒng) 自動控制系統(tǒng)設(shè)計原則 控制系統(tǒng)設(shè)計原則 ⑴ 煤層氣田采用的控制系統(tǒng)應(yīng)是集成的、標準化的過程控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。 由于站外暫無污水管道， 生活 污水采用化糞池處理后排至地埋式污水處理裝置深度處理，處理后污水排至站外溝渠。室外給水 PE管采用埋地敷設(shè)；室內(nèi) PPR給水管沿墻暗敷，熱水管做橡塑材料保溫；水處理間給水襯塑鋼管采用架空敷設(shè)。 給水系統(tǒng)應(yīng)符合要求：生活用 水的水質(zhì)硬符