【正文】 煤層氣田地面集輸工程的勞動(dòng)安全衛(wèi)生設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格遵循《中華人民共和國(guó)職業(yè)病防治法》、中華人民共和國(guó)原勞動(dòng)部《建設(shè)項(xiàng)目（工程）勞動(dòng)安全衛(wèi)生監(jiān)察規(guī)定》以及 中華人民共和國(guó)原衛(wèi)生部《建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)危害分類(lèi)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(jí)配砂碩基層，天然級(jí)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(jí)別的關(guān)斷要求。 ⑷ 壓縮機(jī)入口、出口應(yīng)設(shè)有溫度、壓力檢測(cè)。 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(duì)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(huà)與行政電話(huà)線(xiàn)路共用信道。 通信系統(tǒng) 通信工程設(shè)計(jì)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(dǎo)線(xiàn)的線(xiàn)芯截面須較非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所所用的留有適當(dāng)?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(bǔ)償及 ，可使電網(wǎng)功因數(shù)達(dá)，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(jì)選型 煤層氣計(jì)量是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)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(jì)的特點(diǎn)而言，只有旋進(jìn)旋渦因無(wú)可動(dòng)部件，比較適合煤層氣計(jì)量。近年來(lái)，有些流量計(jì)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(cè)能力和抗干擾能力得到有效提高， 且隨著單片機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，儀表實(shí)現(xiàn)了智能化、網(wǎng)絡(luò)化，真正使該產(chǎn)品的計(jì)量性能和質(zhì)量水平實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。 渦輪流量計(jì) 渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，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(guò)測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映通過(guò)管道的流體體積流量，是目前流量?jī)x表中比較成熟的高準(zhǔn)確度儀表之一。 壓力測(cè)量?jī)x 表選型 綜合常用幾種壓力測(cè)量?jī)x表的特點(diǎn)，壓力測(cè)量?jī)x表現(xiàn)場(chǎng)指示選用不銹鋼防腐型彈簧管壓力表，遠(yuǎn)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(cè)和控制裝置的感溫原件，可與動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，達(dá)到信號(hào)遠(yuǎn)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(cè)溫范圍、精確度、安裝顯示地點(diǎn)、介質(zhì)特點(diǎn)等要求以及經(jīng)濟(jì)性選擇。由于本工程對(duì)煤層氣露點(diǎn)要求不高，只要滿(mǎn)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(jī)驅(qū)動(dòng)方式需要配置相應(yīng)的輸、配、變電系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的供電要求為一級(jí)負(fù)荷，受電網(wǎng)的制約較大，一般在對(duì)環(huán)保要求高、外部電網(wǎng)供電可靠、電價(jià)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(fù)雜、多水的特點(diǎn) , 遵循設(shè) 備運(yùn)行安全可靠、操作維修方便、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)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(guò)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(cè)表 工作壓力/MPa 形成溫度 /℃ 清除管線(xiàn)中凝析水工藝 隨著采、集氣管線(xiàn)輸送距離的增加 , 煤層氣溫度逐步降低 , 在采、集氣管線(xiàn)中產(chǎn)生一定量的游離水 , 由于管線(xiàn)沿途起伏較大，產(chǎn)生的游離水向管線(xiàn)的水平轉(zhuǎn)角及縱向低點(diǎn)積聚 , 從而降低管線(xiàn)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(xiàn)輸送能力在每條采氣管線(xiàn)的最低點(diǎn)處設(shè)置不同規(guī)格的凝水缸 , 以收集管線(xiàn)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(guó)產(chǎn)聚乙烯膠粘帶加強(qiáng)防腐絕緣，露空部分采用普通的油漆防腐。 穿越 對(duì)于 PE 管穿越土路均采用 鋼筋混凝土套管保護(hù)，保護(hù)套管應(yīng)采用鋼筋混凝土套管，并滿(mǎn)足強(qiáng)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(xì)說(shuō)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(chē)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(dāng)系統(tǒng)檢修時(shí)，打開(kāi)放空閥，通過(guò)放空管把井口里的煤層氣連續(xù)放到大氣中。 對(duì)集輸管網(wǎng)中的采、集氣管線(xiàn)及集氣節(jié)點(diǎn)標(biāo)注，以便計(jì)算及敘述方便，具體標(biāo)注見(jiàn)圖 。由圖 可知 , 當(dāng)采氣、集氣管道的公稱(chēng)直徑不大于 250 mm 時(shí) , 采用 PE100 聚乙烯管道投資低。綜合考慮采氣管線(xiàn)和集氣管線(xiàn)的價(jià)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(kāi)發(fā)過(guò)程中，集輸煤層氣的管線(xiàn)投資在整個(gè)地面工程的總投資中占有很大比重，管線(xiàn)的投資多少對(duì)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(jìn)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(kāi)發(fā)年限及見(jiàn)氣時(shí)間短，不接入環(huán)形管網(wǎng)，單獨(dú)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(chǎng)―采集氣管網(wǎng)―集中處理站―增壓外輸管線(xiàn)―沁太管線(xiàn)”，采用一級(jí)增壓方式，井場(chǎng)來(lái)氣經(jīng)采、集氣管網(wǎng)直接到達(dá)集中處理站經(jīng)增壓、處理后外輸?shù)角咛芫€(xiàn)。 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(chǎng)的位置應(yīng)選在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和居民區(qū)最小頻率風(fēng)向 的上風(fēng)側(cè)，并應(yīng)避開(kāi)窩風(fēng)的地段。 (6)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火設(shè)計(jì)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(jiàn)表 ， 本氣田生產(chǎn)的煤層氣全部外輸?shù)角咛芫€(xiàn)。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(guó)石油工程設(shè)計(jì)大賽 方案設(shè)計(jì)類(lèi)作品 比賽類(lèi)別 地面工程 單項(xiàng)組 完成日期 20xx 年 4 月 13 日 全國(guó)石油工程設(shè)計(jì)大賽組織委員會(huì)制 作品簡(jiǎn)介 作品簡(jiǎn)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(jì)的一套煤層氣田開(kāi)發(fā)中的地面工程設(shè)計(jì)方案。 用軟件模擬不同工況下煤層氣水合物生成溫度，對(duì)比本氣田集輸作品簡(jiǎn)介 系統(tǒng)工作條件以及當(dāng)?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(guò)，省道和縣道貫穿其中，交通便利。沁太管線(xiàn)入口位置如圖 所示，管線(xiàn)工作壓力為 6MPa，其氣質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB178201999《天然氣》中 Ⅱ 類(lèi)氣質(zhì)指標(biāo)要求 ，具體要求見(jiàn)表 。 (7)《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50350； (8)《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)規(guī)程》 CJJ63。大型站場(chǎng)還應(yīng)靠近公路、水源、電源選擇，注意避開(kāi)木材廠(chǎng)、彈藥庫(kù)等易燃易爆場(chǎng)所。本氣田所給井網(wǎng)密度大，占地面積較小，相應(yīng)的管線(xiàn)長(zhǎng)度不長(zhǎng)，其中煤層氣壓降較低。四個(gè)環(huán)狀管網(wǎng)及四口水平井接入集氣干管進(jìn)入集中處理站，經(jīng)集中處理站處理及增壓后通過(guò)外輸管線(xiàn)輸入沁太管線(xiàn)。管網(wǎng)布局見(jiàn)圖 。在優(yōu)選管網(wǎng)部署方案的時(shí)候管線(xiàn)的費(fèi)用是一個(gè)非常重要的目標(biāo)函數(shù)，管線(xiàn)的費(fèi)用多少取決于管線(xiàn)的長(zhǎng)度，以管線(xiàn)的費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)也就是以管線(xiàn)的長(zhǎng)度為目標(biāo)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(wú)縫鋼管 ( 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB/T 816320xx) ，無(wú)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(jìn)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(chēng) PE 管材。當(dāng)采氣、集氣管道的公稱(chēng)直徑大于 250 mm 時(shí) , 采用鋼制管道投資低。 圖 集輸管道標(biāo)注 根據(jù)公式計(jì)算出管線(xiàn)內(nèi)徑，具體計(jì)算過(guò)程見(jiàn)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(hù)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(hù)管線(xiàn)及原始地形地貌，進(jìn)行水工保護(hù)做法以河流護(hù)岸、山地斜坡工程為主。管線(xiàn)外壁采用防腐涂層進(jìn)行防腐，涂敷前的鋼管表面必須進(jìn)行拋丸或噴砂處理，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(lèi)含量 非常少 , 凝水缸定期排出的是凝結(jié)水 , 不含油 , 無(wú)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(fù)責(zé)過(guò)濾分離，下部具有集液功能 [11]。燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)方式需配置相應(yīng)的燃?xì)庀到y(tǒng)、控 制系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)和 1 套較小容量的輸配電系統(tǒng)。溶劑吸收法對(duì)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(jìn)的工藝，與其它脫水工藝相比具有工藝流程簡(jiǎn)單、露點(diǎn)降大、易于再生、溶劑損失量小、運(yùn)行成本低等特點(diǎn) [15]。常用的溫度測(cè)量?jī)x表有工業(yè)用玻璃溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì) 、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(cè)量?jī)x表 常用的壓力測(cè)量?jī)x表有彈簧壓力表、電接點(diǎn)壓力表、遠(yuǎn)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(jì)儀表選型 煤層氣的物理性質(zhì)與常規(guī)天然氣類(lèi)似，但由于煤層氣抽采工藝特殊，濕氣、氣質(zhì)贓等特點(diǎn)，有些流量計(jì)使用一段時(shí)間后不能正常準(zhǔn)確計(jì)量。主要優(yōu)點(diǎn)是 : 測(cè)量準(zhǔn)確度高，復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性均好 。由于它具有體積小、無(wú)可動(dòng)部件、介質(zhì)適應(yīng)性好、可靠性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于石油、化工、冶金、電力和燃?xì)獾阮I(lǐng)域的計(jì)量，尤其在煤層氣計(jì)量領(lǐng)域，更是理想的計(jì)量用表。但是，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)因是一種旋渦振蕩型流量計(jì)，且檢測(cè)傳感器為壓敏元件，盡管采用了差動(dòng)式結(jié)構(gòu)等技術(shù)手段，但尚難于克服現(xiàn)場(chǎng)的“憋壓”和強(qiáng) 烈的振動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量避免“憋壓”現(xiàn)象及強(qiáng)烈振動(dòng)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(chǎng)新建 1條 35KV專(zhuān)線(xiàn)至變電站，轉(zhuǎn)換為 10KV電壓，再轉(zhuǎn)接至供電專(zhuān)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格為 LGJ117，架設(shè)至各場(chǎng)站支線(xiàn)，各井場(chǎng)設(shè)置變電站，集中處理站自建變電所。 有劇烈震動(dòng)地方的用電設(shè)備的線(xiàn)路，應(yīng)采用銅芯絕緣軟導(dǎo)線(xiàn)或銅芯多股電纜。同時(shí)為自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、圖像傳輸、遠(yuǎn)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(huà)采用有線(xiàn)通信方式。給水設(shè)計(jì)供水量為生產(chǎn)、生活、綠化及其他不可預(yù)見(jiàn)等用水量之和，且滿(mǎn) 足消防的有關(guān)規(guī)定。 排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(mǎn)足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 CJ 34320xx中 B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 ⑶ 站場(chǎng)采用分散型控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)可按《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》HG/T20573執(zhí)行。 ⑸ 有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的封閉廠(chǎng)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警裝置，可燃?xì)怏w的檢測(cè)報(bào)警應(yīng)按《石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)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(chǎng)，視頻圖像宜傳送到中心控制室或生產(chǎn)管理部門(mén)調(diào)度室。 ⑶ 廠(chǎng)房通風(fēng)均采用節(jié)能型軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)和鋼制筒形風(fēng)帽進(jìn)行自然通風(fēng)。砂路路基結(jié)構(gòu)為水泥穩(wěn)定級(jí)配砂碩層，天然級(jí)配砂碩層。 煤層氣田地面集輸工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)水污染防治法》、《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》、《中華人民共和國(guó)固體物污染環(huán)境防治法》、《中華人民共和國(guó)噪聲污染防治法》、《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)法》，并應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家、地方和行業(yè)有關(guān)環(huán)境保護(hù)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(jì)應(yīng)符合公眾健康、安全與環(huán)境保護(hù)的要求。主干新及支干線(xiàn)路基結(jié)構(gòu)均考慮了當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)因素。建筑物采暖選用燃?xì)獬簾崴疇t為熱源，燃料為天然氣，熱媒為 70~95℃的熱水，鍋爐冬季運(yùn)行，夏季維修。 井口設(shè)置數(shù)據(jù)采集控制器，通過(guò)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(wú)人值守。 ⑶ 分離器應(yīng)設(shè)有液位檢測(cè)或控制，宜設(shè)液位超高 /超低報(bào)警、氣相壓力控制和超壓報(bào)警。 第 4章 污水處理及輔助系統(tǒng) 31 自動(dòng)控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ⑴ 煤層氣田采用的控制系統(tǒng)應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)。 由于站外暫無(wú)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